歼20假如将来更换ws15发动机，是不是航程会缩短？

观点一

歼20作为我国自主研制的第一款五代隐身战机，歼20的装备服役不仅解决了我国能否自主研发装备五代隐身战机的问题，更关键的是歼20的批量装备服役真正的缩短并让中国空军在先进战机研发装备上走在了世界前列。当然在大家眼中现下的歼20并不是完美的，因为当下的歼20虽然已经批量装服役，但是其装备的发动机却不是五代机该有的机型，好在我国专为歼20研发的涡扇15大推力涡扇发动机很快将与我们见面，共同助力歼20保卫疆土。虽然现阶段涡扇15发动机具体性能参数我们不得而知，但是根据五代航空发动机该有的技术标准来看，首先是推重比要达到10一级以上，同时发动机推力、耗油率、工作寿命都要比四代现有发动机整体提升一个档次。 不管是军用推力还是加力推力提升之后有什么优势呢？首先带来的最大优势就是加速性更好、战机起飞重量更大、同时发动机自身的推重比还会有所提升。根据标题中“Ws15推力推重比肯定都比ws10和31f发动机强，但是也意味着ws15比上述两种发动机更耗油，尤其在中低速非常废油”这个描述来看，提问者应该是把航空发动机想象成汽车上的涡轮增压的发动机了，误认为涡扇15相比涡扇10发动机排量大了后虽然推力大了，但是排量更大也带来油耗提升和中低速油耗更高的缺点。首先涡扇15这类航空发动机在结构类型上属于轴流式发动机，发动机的推力大小核心取决于涵道比大小、涡轮前温度增压比级这几项关键参数，而且涡扇15这类发动机也没有什么排量之说。但是战机为了超音速飞行涵道比一般不会超过0.221以上，像F35战机装备的F135发动机虽然加力推力已经超过20吨，但是这是通过增加涵道比换来的并不可取方式，所以这也是F35战机的最大飞行速度也只有1.8马赫原因所在。那么对于涡扇15发动机而言，扩大涵道比来提升推力的方式并不可取，所以增加推力和降低油耗的方式只能寄希望于减少发动机自身重量和提升涡轮前温度了，而这两个关键又涉及到材料性能上，也就是要保证发动机内部涡轮盘乃至涡轮叶片在抗高温性能上不断提升之中，涡轮整体重量反而在不断下降。当然发动机内部结构设计也很重要，比如美国曾经研发的YF120变循环发动机直接取消了高压机级件导向叶片，这样做以后发动机压气机级数少了重量轻了，发动机的推重比也就有所提升了。至于采用大推力涡扇发动机后，歼20的作战半径反而降低了，首先这个问题的提出有严重的错误之处，提问者误认为航空发动机和普通的汽车发动机一样，排量增大后油耗肯定会有所提升，带来的后果就是作战半径的下降。其实对于涡扇发动机在保持涵道比不变的前提下，通过采用更高效的核心机和材料后，发动机的军用推力和推重比有所提升后，对于战机而言作战半径反而会有所提升。用汽车发动机举例来说，比如一台SUV搭载了一台1.5T涡轮增压发动机，受限于近2吨重的车身重量，这台1.5T巡航转速需要保持在4000转以上才能保证汽车巡航时速不低于80码，但是如果给换装一台2.0T涡轮增压发动机后，其他没变只有排量变大了一些，排量大了以后虽然喷油量会有所提升，但是排量大了以后发动机低扭也更为强劲，所以同样推动一台2吨的车身以80码的速度驰骋，这台2.0T发动机工作转速只需要保持在2000转出头即可，那么转速的极大降低后，所以发动机喷油量有所提升，但是最终的油耗却降低了很多。所以对于涡扇15发动机而言，在涵道比不能提升太大、材料等方面提升也不是很大的前提下，发动机预燃室喷油量还有所提升，但是也正是因为如此，可能以前装备涡扇10B的歼20要想达到2马赫以上的飞行速度，得打开加力推力才能满足推力需求，这样发动机的油耗便会急剧上升。但是现在换成推力更大的涡扇15发动机后，同样推动重量不变的歼20达到2马赫的飞行速度时，发动机自身的军用推力更大了以后，在不打开加力推力的前提下战机也能实现超音速飞行，这就是五代战机4S技术标准中的”超音速巡航“对发动机的要求。最后还有一点就是我们知道随着物体的移动速度越来越快之后，发动机所做的功大部分都用于抵消巨大的空气阻力了。同样对于高速飞行的战机也是如此，比如我们看一款小涵道比涡扇发动机性能参数的时候，会看到某某发动机最大连续推力、最大连续耗油率这两个技术指标，首先解释一下这个最大连续推力是指战机发动机在海平面状态下的最大状态推力，这个过程中发动机的持续耗油率是最高的，因为低空虽然氧气含量高，发动机工作效率更高，但是低空空气密度大飞行阻力也大，所以在低空飞行不光飞行阻力大、飞行油耗高，而且飞行速度往往也不能达到设计最大指标。但是高空飞行就不一样了，高空虽然空气稀薄，但是空气阻力也小，这样对于战机而言，发动机只需要消耗很小的燃油、输出很小的推力即可满足高空高速飞行需求。比如装备了两台F100-PW-229的F-15战机，如果以军用推力80千牛低空飞行一个小时的话，两台发动机油耗高达10吨，比F15内置载油量还高；但是F15战机的最大1250公里作战半径又是怎么来的呢？我们假设这个1250公里最大作战半径是在最佳经济巡航速度下得到的最大作战半径的话，按照900公里/时的巡航速度计算的话，达到1250公里最大作战半径至少要飞行1.4个小时，但是也因为高空空气稀薄的原因，对于F100这类小涵道比涡扇发动机而言，高空空气稀薄氧气含量低影响并不大，因为这类发动机大部分推力依然由内部增压比很高的内涵道提供，所以在高空空气稀薄飞行阻力小了以后，F15战机在高空巡航时推力只有25千牛即可满足巡航速度要求。额外插一句对于装备大涵道比的民航客机而言，这个理论就不适用了。因为对于民航客机而言其大部分推力都由外涵道提供，高空飞行虽然空气阻力小了很多，但是空气稀薄后外涵道内我们看到的巨大涡轮风扇效率也降低了很多，所以这个时候内涵道的涡轮反而需要增加喷油量来提升外涵道比风扇转速，继而保证高空巡航时推力不降，当然这个油耗增加是针对于涵道比超过35的客机在起飞阶段的耗油率而对比的结果。所以总结而言，涡扇15发动机无论是在军用推力还是在加力推力和整机推重比方面，都会相比现有的涡扇10发动机更为先进的已知前提下，对于歼20而言有什么优势呢？首先就是发动机推力增大后，歼20的最大起飞重量更高，由此带来更大的载油量和更大的载弹量优势来执行一些远程轰炸突击作战；同时也因为军用推力提升之后，歼20在飞行过程中发动机只需要保持在很小的推力即可满足高速飞行需求，不再像之前装备推力较小的涡扇10发动机时，需要发动机打开加力才能满足推力需求。而且也因为军用推力增大后已然能够满足歼20超音速巡航推力需求，所以歼20在不打开加力推力、没有增加耗油率便能实现超音速巡航的前提下，载油量不变的前提下、涡扇15发动机油耗更低、推重比更高的优势下，歼20的作战半径反而会增大不少。