將登太行雪滿山:寒冬中,國產發動機迎來了春天(新浪)_風聞
guan_15573814801324-2020-03-14 08:41
在最近這一波復工中,最讓人欣慰的畫面,也許就是成飛發佈的短視頻中,安裝國產“太行”發動機的殲-10C戰鬥機滑出的場景。儘管視頻已經被下架,但殲-10C後續改用國產發動機,取代從首飛至今一直使用的俄製AL-31FN發動機的消息,應該已經八九不離十了。

此前我們也能看到新出廠的黃皮殲-10C安裝“太行”發動機的照片。如今“太行”版殲-10C刷上灰色空優迷彩,表明其距離交付已經為時不遠。這也是殲-10系列在經歷改裝DSI進氣道與無源相控陣雷達的殲-10B、換裝有源相控陣雷達的殲-10C之後,出現的又一重要變化。
對於殲-10系列來説,在量產型上應用國產“太行”發動機,雖然算是一個最新的變化,但殲-10對“太行”並不陌生,早在殲-10的1004號原型機、殲-10B的1034和1035號原型機上就已安裝“太行”發動機進行試飛。1034號殲-10B原型機後來還換裝了推力矢量控制版的“太行”發動機,在2018年的第12屆珠海航展上完成了“眼鏡蛇”、“赫伯斯特機動”、“落葉飄”等動作。雖然在航展開幕次日,原定再次進行表演的TVC版殲-10B不知何故缺席,但它奉獻給觀眾的這一“過失速套餐”確實還是帶來了不小的震撼。
早在殲-10設計之初,“太行”就是為其規劃的配套動力。立項於上世紀80年代的殲-10,原本的主要作戰對象就是蘇軍裝備的蘇-27、米格-29等第四代戰鬥機,自然也就不會考慮為其裝備假想敵使用的AL-31發動機。殲-10的主要發動機備選方案分別是發展多年的渦扇-6改進型、對蘇制R-29發動機進行測繪而成的渦噴-15、以及當時正處於襁褓中,自CFM-56發動機的核心機發展而來的“太行”發動機。殲-10最初計劃裝備的,是技術難度較低,同時推力指標也相當不錯(12.5噸)的渦噴-15發動機。雖然“太行”的勝出實屬意外,但也開啓了中國自行研製先進大推力渦扇發動機的大門。然而隨着中蘇關係緩和以及隨後蘇聯的轟然倒塌,本已勝出的“太行”意外迎來了AL-31這一強勁對手。
作為一款隨蘇-27戰鬥機引進的先進渦扇發動機,AL-31F發動機的優點毋庸置疑。推力大、耐粗暴操作、耗油率也較低,相比笨重的渦噴-15有着相當大的優勢。關鍵是AL-31是一款已經相當成熟,經受過考驗的發動機。蘇-27在航展上頻頻以驚世駭俗的“眼鏡蛇機動”等過失速動作招徠客户,不僅體現出高超的氣動設計功力,AL-31F發動機優秀的抗喘振能力也功不可沒。
在殲-10計劃於90年代初首飛(眾所周知,後來直到1998年才完成首飛)的情況下,1993年剛剛完成點火試車的“太行”顯然無法趕上進度,讓位於AL-31發動機也就不足為奇了。為了適配殲-10這款單發戰鬥機,AL-31F也進行了一定的修改,將發動機機匣從上置改為下置,去掉了內外涵道的分流隔板,長度縮短了40mm,重量減輕了23公斤。整體改進措施與米格-29裝備的RD-33修改為“梟龍”採用的RD-93的過程類似。
AL-31系列發動機進入中國後,成為中國海空軍多款三代機的主打動力,並且在殲-20隱形戰鬥機的研製和早期裝備階段也發揮了重要作用。在引進AL-31系列發動機的同時,中國也引進了發動機大修線,早已掌握了對這一系列發動機的再製造以及局部改進的能力。殲-20戰鬥機早期那有着銀閃閃的尾噴管、聲紋特徵卻與AL-31如出一轍的發動機就是最好的例子。
但由於國內外各方面的阻力,中國當年並未引進AL-31發動機的生產線。這也使得殲-10、殲-20等我軍兩代主力戰機不得不面臨在產量以及生產進度上受制於人的局面。有着同樣遭遇的還有裝備於我軍伊爾-76、運-20以及轟-6K/N的D-30KP2發動機,直到最近,基於D-30KP2仿製的國產渦扇-18發動機才終於達到批量生產前的“決戰60天”狀態,國產大飛機終於有望擺脱長期依賴進口俄羅斯原裝發動機的局面。
作為一款上世紀80年代初投入使用的早期加力渦扇發動機,AL-31在出色地實現了設計性能指標的同時,也不可避免地帶有時代的侷限性,潤滑系統可靠性不高導致的抱軸卡死問題就是其中之一。AL-31發動機與同時代的RD-33、D-30F6發動機相比,支承設計較為複雜,採用了雙中介軸承、四軸承低壓轉子的設計。複雜的支承結構隨之增加了潤滑系統的複雜程度,降低了可靠性。可靠性不佳的潤滑系統一旦出現問題,原本就處於7-9.2噸載荷範圍內的軸承很快便會不堪重負,出現變形和摩擦顯微焊合,大大降低軸承的強度,而這種局部變形又會加大摩擦阻力,最終令軸承喪失旋轉精度、卡死抱軸,隨之而來的就是發動機停車。
這一缺陷並非AL-31發動機特有的毛病,早期渦扇發動機或多或少都會遭遇潤滑系統可靠性不佳的問題。而隨着製造工藝的進步,引入增壓氬弧焊、高精度真空電子束焊接等工藝後,這一問題在AL-31發動機的後期改進型已經得到了很大緩解,在蘇-35戰鬥機裝備的AL-41F-1S(117S)發動機上,潤滑系統可靠性已經大大提升。況且對於“側衞”這樣的雙發戰鬥機來説,一台發動機停車雖然驚險,但往往能夠憑藉剩下的一台發動機安全返航。而對殲-10這樣的單發戰鬥機來説,發動機空中停車便顯得尤為致命。所以對於殲-10來説,AL-31FN並不是一款理想的發動機。
對於“太行”發動機來説,雖然隨着蘇-27引進的AL-31發動機成為其命運的轉折點,但蘇-27/殲-11也成為了“太行”本身的轉折點。經過多年的研發後,終於進入空中試車階段的“太行”意外遭遇缺乏合適的高空試車台的問題。無奈之下606所只能申請一架蘇-27戰鬥機作為試飛平台,裝上一台“太行”進行試飛。在“太行”基本完成設計定型後,於2007年隨着殲-10一起出現在央視的新聞畫面中。而最初出現在珠海航展上的“太行”發動機,也是適應殲-10的下置機匣設計的版本。然而當時誰能想到,在十多年過去之後,經過重重磨礪的“太行”才真正成為殲-10的心臟。
作為一款與CFM-56上的GE9核心機有着千絲萬縷聯繫的發動機,“太行”在設計上的先進性是毋庸置疑的。同樣衍生自GE9核心機的F110發動機在裝備F-15、F-16的過程中展現出了出色的性能和可靠性。儘管F110發動機的高空高速性能並不突出,但對注重亞音速、中低空性能的大多數第三代戰鬥機來説,F110確實是一款強勁的發動機,表現遠優於前輩F100。與F110算得上親戚的“太行”自然也有着相當不錯的性能。根據某上市公司此前公開的信息,“太行”發動機的衍生型號多達7種,除了加力推力132千牛的渦扇-10A之外,還有推力高達約155千牛的改進型號渦扇-10G。
雖然如今已經難以證實這份報告的真實性,但從殲-10B推力矢量驗證機以及裝備改進型“太行”的殲-20戰鬥機來看,如今的“太行”在推力上絕非吳下阿蒙,能夠充分滿足國產新型戰鬥機在未來一段時間內的動力需求。對於在定型初期一度飽受可靠性差和過熱困擾的“太行”來説,能夠在如今成為殲-11、殲-16、殲-10C以及殲-20量產型的動力,一統中國空軍戰鬥機發動機市場,是一個令人欣慰的成就,可能也是今年各種復工復產的新聞中,最讓軍迷欣慰的一件事。
在人民海軍航空兵的作戰序列中,“太行”發動機儘管早已成為殲-11BH/殲-11BSH重型戰鬥機的動力,但在殲-15艦載戰鬥機上,至今仍難以看到“太行”發動機的身影。殲-15的554號原型機上一度安裝了兩台渦扇-10H發動機,但隨後還是被引進的AL-31F3發動機取代。而裝備渦扇-10H的殲-15S原型機則出於種種原因並未在航母甲板上出現,基於殲-15S研製的殲-15D專用電子戰飛機則換回了AL-31F3發動機。儘管海軍堅持為艦載戰鬥機安裝AL-31F3的這一決定,一般被認為是出於艦載機着艦反區操縱對於發動機響應程度要求極高的原因,但用全權限數字發動機控制系統(FADEC)取代模擬式系統的“太行”在這一方面的表現也並非不可接受,更何況在美國海軍的歷史上,同樣裝備過響應能力飽受詬病的TF30發動機,並用這款發動機驅動龐大的F-111B、F-14A戰鬥機以及A-7攻擊機。