殲-20與渦扇15_風聞

寫下這個標題的時候，突然想起一首老歌：蝸牛與黃鸝鳥。在這裏，殲-20可能算黃鸝鳥，渦扇15還真是姍姍來遲的蝸牛。

據説殲-20從一開始就是以渦扇15作為目標發動機設計的，但渦扇15進度嚴重落後於殲-20的進度，這一拖就拖到了現在：坊間終於流傳裝上渦扇15的殲-20在黃田壩升空的視頻，沉悶的聲音揭示了更加強勁的動力。

有説法渦扇15是從俄羅斯的圖曼斯基R79發展過來的。在蘇聯解體的時候，R79的研發只是初步完成，夠雅克-141試飛，但還沒有達到批量生產的成熟程度。研發階段的蘇聯技術的粗糙程度較高，所以按照西方標準，R79可能只相當於YF119那樣的成熟程度，還達不到F119。

R79的加力推力為152kN，軍用推力為88kN，比AL31的122kN和76kN要高，但對於殲-20來説，還是不夠的。且不説殲-20比F-22還要重，F119的加力推力為156kN，和R79相差不大，但軍用推力達到105kN，差距就大了。

軍用推力指非加力狀態下的最大推力，這是超巡的關鍵。戰鬥機要達到有意義的超巡，需要在軍推下戰鬥機推重比超過0.7。F119做到了，渦扇15要做到，也需要從R79的基礎上大大提高軍推。

在蘇聯時代，留裏卡AL31和克里莫夫RD33是第一代戰鬥機渦扇發動機，圖曼斯基R79和留裏卡AL41（“真版”，不是AL31的拉皮版）可算第二代。技術更先進，但雅克-141沒有超巡要求，所以軍推要求不高。提高軍推比提高加力推力更難。

加力推力靠在渦輪後高温燃氣里加注燃油，進一步提高燃氣温度，提高推力。這是純粹用燃油“死燒”出來的，沒有壓氣機的加成，耗油驚人。提高軍推則需要從壓氣機、燃燒室到渦輪的全面提升，這是脱胎換骨的大改。

如果傳説為真，渦扇最多隻是利用了一些R79的關鍵技術或者思路而已，但基本上是全新設計的，還不只是從R79基礎上的放大。實在要比較，好比看着桑塔納設計別克君威，還是一台發動機四個輪子，但什麼都不一樣了。

在傳説裏，圖曼斯基提供了“全套技術資料”，但這和所有“全套技術資料”一樣，永遠不可能是“全套”，因為圖曼斯基只能提供圖曼斯基自有資料，所有來自供應鏈的東西都超出圖曼斯基自有，想提供也提供不了。這好比華為能向榮耀提供榮耀手機的全套技術資料，但從芯片到操作系統（鴻蒙之前）到應用的技術資料，華為就沒法提供了。

圖曼斯基留下的所有缺口當然只有中國自己解決。這需要時間，也需要打造先進、完整的供應鏈。渦扇10走出了第一步，渦扇15走出了第二步。在某種程度上，這第二步可能比第一步更大。

渦扇10與CFM56的淵源坊間多有述説，這裏不再重複。CFM56與F110是同源的，當然只有核心發動機相通，包括高壓壓氣機、燃燒室和高壓渦輪；低壓壓氣機、風扇和低壓渦輪不一樣，更是沒有加力燃燒室。

通過渦扇10，中國走完了現代戰鬥機渦扇的完整研發、生產、技術支援的路，但渦扇10相比於CFM56/F110，在技術上沒有太多的代際升級。渦扇10也對標早期CFM56/F110，依然足夠先進，但不是最先進的。

渦扇15不僅在技術上是代際升級，也在性能上對標F119，甚至有所趕超。

不斷有人指出，渦扇15的推力還是不及F135，儘管誰都説不清楚渦扇15的推力到底是多少。但這樣的比較是不對的。F135因為降低了超音速飛行的要求和提高升力風扇所需的機械出力，增大了涵道比，修改了渦輪，重新優化了熱工細數，才有更大的推力。

渦扇的推力來自風扇和噴流直接推力的組合。增加涵道比以提高風扇出力、降低對噴流直接推力的依賴，是提高推力的最快途徑。涵道比實際上代表了外涵道與內涵道的推力比。CFM56的涵道比比F110高得多，非加力推力就超過F110的加力推力，但對戰鬥機一點用處都沒有。F135只是沒有那麼極端罷了。但非常粗略地計算一下，F135和F119的核心發動機相同，假定提供相同的推力；F119的涵道比為0.3，F135為0.57，涵道比的差別就使得F119的156kN增長到135的188kN，已經離實際的195kN很接近了。

實際上增加涵道比要降低一點核心發動機的推力，因為更多能量轉化為機械能去驅動風扇了。F135還強化了熱工參數，各種提高温度曾經很有降低壽命的顧慮，現在看來問題解決了。

説起來，F135或許可算“後期F119”的核心機技術，F119只有前期，因為F-22早早停產，沒有後期。F135因為F-35超重和性能種種不達標，而被迫一再增推，所以核心機的熱工參數比F119更加極端。但把F135直接與渦扇15相比依然是不妥的，只要把F119和F135的加力推力與軍推之比相比較，就知道這是兩種不同用途的發動機。

F119的加力推力為156kN，軍推105kN，兩者之比為1.34。F135的加力推力為195kN，軍推125kN，兩者之比為1.56。這個比值越低，説明越是以高軍推為設計基點；越高則説明最大推力（加力）越是靠“死燒”燃油硬推出來的，只能用於起飛和短時間的超音速衝刺，並不代表真正的設計水平。F135的軍推依然比F119高，但這正是通過提高涵道比得到的，0.3到0.57的涵道比差別就足以使的F119的105kN軍推提高到126.8kN。巧嗎？不巧。

渦扇15對標的是F119，不是F135。 有説法渦扇15的加力推力達到180kN級，比照F119的話，軍推就達132kN級了，那已經相當於AL31後期的加力推力了。這才叫真給力。

F135與F119的另一個不同是噴口。F135用帶鋸齒的圓噴口，推力損失比F119的矩形噴口要低，這也幫助F135在推力標定上“佔便宜”。

F-135沒有推力轉向，但在理論上是可以加三維推力轉向的，美國有這個技術。F119用二維推力轉向不是因為二維比三維簡單。這事少了一維反而難度更高，但性能更加優秀，而不是相反。

三維噴口用偏轉羽片束來改變噴流方向。羽片在偏轉中有錯動，所以需要互相緊密重疊，導致偏轉中的摩擦較大，推力轉向動作相對遲鈍。

二維噴口只有上下板整體偏轉，密封靠板沿與側壁的緊密配合，但動作乾脆、敏捷。在技術上，這對加工精度和材料有非常嚴格的要求，但在道理上講，與汽車發動機氣缸和活塞沒有本質的不同，所以是可以解決的。

三維噴口在理論上可以上下左右全向偏轉，但由於機體結構的緣故，實用中很少用到左右偏轉。緊密並排的雙發左右偏轉互相礙事；寬間距並排雙發之間的尾椎起到後體減阻的作用，並不能輕易取消。

最重要的是，急轉彎不是用垂尾舵面或者推力轉向實現的，而是用向轉彎方向橫滾到側立時拉桿抬頭實現的。這不僅是借用機翼升力實現轉彎力的緣故，也與飛行員抗負荷只能沿脊椎方向的緣故，不能側着來，人體受不了。一般人垂直過載受個4g沒問題，但賽車手跑S道也只有1g，就是差別。

所以二維推力轉向對於機動性夠用了，三維並無優越性。三維噴口更先進是常見的誤解。

三維的優越性實際上在於適裝性。三維噴管一般直徑與非推力轉向噴管差不多，飛機後體不需要多少改裝就可適裝。二維噴管是矩形的，為了降低圓形發動機截面向矩形噴口的推力損失，一般矩形噴口要比發動機截面大好多，戰鬥機後體就要完全重新設計才能適裝了。

現在裝上殲-20的渦扇15依然是圓噴口，是否帶三維噴口視頻裏也看不清楚，估計沒有。從長遠來説，可能還是二維噴口更好。

二維的矩形噴口不僅雷達和紅外隱身更好，也與戰鬥機後體減阻的要求更加匹配。F-22的後體逐漸扁平，就是有利於超巡減阻的構型。

殲-20的後體有點奇怪，似乎在扁平減阻和圓形發動機艙之間拿不定主意。很有可能一開始就是為二維噴口和扁平減阻設計的，但渦扇15跟不上進度，只有改用AL31然後是渦扇10過渡，所以成為現在的樣子。改回到扁平減阻應該不難，但這是新的壓型，現有殲-20有可能換渦扇15，但不大可能換二維噴口。

採用二維噴口的另一個好處是：低空低速防滾轉失控可以用左右噴口的上下差動轉向解決。

殲-20對機動性的追求幾乎變態，低空低速滾轉失控就是必須考慮的問題。在低空低速飛行時，大迎角本身已經達到氣動控制能力的邊緣，氣流擾動可能導致左右機翼升力不對稱，或者機頭滑向一邊，一旦進入這樣的狀態，左右機翼的不對稱升力迅速增加，導致不受控制的滾轉，直至墜機。

殲-20為了避免在大迎角狀態下進入偏航和滾轉，在後機身下有一對大型腹鰭。有人説這對噴口形成遮擋，有利於雷達隱身，這是牽強附會的。噴口隱身不是靠腹鰭實現的，二維噴口才是根本解決辦法。

二維噴口（其實三維也行）也可以取消腹鰭，降低阻力，也改善隱身。所有突出物都是隱身的大敵。

但殲-20至少現在依然在用圓噴口。這可能是“推力不足症”的後遺症，更可能是二維噴口技術尚未足夠成熟。

2022年珠海航展上展示了二維噴口版的渦扇10，説明中國已經初步掌握相關技術。渦扇10二維推力型將首先在什麼戰鬥機上使用還是一個迷，但渦扇15二維推力型肯定要用在殲-20上的。

也就是説，黃田壩的殲-20未必是完全版，帶二維推力的才是。

但對於殲-20，也不比糾結於現在是不是已經到了完全版，殲-20將一直在不斷發展，完全版形成的那一天，可能只是殲-20的終點、殲- XX的起點。美國正在大力推進第六代戰鬥機的研製，中國依然稱殲-20為第四代，下一代的劃代是會與美俄“接軌”，還是繼續“差一拍”也不清楚，但下一代對標美標第六代是無疑的。

叫第幾代無所謂，重要的是實質。下一代戰鬥機將具有什麼樣的特質，現在誰都説不清楚。歐洲“新兩風”在信息技術上可能有下一代的特質，但在航空技術上最多比F-22/殲-20這一代領先半代，可能連這都做不到。

中國不會滿足於殲-20，更不會滿足於歐洲“新兩風”代表的技術水平，但完成版殲-20的更加先進的信息技術、二維推力轉向都是必要的墊腳石。在某種意義上，完成對下一代戰鬥機的技術準備，等美國的第六代戰鬥機成型後再看準方向趕超，未必不是好辦法。

殲-20一路發展到現在，實際上已經“小換代”好幾次了。除了顯然的發動機從AL31換到渦扇10，還出現了雙座型、“粗脖子”型。

雙座殲-20不是戰鬥轟炸機，更不是教練型，從現有教練體系換飛殲-20並無特殊困難。但信息化、網絡化、忠誠僚機的新型作戰環境使得單座有點管不過來，雙座十分必要。

另一方面，人工智能和自動化又大量解放了原來必須人工完成的任務，單座又有了前所未有的作戰能力。

新雙座和先進單座並不是矛盾的，更不是互相替代的，而是互相補充的。這正是“粗脖子”殲-20的原因。

“粗脖子“並不是減阻用的。跨音速面積律要求飛機截面積均勻過渡，“原始”殲-20就是按照這個要求最優化的，多走一步都不再是減阻，而是增阻。

但戰鬥機不是為減阻而生的，是為戰鬥而生的。減阻是手段，不是目的。雙座和單座最大程度通用化降低製造成本，“粗脖子”增加機內容積，可用於更多的燃油或者設備，都對提高戰鬥力有用。

單雙座“同體”是以色列“拉維”戰鬥機開始的。“拉維”在設計時就有單座和雙座型號，為了最大限度地簡化設計和製造，單雙座共用相同的座艙蓋，單座後座位置用蓋板覆蓋，裏面用於更多的燃油和設備。

美國F-15X也有單雙座同體的設計，儘管後來放棄單座，只有雙座。

殲-20“粗脖子“大概率也是出於單雙座同體的考慮，而不是減阻，增加燃油和設備容量是很受歡迎的額外好處。

另外，渦扇15現在才是基本型，肯定有增推路線圖。一些技術是在基本型凍結後才成熟的，來不及用上了；還有一些技術來自基本型使用中發現的問題或者機會，改進得來的。二維噴口有推力損失問題，增推的改進型渦扇15正好補償，使得完成版殲-20“有得無失”。

圓噴口渦扇15版殲-20將是十分接近完成版的殲-20，二維噴口渦扇15版才是完成版。