J20發動機的尾噴口_風聞

關於J20的發動機，還有一個謎團就是發動機的尾噴口。在網上，這個問題是一個比J20發動機本身更具爭議性的話題。J20發動機的尾噴口和火焰穩定器看起來和AL31FN的一模一樣，很多人據此認為，試飛階段J20用的就是AL31FN的發動機。那麼尾噴口和火焰穩定器在一台發動機裏處於什麼地位呢？實際上，對於發動機的主要部件來説，技術難度最大的部分是發動機的核心機，然後是風扇和低壓渦輪，而尾噴口和加力燃燒室的技術難度最低。研製核心機要花一二十年的時間，換個風扇和低壓渦輪，提高一下推力出個改型，可能要五六年。改一改尾噴口和加力燃燒室可能只要兩三年。所以，僅靠尾噴口和火焰穩定器就能斷定一台發動機，這事不怎麼靠譜。

 首先，從外觀上看J20發動機的尾噴口和AL31FN確實一模一樣，這一點基本上沒問題。而火焰穩定器也看起來差不多，之所以説差不多是因為目前的照片都比較模糊看不太清楚，但是看起來確實很像。因為關於J20的發動機，官方公開消息很少，大家能獲取的第一手資料基本上都是照片，在照片上看不到發動機的全貌，能直觀看到的就只有發動機的尾噴口，最多也就是火焰穩定器了。但看外觀，大家可能認為這就是AL31FN。結論得出後，就不會再仔細研究了。但如果你沒有被這一慣性思維擋住眼睛，你會獲得更多發現。讓我們把視線從尾噴口往前移動一點點，看一看尾噴口和機身之間的連接部分。

仔細研究一下J20驗證機和原型機的照片，你會發現，自2016號原型機開始，這個部分發生了一些變化，2016號原型機之前這部分機身鋸齒和發動機之間是沒有配合間隙的，而到了2016號原型機就開始出現配合間隙了。而這個狹窄的縫隙對一架隱形飛機來講是很不利的，它非常接近於戰鬥機X波段火控雷達的工作波段長，會有很強烈的散射。那麼，為什麼會有這個配合間隙呢？是因為尾噴管擴張收斂的原因嗎？我們再來看張照片。

可以看到，不管噴口是擴張的還是收斂的，配合間隙依然存在，而且大小也沒變化。再説了，之前的噴管就不會擴張收斂了嗎？我們來看看AL31FN在其它飛機上的安裝情況。

這個配合間隙是完全不需要這麼大的，因為噴管擴張收斂需要做動作的是內外調節片和密封片，與機身相鄰的彈性元件部分是不需要運動的，顯然噴管的擴張收斂與此間隙無關。對J20來説，如果想要消除這個間隙，很容易，只要把機身鋸齒部分直徑做小一點就可以填補這個縫隙，但問題是為什麼沒有這麼做。

那麼我們再來看看其它的照片，我們會發現這個配合間隙是會變化的，當一側間隙變小時，另一側會變寬。而且，變窄的位置並不固定，可能出現在任意一側，如標題圖。如果尾噴口只是在沿發動機軸線方向上擴張收斂的話，顯然不會出現這種情況。那麼這件事就只會有一個答案，答案就是――這個尾噴口就是個矢量噴口，可以朝任意方向偏轉，而那個配合間隙就是為矢量噴管偏轉預留的空間。2018年珠海航展上，有記者提問，何時J20會用上J10矢量推力驗證機的發動機。J20總設計師楊偉回答道：你怎麼知道沒用上呢？這一回答再次證實了J20發動機已經裝備了矢量噴口。換句話説，進入部隊服役的J20已經裝備了矢量推力發動機。

 那麼，很多人會覺得奇怪了，你都矢量噴管了，幹嘛還要把AL31的噴口套自己身上？搞個鋸齒形的尾噴口不好嗎？其實這也很正常，WS10B的研製週期很短，想要儘快完成任務，找個現成的尾噴口，拿來改一改最省事。既然風扇和低壓渦輪都借了太行發動機的，再借個尾噴口和加力燃燒室也沒什麼問題。那麼問題就來了，為什麼不用太行的尾噴口來改裝，非要用AL31的尾噴口來改裝呢？因為太行發動機的尾噴口是引射噴口，實際上可以分成兩層，這兩層是可以獨立擴散收斂的。這就是説，兩層噴管之間可能是個狹窄的縫隙，而且這個縫隙可能時大時小的，這樣對隱形是非常不利的。間隙大了，可能接近預警機常用工作波段S波段的波長，間隙小了，可能會接近戰鬥機X波段火控雷達的工作波段長。

WS10發動機尾噴口

而且當噴管之間有間隙的時候會露出裏面的很多小零件，再加上噴管內側壁上的那些活動葉片，對隱形來説這要多糟糕有多糟糕。再加上J20的噴口是矢量噴口，噴口外調節片和內調節片的空間運動路徑是很複雜的，如果還要同時實現引射噴管的功能，那噴口的結構就太複雜了。而拿AL31的的尾噴口來改是沒有這些問題的。當年，我們引進AL31ＦＮ大修線的時候是仔細研究過這台發動機，仿製過幾乎所有部件，對這台發動機是非常瞭解的，拿來修改應該也是輕車熟路的。那麼，既然對隱形有這麼高要求，為什麼不搞個鋸齒形的尾噴口呢？改尾噴口也不用很久啊。因為鋸齒形的尾噴口多少還是有些推力損失的，畢竟此時的WS10B中間狀態推力只是90千牛左右，加力推力也只是144千牛，而F119發動機的中間狀態推力是105千牛，加力推力155.7千牛，推力上的差距還是很明顯的。這種情況下推力損失還是要儘量避免為好。

      然後還有個問題，不是説太行的尾噴口不好嗎，為什麼2021號原型機的發動機又套個太行的尾噴口，外調節片還改成了鋸齒形的。只能説，這個尾噴口臨時試驗的味道比較重，因為雖然外調節片的形狀改了，但裏面還是引射噴口，就隱身方面考慮，這是有點自相矛盾的。至於原因，前面已經講了。那麼以前不搞鋸齒形噴口現在怎麼又開始搞了呢，因為此時的發動機已經換成了WS15第二階段的發動機，推力已經提升上來了，中間狀態在108千牛左右，加力推力在156千牛左右。這些參數跟F119相比已經不落下風了。再加上J20氣動設計上還有優勢，鋸齒形噴口帶來的推力損失就不是個什麼問題了。2017年9月出現的2021號原型機還只是個新發動機的試驗平台，此時的尾噴口還不是最終的樣子。而一年多後的第十二界珠海航展上，J10B矢量推力驗證機向我們展示了隱形矢量尾噴管該有的樣子，這個尾噴口可能才是WS15第二階段發動機正牌的矢量噴口。微信公眾號:尖端防務