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讲武谈兵|“心脏”之争:歼20战机何时装备国产发动机

澎湃新闻特约撰稿 黄国志

2017-03-21 07:28  来源:澎湃新闻

 
近日,中国航发材料专家、中国工程院院士陈祥宝关于歼-20隐身战斗机所用发动机的一番话,引起了国人的广泛关注。从中可以了解到了三个比较重要的消息:第一个消息有些令人沮丧,那就是目前已经在空军部队中服役的歼-20并未安装国产发动机,应该是俄制AL-31F系列发动机。由此,国内网络上关于歼-20发动机究竟是国产还是俄制的争论可以告一段落了。
第二个消息可谓喜忧参半,那就是不久之后国产发动机将安装到歼-20上进行测试。至于具体是什么时间,陈祥宝院士并未透露,但至少可以看到了希望。第三个消息比较振奋人心,这就是中国下一代航空发动机的研制已经启动。如果按照目前中国战机划代来说,这型发动机应该就是为第五代战机所配套研制的。
有必要提一下的是,这几天网络上出现了一些言论认为陈祥宝院士并非航发设计专业人士,他说的话并不可信。事实上,就当今先进航空发动机的发展来说,工艺与材料的进步起到了至关重要的作用。如果没有这两者的支持,再好的发动机设计也只能躺在图纸上。陈祥宝院士作为中国航发北京航材院副院长,他的话还是具有很高的权威性。
歼-20为何装备俄制发动机服役?
中航工业611所研制的新型战机采用俄制发动机的传统由来已久,最早还要从歼-10说起。1986年歼-10正式立项后,宋文骢作为总师,最为关心的就是配套发动机问题。此前,他曾经参与歼-9战斗机的研制,该机最终被迫下马除了设计指标频繁变更等因素外,最重要的在于无发动机可用,无论是当时自研的涡扇-6还是引进英国斯贝Mk202仿制的涡扇-9,都无法达到歼-9的性能要求。因此,宋文骢对于配套发动机在战机项目研制中所起到的决定生死的作用铭刻于心。
恰逢此时中苏关系改善,两国开始商谈引进苏制先进战斗机事宜。根据公开资料,宋文骢在1989年随中国军事代表团赴苏考察。期间,他详细了解苏-27战斗机所配备的AL-31F大推力涡扇发动机的性能情况。回国后,宋文骢向时任中央军委副主席刘华清建议采购AL-31F发动机配装歼-10,而不是把所有的希望都押在已立项研制的国产配套发动机涡扇-10“太行”上。这一建议很快就得到上级的批准。但是由于歼-10采用的是单发设计,无法直接配装现有的AL-31F发动机,为此,中国在1992年与解体后独立的俄罗斯达成协议,由中方出资,留里卡-土星设计局负责研制专门用于歼-10的AL-31F单发版,这就是我们所熟知的AL-31FN。
引进AL-31FN是歼-10能够成功的重要因素之一。澎湃新闻记者 谢瑞强 图
1992-1994年,留里卡-土星设计局完成了AL-31FN的研制工作,1995年便向中国交付了第一台发动机,装备在歼-10首架原型机上。可以说,正是因为没有了发动机方面的后顾之忧,才使歼-10顺利完成设计定型,而且在试飞中没有任何一架原型机因为发动机故障而发生事故。如果歼-10等涡扇-10“太行”装机再进行首飞和试飞,恐怕又要重演歼-9和歼-8Ⅲ的悲剧。此外,来自中国的大批AL-31FN生产订单也成就了一家传奇般崛起的俄罗斯航发企业——礼炮发动机制造联合体。
1998年,留里卡-土星设计局向礼炮发动机制造联合体转让了AL-31FN的生产专利和技术资料。在此基础上,礼炮发动机制造联合体利用其自身的技术实力,不仅圆满完成了中方的订货,还研发出了AL-31F的改进型号——AL-31F-M1/2/3。其中,AL-31F-M1已经在2006年通过了俄罗斯国家鉴定试验,2007年交付俄罗斯空军,正式编号为AL-31F-42,装备在苏-27SM等型号上。而根据礼炮发动机制造联合体在航展上公布的消息,AL-31F-42也同时批量出口给中国,歼-20从2001号机首飞到目前小批量装备部队,配装的都是这款发动机。
相比AL-31F,AL-31F-42进口直径增大到924毫米,增加了进气流量,加力推力也提升至130千牛,推重比达到了8.5以上,首翻期寿命750小时,采用了FADEC数字控制系统。虽然该型发动机总体性能只是处于第三代改进型的水平,但是对于歼-20这个严格要求进度节点甚至希望提前交付的重点型号来说,技术成熟可靠的AL-31F-42发动机是唯一明智的选择。当然,这一做法也是借鉴歼-10研制成功经验的结果。在两台AL-31F-42发动机的推动下,歼-20凭借出色的隐身性能、气动布局设计以及先进航电设备的强大性能,依然是在世界上数一数二的“战斗机之王”。
WS-10发展历程异常艰辛,图为珠海航展展出的WS-10模型。澎湃新闻记者 谢瑞强 图
歼-20换装国产四代发动机尚需时日
陈祥宝院士并没有具体提到歼-20将要安装测试的国产发动机型号。笔者认为,有两种可能性,一是 “太行”发动机大改增推型号,另一种则是原本就为歼-20配套研制的涡扇-15。这两者比较而言,涡扇-15可能性更大,因为它才是真正具备第四代水平的先进涡扇发动机。只有装备了涡扇-15之后,歼-20才能够被称为真正意义上的第四代战斗机,达到了预想的全设计状态。
从陈祥宝院士的话可以判断,涡扇-15应该已经或者即将完成高空台长时间持久试车。那么接下来按照研制流程,中国航发的技术人员将会针对在高空台长试中暴露出的问题进行完善和改良设计,然后将涡扇-15安装到歼-20原型机上进行技术验证试飞。参考当初“太行”发动机以苏-27SK作为试飞平台的做法,中国航发很可能先采用在歼-20原型机同时装备AL-31F-42和涡扇-15,然后视情况逐步过渡到全部装备涡扇-15试飞。
事实上,一款新型发动机的试验和测试是最为耗时的阶段,而整个研制流程基本上就是“设计-制造-试验-修改设计-制造-再试验”这一反复进行的过程。直到最后修改完成的发动机达到了预想的设计指标、可靠性和可维护性,才有可能通过设计定型审查并冻结技术状态。然后,接下来生产企业还要进行生产定型,准备好发动机批量生产所必需的制造加工工艺规范、工装夹具、总装设备等,并且计算和制定每个零部件加工所需的工时。之后,就是投料进入批生产阶段。新生产的发动机下线后,还要先经过厂内试车台的测试,如果性能参数不达标还要进行返工等等。
先期服役的歼-20仍将使用俄制发动机。中国军网 图
然而,涡扇-15装机试飞仅仅是走到了整个研制生产流程的1/2甚至1/3阶段。以“太行”发动机研制历程为参考,从2001年以单台配装的形式在1架苏-27SK样机上进行试飞,到2012年之后基本上解决了可靠性问题并批量装备歼-11B战机,时间跨度长达十年之久。那么,即便是涡扇-15最快今年就能够装机试飞,考虑到整个研制过程的技术难度,笔者认为至少也要5年时间才能够实现首批量产型发动机下线,而配装在歼-20战机上形成战斗力还需要2-3年的时间。在此之前,歼-20依然要继续装备俄制AL-31F-42发动机或者更为先进的AL-31F-M3。
总的说来,中国先进战斗机用发动机采取了多管齐下的模式,一方面采购性能先进、成熟可靠的俄制发动机装备在现役战斗机上;另一方面也逐步提升国产“太行”发动机的性能和可靠性,并配装在部分双发战斗机上,同时加紧研制涡扇-15,为将来换装歼-20做准备。任重道远,时不我待,但愿新成立的中国航发能够不辱使命,彻底打破长期以来的“心脏病”魔咒,早日实现中国航空发动机的全面国产化。
(“讲武谈兵”是由知名军刊资深编辑黄国志为澎湃防务开设的个人专栏,以客观严谨的态度,辅以活泼精炼的语言,力图“破除防务迷雾”,为读者更好地认识我国与国外在装备技术上的差距提供参考和借鉴。每周一或二倾情奉献。)
责任编辑:谢瑞强澎湃新闻,未经授权不得转载。新闻报料:4009-20-4009

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