媒體：殲-20戰機換國產太行發動機 解決批量生產障礙

據澎湃新聞9月6日報道，近日，殲-20戰機換裝國產渦扇發動機的消息成為熱議的話題。一直以來，關於殲-20戰機動力裝置的爭論與質疑總是能夠吸引很多人的關注：到底是俄製發動機還是國產發動機？如果裝備國產發動機，那麼是“太行”還是新一代WS-15“峨眉”？隨着新的殲-20戰機圖片的出現，答案開始變得清晰：之前各架殲-20裝備的還是俄製AL-31F改進型發動機，而新的殲-20開始換裝國產發動機。另外，從發動機尾噴管調節片的外形結構來看，符合“太行”系列發動機的設計特徵。

資料圖：從發動機尾噴管調節片的外形結構來看，符合“太行”系列發動機的設計特徵。

換“心臟”的前車之鑑

事實上，為一架已經實現設計定型並批量裝備部隊的戰鬥機更換另一種完全不同的發動機，沒有想象中的那麼簡單。在國內外戰鬥機的發展歷程中，就有過不少成功與失敗的例子，這裏筆者舉兩個例予以説明。

説到噴氣式戰鬥機換裝發動機的成功案例，筆者首先想到的就是曾經稱霸海空的一代天驕——美國海軍F-14“雄貓”重型變後掠翼艦載戰鬥機。該機在研製和試飛過程中裝備的是世界上第一種加力渦扇發動機——普惠公司的TF30-P412。但是，美國海軍對於該型發動機的性能並不滿意，其最為理想的型號是普惠公司全新研製的F401發動機。不過，由於F401發動機的研製進度遠遠趕不上F-14戰鬥機，而美國海軍又極為迫切的需要後者儘快服役，最終不得不同意繼續使用TF30-P412。

於是，從1974年服役開始，F-14戰鬥機就是一隻患有“先天性心臟病”的“雄貓”，TF30-P412發動機在結構設計和可靠性上的諸多缺陷嚴重限制了該機作戰性能的發揮。因為發動機故障導致的F-14墜機事故佔所有事故的四分之一以上。以至於時任美國海軍部長為此憤憤然的説：“TF30搭配F-14，可以稱得上是最爛發動機與最好戰鬥機的組合。”後來，普惠公司多次對TF30-P412發動機進行改進，但依然未能徹底解決問題。

直到1986年GE公司研發的F110-GE-400發動機開始裝備F-14B，才真正治好了“雄貓”的“心臟病”，不僅推力大幅增加，而且戰機的留空時間和作戰半徑都提升了25%以上。不過，由於F110-GE-400發動機要比TF30-P412發動機短得多，為了適應較長的發動機艙，特別進行了改進設計，比如在加力燃燒室後部加裝延長筒，並且改變了與機身固定的安裝節位置。

而戰鬥機換髮失敗最為典型的案例當屬英國F-4K/M。美國研製的F-4“鬼怪”Ⅱ戰鬥機各型號裝備的都是J79系列渦噴發動機，唯有為英國海軍和空軍研製的F-4K/M換裝了羅·羅公司研發的“斯貝”Mk202渦扇發動機。單從主要性能指標上看，“斯貝”Mk202要全面優於J79，尤其是在加力推力、耗油率等方面。但是，前者的最大直徑和進氣流量遠遠超過後者，導致F-4K/M對機身進行了重新設計，包括加寬進氣口、增加側面進氣門，而且後機身也相應加粗。

資料圖：英國航母上搭載的F-4K戰鬥機

這一系列改進導致了F-4K/M的飛行阻力大大增加，即便是“斯貝”Mk202發動機的推力有所提升也未能予以彌補。因此，最後的測試結果顯示，除了得益於耗油率降低而使得起飛性能和轉場航程有所改善外，F-4K/M的最大平飛速度、加速性、爬升率以及穩定盤旋性能等指標都大大低於裝備J79發動機的其他F-4改進型號。英國人對此大失所望，但是騎虎難下，最終只訂購了170架F-4K/M，僅為最初計劃採購總數的40%，而且很快就被英、德、意三國聯合研製的“狂風”戰機所取代。

以上這一正一反兩個事例提醒我們，為已經服役的戰鬥機換裝性能更好的新型發動機固然是好事，但是也要經過科學嚴謹的論證，否則可能適得其反。F-14戰鬥機換裝F110-GE-400發動機，不僅重量減輕、長度減小，而且完全沒有增加額外的飛行阻力，因此得以成功。而F-4K/M換裝“斯貝”Mk202發動機導致主要性能下降，英國人已經看的很清楚，卻出於必須使用國產發動機的“傲嬌”，依然決定批量採購和裝備。結果，F-4K/M在英國海軍和空軍中高不成低不就，尤其是無法勝任當時最為重要的高空高速截擊任務，僅服役20年就全部退役。

對於殲-20這樣的第四代戰鬥機來説，更換發動機遠比第三代和第二代戰鬥機複雜得多，不僅包括進氣道、發動機艙以及後機身結構設計的調整，以適應新發動機進氣流量以及外形尺寸的變化，還要使得新發動機的FADEC控制系統與原有的飛控系統相融合，相應的飛控軟件也要進行改寫。同時，換髮後對於戰機後部RCS的影響也要進行測試並加以改進，以便保證全機的隱身效能。因此，中航工業全新生產了一架殲-20樣機用於換裝國產“太行”發動機的試驗。從目前狀態看，發動機艙與發動機之間的尺寸匹配可能還未做到最佳的優化設計。

資料圖：對於殲-20這樣的第四代戰鬥機來説，更換發動機遠比第三代和第二代戰鬥機複雜得多。

殲-20戰機為何換“心臟”？

既然為先進戰機更換發動機有一定的風險且難度不小，為何中航工業會在殲-20已經定型並交付之後還要走這一步，而且換裝的還是“太行”發動機，並非為殲-20配套研製的WS-15“峨眉”。筆者認為，根源很可能出在了俄方AL-31F發動機的供應問題上。

從上世紀90年代到本世紀前十年，俄空軍訂購的蘇霍伊戰機數量少得可憐，進而導致俄羅斯航空發動機企業產能嚴重過剩，可以充分滿足包括中國在內的所有國外用户對於AL-31F發動機的訂單需求。然而，隨着近年來俄空天軍採購蘇霍伊戰機數量的猛增，再加上國外訂單依然不斷，使得俄羅斯AL-31F發動機的三大主要生產企業——土星、烏法和禮炮的產能已經接近飽和。目前，殲-20即將進入到全速量產階段，如果完全依靠從俄方採購AL-31F改進型發動機，恐怕難以滿足需求。此外，AL-31F發動機的採購價格也水漲船高，從最初的300萬美元已經升至最高500萬美元以上，接近翻倍。在這兩方面因素的綜合作用下，為殲-20換裝國產發動機以緩解量產需求的壓力，自然就是唯一可供選擇的辦法。

從中航工業專門生產一架殲-20樣機，並且換裝的還是相對成熟的“太行”系列發動機來看，還是力求在最短的時間內完成該機的換髮改進設計，以便把對當前殲-20量產工作的影響降低到最小。當然，殲-20裝備的一定是“太行”系列發動機的改進型號，其可靠性和性能指標應該不遜於AL-31F改進型發動機，甚至可能還有所超越。

事實上，美國空軍的現役主力戰機——F-15和F-16也是同時裝備有普惠公司的F100系列以及GE公司的F110系列發動機。而且，如果不是美國空軍後來決定停止研製羅·羅與GE聯合開發的F136發動機，如今的F-35“閃電”Ⅱ各型戰鬥機也會同時裝備兩種發動機。因此，同時裝備俄製AL-31F改進型發動機和國產“太行”改進型發動機的殲-20在服役後，對於中國空軍後勤保障來説並沒有太大的影響。

資料圖：閲兵式上出現的殲-20戰機編隊

第二次換“心臟”值得期待

殲-20換裝國產“太行”改進型發動機後，應該會在編號上與之前的殲-20有所區分。筆者推測，如果把已經服役、裝備俄製AL-31F改進型發動機的殲-20稱為殲-20A的話，那麼換裝國產“太行”改進型發動機的殲-20就可以稱為殲-20B。由於“太行”系列發動機在最初裝機試飛時就提出了與AL-31F系列發動機方便換裝的通用化要求，包括與機身固定的安裝節位置和間距都基本相同，殲-20B應該不必對機身內部結構進行較大的改動，對生產工序和工裝夾具的影響也可以相應降低到最小。以中航工業的科研生產實力來看，殲-20B經過相關的優化改進設計後，1~2年就內有望實現定型並投入量產。

此外，從殲-20A和殲-20B的關係上來看，後者即便是達到了量產服役階段，也不太可能完全代替前者。前文提到，俄羅斯同時有三家發動機企業生產AL-31F系列發動機，相比之下，國內能夠生產“太行”系列發動機的只有中航工業黎明公司。而且，黎明公司生產的“太行”系列發動機還要同時供給沈飛公司，用於配裝已經量產的殲-11B和殲-16等中國空軍和海軍急需的第三代改進型戰鬥機。再加上為現役殲戰鬥機生產備用發動機，以及未來殲-15艦載戰鬥機可能的換髮需求，事實上中航工業黎明公司的產能也是相當飽和的。因此，目前殲-20只能以同時研製生產A、B兩個型號來進行互補，而且會並存相當長的一段時間。

未來，殲-20還將面臨着第二次換髮，也就是正在研製中的WS-15“峨眉”發動機。由於該型發動機的全重以及外形尺寸變化更大，而且很可能配備推力矢量噴口，殲-20至少還會再進行一次大改，從而達到最初預想的全設計狀態。

（文：黃國志）