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苏35御用发动机运抵中国 歼20要换心脏了?

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问题:歼16的发动机是什么?

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△苏-35护航轰-6K赴远海展开训练

回答:

  近日,美国《防务新闻》网站报道称,中国军事刊物首次公开披露了歼-10B已经换装新型矢量推力发动机的消息。从明显不同于俄制AL-31FN发动机的外形来看,这是第一种真正实现装机试飞的国产新型矢量推力发动机,是中国航空发展史上具有里程碑意义的事件。

目前,俄制苏-35战斗机已经加入到中国空军的作战序列,且初步形成战斗力,还参加了远海战斗巡航任务。这事大家都知道,但背后有一个隐藏问题却被大家忽略了。

我是航空专业人员,我来为大家解答,并简单介绍下这款发动机。

  那么,这种首次装机试飞的国产新型矢量推力发动机与国外出现的型号有哪些不同?歼-10这种轻型战斗机换装矢量推力发动机又有何意义和作用?

什么问题呢?那就是除了战斗机本身,中国也已经获得了与其配套的、独立的AL-41F1S发动机。不久前,俄罗斯军工界人士向北国防务证实了这一信息。当然,这个“证实”其实有点“废话”了。因为一个国家的空军进口一型战斗机时,必然会附加采购一定数量的配套航空发动机,作为后勤保障以及换发用途。否则,发动机故障就只能等着趴窝了。

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  国外矢量推力发动机的发展

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歼16装配两台涡扇10a最新改进型发动机,调节方式为数字调节,推重比为8,全加力推力11吨。是我国历时二十余年,自行设计制造的大推力涡扇发动机,国内代号“太行”。涡扇10目前是我国三代机的主力动力装置,由涡扇10衍生而来的发动机有涡扇10a、涡扇10b、涡扇10c,形成了完善的涡扇10家族。

  矢量推力发动机的关键技术在于矢量推力尾喷管的设计和制造,而其他部分,如风扇、压气机、燃烧室和涡轮等其实与常规涡扇发动机并没有太大的不同。由于矢量推力尾喷管是矢量推力发动机的关键部分,所以一定要进行整体布局的论证和设计,并不是随便拿来一台常规涡扇发动机装上矢量推力尾喷管就能成为可以实用化的矢量推力发动机。

△购买战机的同时购买备用发动机是必须的

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图为歼16

  目前,国外发展的矢量推力尾喷管主要为机械调节型和流体控制型两大类。前者的技术已经比较成熟,达到了实用化要求,而后者还在原理和结构的论证探索中。不过,一旦后者能够实现实用化,那么就会很快取代前者的主流地位。而在机械调节型矢量推力尾喷管中,又继续细分为非轴对称型、二元型和轴对称型三类。非轴对称型主要采用折流板或燃气舵实现矢量推力,代表型号为美国F-18
HARV、美德X-31以及日本“心神”等技术验证机。其实,这一矢量推力技术在各型导弹所使用的固体火箭发动机中应用最为广泛。

有舆论曾认为发动机是中国引进苏-35的“主要目的”,这种说法显然是有失偏颇的,但从一方面也能看出这个发动机的先进性。既然AL-41F1S已经来到中国,那么接下来的问题应该就将会是歼-20要不要那几台来装着是“试试看”。

涡扇10装配了那些战斗机

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众所周知,已经小批量交付中国空军试训以及作战部队的歼-20基本型装备的还是俄制原装AL-31FM1大推力涡扇发动机。该型发动机的加力推力为135千牛,AL-31FM1的整体性能远远逊色于AL-41F1S,并不能完全满足歼-20的需要,比如歼-20目前是否能够完全达到超音速巡航能力就是个问题。

其中装配涡扇10a的战斗机有:歼11/b/bs,歼15舰载机,歼16。

  美国F-22A所采用的F119涡扇发动机采用二元收敛/扩散尾喷管

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涡扇10b是在涡扇10的基础上提高可靠性,改进了安装方式,使之适应于单发歼10战机,目前已应用在歼10b,歼10c战斗机上。

  二元型矢量推力尾喷管的代表型号就是美国F-22A所采用的F119涡扇发动机的二元收敛/扩散尾喷管,其只能实现俯仰±20度的偏转,且重量较大、密封要求高,但是隐身性能更好。因此,在很多军事爱好者看来,未来我国歼-20战机在改进中也应该采用类似的二元收敛/扩散矢量推力尾喷管。轴对称型矢量推力尾喷管则是目前使用最为广泛的矢量推力尾喷管,主要装备在俄制苏-30MKI、苏-35、苏-57战机以及米格-29
OVT技术验证机上。

△现役歼-20用的是和歼-10一样的发动机,不足以支撑它的未来

涡扇10c为涡扇10的最新改进型,根据网上的照片显示目前已经装配在歼20飞机上试飞,用于替代俄罗斯al-31f发动机,并在涡扇15研制完成之前作为过渡的动力装置。

  其实,苏/俄和美国都曾经对二元型、轴对称型两种矢量推力尾喷管进行过长期的技术攻关和研发。最终,两国在实用化道路上选择了两个方向:苏/俄主攻轴对称型两种矢量推力尾喷管,而美国在F-22A战机上采用二元型矢量推力尾喷管。

而且,AL-31FM1相对于AL-31F的改进幅度有限,其主要提升了可靠性、降低了耗油率,以及采用了FADEC系统,总体来说依然属于第四代战斗机动力系统水平。

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装配al-31与装配涡扇10b的歼10c对比

  中国矢量推力尾喷管技术的探索

对于中国空军来说,既然AL-31FM1发动机依然属于上一代动力系统,而且还要花费宝贵的外汇从俄方大批量采购。那么,还不如采用国产“太行”涡扇发动机的改进型。

研制历程

  我国航空工业在矢量推力尾喷管技术研发上的起步相比苏/俄和美国都要晚一些。不过,得益于同俄罗斯方面的航空技术交流,我国从一开始就将主要研发方向放在了轴对称型矢量推力尾喷管上。但是,因为研究基础较为薄弱,我国航空工业在轴对称型矢量推力尾喷管技术的研发上并不顺利、进展较为缓慢。也就在这一时期,俄罗斯方面推出了配装有轴对称型矢量推力尾喷管的AL-31FN涡扇发动机,并且频频在国内举办的北京航展和珠海航展上展出,意图获得中方的订单,将其装备在歼-10系列轻型战斗机上。

事实上,随着国产“太行”发动机的逐渐成熟,其改进型号代替俄制原装AL-31FM1、装备在歼-20隐身战斗机上,也是完全有可能的。目前,坊间已经有传言,称国产“太行”发动机的改进型在歼-20隐身战斗机上试飞已经达到预期效果,将批量配装该机,从而发展出歼-20的首个改进型号。就最近“太行”发动机的一系列动向来看,这一说法很可能已经成为现实。

涡扇10由中航工业606研究所负责设计,沈阳黎明发动机厂制造,项目前后历时达20年,本来是与歼10同时开始研制,并作为歼10的动力装置。但是当时过低的估计了涡扇发动机的研制难度,在设计和制造过程中遇到了难以想象的困难,导致在歼10装备部队10年后,这款歼10的原配发动机仍然迟迟不能下线。保守估计在涡扇10研制的过程中国家投入至少在百亿以上,可见先进涡扇发动机的研制制造难度之大。

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图片 11换装涡扇10c的歼20已经试飞

  配装有轴对称型矢量推力尾喷管的AL-31FN涡扇发动机