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细侃航空发动机之一前言及美国篇【砖】

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发表于 2016-9-10 21:29 | 显示全部楼层 |阅读模式


当代发动机王者——美帝F135发动机镇楼!

说到航空发动机,绝对是众多关注军事人们口中一个经久不衰的话题,特别是再一提到我兔近几年的一些新玩意儿,什么歼-10、歼-15、歼-20、运-20、直-20,甚至还有刚刚下水的052D等等纷纷以“心脏病”患者全方位无角度中枪。但是这些个问题说起来,又是一个极度富有科学、历史乃至政治意味的话题

1.航空发动机的简要历史
既然是航空发动机,那就不得不提及一下人类用于地面机车辆动的普通车用发动机,因为在那个机械革命刚刚兴起的年代,海陆空三个领域的界限远没有今天这么明显,所以说人类历史上的第一台航空发动机(就是莱特兄弟驾驶上天的那架人类第一架飞机所用的发动机)就是从地面车辆上直接移植而来。因此,当时的航空发动机的的原理和构造非常简单,就是用燃料燃烧产生的能量推动活塞产生动力


这是一台用于早期螺旋桨飞机的行星发动机(顾名思义,其汽缸以行星环绕状围绕传动轴进行布置),其原理图如下所示:



这样的形式的活塞式发动机一直沿用到了人类历史上最大的一次拍砖大战,在那个一切为了战场胜利、科学技术一日千里的年代,航空发动机也真正与地面车辆发动机等它的亲戚们分道扬镖,形成了一个独立的群体,科学技术的进步也让当时的航空发动机达到了很高的技术水准,为了使发动机爆发出更大的功率,人类无所不用其极,就形如刚才提及的行星发动机,当年美国普惠公司设计生产的R-4360 “超黄蜂”发动机(这名字略耳熟) 其汽缸总数达到了史无前例的28个!
但是逐渐,人类发现这种使用活塞推动螺旋桨产生动力的形式出现了难以逾越的鸿沟,无论人们怎么加大发动机功率、使用更大的螺旋桨都无济于事(其中的原因直到人类在空气动力学取得一定成果后才被知晓:当螺旋桨旋转的速度越来越大时,若桨尖的速度超过了音速,那么螺旋桨的推力也会急剧的下降,产生无法逾越的“推力鸿沟”),于是人类开始将目光投向了其他形式产生推力的动力来源。
比如说,火箭发动机:



纳粹德国末日科技里的Ba 349截击机计划,使用火箭发动机作为冲刺动力。
但是火箭发动机的可重复利用性极差,光凭这一点就让它难以跻身新型飞机发动机的行列(你从总不能辛辛苦苦造了一台发动机,上天飞了一圈下来就用不了了吧!当然你要是打算像日军当年的“神风”特攻队那样把飞机当作人操导弹,那就当我什么都没说)。
但是火箭发动机的原理其实并没有错,人类就按照这个思路继续探索新的航空动力形式,最诞生了真正让人类跨越航空动力鸿沟的涡轮喷气式发动机(就是人们常说的“涡喷发动机”)。



又是当年纳粹德国末日科技里的成果,但是相比Ba 349截击机它真正变成了现实,Me-262喷气式发动机,它的横空出世震惊了盟国,不过好在纳粹德国已经山穷水尽,这样一个划时代的作品并没有影响战争的进程。

所以在第二次蓝星战争结束后,涡喷发动机便取代了活塞式发动机成为了新一代的航空动力主流,由此也诞生了一大批当时驰骋蓝天的空中舞者。



美帝的F-86“佩刀”战斗机与它的好基友苏联的米格-15战斗机比翼齐飞,它们共同采用的后掠翼+涡喷发动机组合引领了航空界的新潮流,而且它们俩当年在朝鲜半岛说不清道不明的一段故事也被无数后世的空战爱好者所津津乐道。
而且,正是由于采用了涡喷发动机,人类才真正意义上实现了超音速飞行,也由此产生了当年战斗机设计里一个不可动摇的指导概念——“高空高速”。



人操火箭F-104“星战士”战斗机,美帝国主义航空业界良心洛克希德马丁公司出品,最早实现“双2指标”的战斗机(2万米升限、2马赫音速),据说在设计这家伙时,洛马公司的总师约翰逊直接从美陆军借了几十根火箭当作试验品,于是就有了这么个航空怪胎的出现(我才不会告诉你这家伙真正的外号叫做“寡妇制造者”)。

然后的历史大家就应该很熟悉了,就是在涡喷发动机的基础上,推力更加强大的涡扇发动机出现了,所以在这里楼主偷个懒,摘一段度娘的解释:“人们通过计算发现,以当时的涡喷发动机的技术水平,在涡喷发动机加装了风扇变成了涡扇发动机之后,其技术性能将有很大的提高。当涡扇发动机的风扇空气 流量与核心发动机的空气流量大至相当时(函道比1:1),发动机的地面起飞推力增大了百分之四十左右,而高空巡航时的耗油量却下降了百分之十五,发动机的效率得到了极大的提高。”
下面的两个图比较清晰的表示了涡喷发动机和涡扇发动机的异同:



所以,涡扇发动机也很快取代了涡喷发动机成为了航空动力领域的主流,也是目前人类几乎所有可重复利用式飞行器的主动力来源,其技术水准很大程度上代表了当今人类航空动力领域的整体水平。所以在本文中,楼主也将涡扇发动机作为讨论的主要对象。

二.航空发动机的设计难点
在今天,高水平的航空发动机,尤其是设计供战斗机使用的涡扇发动机已经无可争议的成为了工业王冠上最为耀眼的一颗明珠,这一点其实很好理解,战斗机作为空军的绝对主力,在争夺制空权时有着无可替代的地位(试图对防空导弹抱有幻想的请脑补贝卡谷地),而战斗机的大多数战斗指标,都要最终落实到航空发动机上进行实现,比如说今天为大家津津乐道的第五代战斗机的“4S”指标,其中的三个S都与发动机息息相关。
因此,这样一台被寄予厚望的涡扇发动机,其采用的技术细分下来将源自于一个结构合理、门类齐全的工业体系中数百乃至上千个领域的最高科技成就,可以这样说,只要现在在大学里开设的所有带“工科”字样的专业,或多或少都可以在一台发动机中找到自己的位置,一台高水平航空发动机的技术集成度,在迄今为止人类的工业项目中绝对是顶尖水平。



如果说上面的叙述有点抽象,那么从发动机的工作原理上讲,航空发动机在进行工作时,每秒钟将有数十千克的空气横贯发动机的内部(熟悉空气动力学的可以换算一下流速),而且在如此高的空气流动中,发动机内部温度可达上千摄氏度的火焰(这超过了绝大多数金属的熔点)保持既不熄灭,还要保持着良好的可控状态,而且在如此高的温度下,发动机内部的涡轮和风扇还要能进行每秒上千的旋转,自身的结构从里到外也不能发生任何不可控改变。试想一下这将是一个多么壮观而又可怕的情形?而为了这一切,又该使用什么样的合成金属、什么样的机械结构、什么样的控制原理才能够得以精确实现?



举个栗子,某型发动机的前风扇叶片,在进行加工的过程中,需要将重达数吨的毛坯进行上千次进退刀,数百次入火退火等等复杂工序最终加工成的叶片外形曲面结构需要用上千个数学函数才能够空间坐标体系进行准确描述,而这其中又将蕴含有多少科技成果?又会有多少科学工作者将为其一生皓首穷经?
还记得有一部电视剧《少年包青天》里关于一种毒药是这样描述的:”这种毒药由18种草药炼制而成,而解毒药也原料恰好是这18种草药,但是炼就的过程中放入草药的过程却不一样,要想获得解毒药,就必须知道炼制毒药时18种草药的放入顺序,然后见招拆招以另外一种顺序炼制解药,反之则无药可解“,发动机的制造其实和这种说法异曲同工,设计或制造过程中一个微小的变化就可能产生连锁效应,导致出现结果的极大不同,为什么我国五十年代在苏联的帮助下就学会了发动机的完整制造过程,但是(原)却(地)耗(踏)费(步)了三十年才掌握发动机整体的设计流程?”魔鬼往往产生于细节中“这句西方的谚语在此形容真是恰如其分,所以如果现在谁要是还在YY有一天我兔拿到F119、F135发动机之后发动我兔满级山寨技能进行国产化的话,请单击屏幕右上角的“X”按钮退出本帖。
所以今天,连朝鲜这样的小国家都能制造核弹的情况下,世界上能够完整设计并制造涡扇发动机的国家依旧只有美俄中英法五个安理会大流氓,而且从目前的情形看,很可能也不会有第六个国家能跻身这个贵族俱乐部,其中就包括一些传统工业强国,诸如被某些别有用心的人捧上神坛的德国、日本,这其中的原因,请大家自行脑补,在此省略数万字。

三.当今世界发动机的主要行业代表
目前蓝星上能够制造高性能航空发动机的国家只有安理会的五大流氓,能够进行设计制造的公司也只有如下几家:
1.美国普拉特惠特尼公司
2.美国通用电气公司
3.英国罗尔斯罗伊斯公司
4.法国斯奈克玛公司
5.俄罗斯留里卡-土星科研生产联合体
6.俄罗斯克里莫夫设计局
7.中国一航
但是,即便是这样一个小众的精英俱乐部中,也可以根据水平高低划分出两个集团,水平最高的第一集团则是上表中的前三家,普拉特惠特尼、通用电气、罗尔斯罗伊斯。

1.美国普拉特惠特尼公司



普拉特惠特尼公司(以下简称普惠公司),是美国的老牌航空发动机制造企业,也是首先从涡喷时代迈入涡扇时代的先行者之一,而要谈及普惠公司,就不得不说其成功的代表作——F100-PW-220涡扇发动机



F100-PW-220发动机是当年配备美国空军新锐F-15战斗机的唯一发动机,因为它是世界上最早投入使用的推重比达8一级军用发动机,它的诞生不仅标志着一个新时代的到来,也为后世的发动机发展产生了及其深远的影响。



F100发动机的主要装机对象便是美国空军的主力,F-15和F-16战斗机,为这两种型号飞机高超的技战术平做出了极大的贡献,而且为满足F-15、F-16战斗机新改进型号不断增加的体重,F100发动机也展现出了很高的发展潜力,目前为止依旧占据着美国空军发动机的绝对主力位置,在波音公司为适应隐身时代推出的F-15最新改进型号F-15SE“沉默鹰”战斗机上,依旧是两台F100发动机为这只志在千里的老鹰提供着澎湃的动力。



说到这里楼主稍微歪一下楼,在F-15SE出现之后,曾经在众多军事爱好者中争论不休的SU-27家族和F-15家族谁优谁劣的问题似乎淡化了很多。的确我们不得不承认,F-15战斗机虽然已经问世了40年,但是其依旧是美国空军制空战斗机的主力,而且F-15SE的出现,让人们不得不赞叹F-15战斗机初始设计的前瞻性和成熟性,通过使用一系列新技术,如V型垂尾、保形油箱弹仓、主动相控阵雷达等,F-15这种稍显老旧的战斗机一下子具备了与EF-2000、SU-35甚至F-35这样的新生代一较高下的能力。在这一点上,曾经与之不相上下的“侧卫”家族则被甩开了距离。而且不光如此,在波音公司的一项计划中,F-15的深度改进型还将使用与F-22相同的CART进气道,进一步增强机动性及隐身能力。

我们书归正传。。。



前面我们提到了第五代发动机隐身、超机动、超音速巡航和超信息优势的4S标准,其中前三项都与这台变态的F119有关,特别是得益于F119强大的推力和矢量喷口,F-22战斗机在美国空军的著名的“红旗”军演中独孤求败,驾驶F-15等第四代战斗机与F-22对抗的一些飞行员曾经这样描述到:
“我们根本跟不上它的节奏,每次它都能以极快的速度向我们发起攻击或者逃逸,而我们只能够开启加力才能勉强维持一阵,然后一句”Bingo“(燃油不足),我们就得退出演习到加油机那里去加油,如果它不是速度的王者,那我反而不是它的支持者。
由此可见,被誉为当代“空战女皇”的F-22,其强势不仅仅在于其优异的隐身能力,还来源于其近乎无解的超音速巡航及超音速机动能力,如果说一些第四代战斗机可以通过隐身修形、控制外挂等方式接近F-22的隐身能力,但是在超音速巡航和超音速机动能力的短板上,发动机型号、气动外形不可能经受大规模改进的第四代战斗机几乎没有翻盘的可能,以前在一些军坛上有些人敢YY出什么SU-35大战F-22、歼-10枪挑F-22的神话,楼主我也不知道是该悲哀你们的无知还是笑话你们的无脑。



F-22和F-15两代空战女皇比翼齐飞,现如今美国空军独孤求败的状况随着这两者配合的逐渐默契依旧在持续。

当然,普惠公司F119的故事还未结束,在美国空军、海军、海军陆战队共同参与的”联合打击战斗机“项目中,即现在的F-35战斗机也采用了衍生自F119的F135发动机,而为了驱动F-35那肥硕的身躯,F135爆发出了史无前例般18吨级别的推力,当之无愧地成为了目前为止人类历史上最为强大的发动机(没有之一)。虽然现如今F-35项目目前被众多难以解决的问题所困扰,但这并不能妨碍F135发动机的王者地位。



说到这里楼主发现自己犯了个错,如果在提及F100、F119以及F135时不提及普惠公司和通用电气公司历史上的两次”发动机大战”,似乎好多问题都说不清楚。所以在介绍完通用电气公司之后,楼主打算出一篇番外,专门介绍一下这两次对美国乃至全世界航发产业都产生深远影响的“发动机大战“

2.美国通用电气公司


首先希望大家搞清一点,这次介绍的”通用电气”(General “和同为美国公司的”通用汽车“(General Motors,简称GM)以及”通用动力“(General Dynamics,简称GD)可不是一回事,虽然它们三个的称谓中都带一个”General“,但是这三者专攻的领域可是不尽相同。以后谁要是在众人面前搞混了这三家公司出了丑,楼主将发动右上方斜视45度技能表示绝不负责。
通用电气公司是与前面介绍的普惠公司一起并称为美国航空动力的双雄,两者各有所长,通用电气在技术理念上比高出普惠一筹而在技术成熟度稍逊,擅长利用一些新技术、新概念抢占技术的制高点。而普惠公司正好相反,经常利用熟练地系统组成能力将一些实而不华的技术高效融合形成高水平的产品。这样两家公司在航空发动机这样的超高端领域进行竞争的场面,在世界上目前也仅有美帝一家。这样的竞争机制为美国航空业的发展提供了很大的便利条件,使得美国的飞机设计师们在设计飞机时能闲庭信步般的”选用“发动机。



通用电气公司目前的扛鼎之作之一便是与普惠公司F100处于同一水准的F110系列发动机,这台脱胎于F101(用于B-1B轰炸机),涅槃于第一次发动机大战的第三代大推力发动机也是F-15、F-16战斗机的备选发动机,美国销往韩国、新加坡的外销型F-15E型战斗机(对应的型号分别称为F-15S和F-15K)就是F-15家族中唯一选用F110发动机家族的型号(我们中出了一个叛徒),而F-16战斗机作为美国的外销主力战斗机,也有不少型号采用了F110发动机,当然也包括美国和日本XXOO之后的那个私生子F-2。



F404/414发动机则是通用电气公司另一个代表作,它属于第三代中等推力发动机,与F100和F110、AL-31等第三代大推力发动机相比它的推力是8吨级别,但是推重比也能保持在8左右,一般用于采用双发结构的中型战斗机,例如F/A-18“大黄蜂”、早期型号的EF2000“台风”,或者单发的轻型战斗机,例如瑞典的“鹰狮”、印度的LCA“光辉”,中国的“枭龙”(巴巴羊肯定有这个心思,甚至连EF2000的标配EJ200他都敢想,但是估计这事从目前来看成不了)。



应该说,晚于F100、F110出世的F404/414发动机的技术水准比起前两者的确是高出一筹,目前该系列最新改进型号F414的加力推力已经接近10吨级别,具备了一些第四代发动机的水准,配备了该型号发动机的F/A-18E/F“超级大黄蜂”战斗力相比于F/A-18C/D经典型的“大黄蜂”有了极大的提高(看我塞亚人超级大变身)。美国海军在目前F-35C战斗机受累于较差的空战能力,而且潜在对手的歼-15、苏-30等新锐战斗机装备渐成规模的情况下,一方面开始独立着手推进名为F/A-XX的第六代战斗机计划,同时依旧将F/A-18E/F作为今后二十年内美海军航母战斗群的主要防空力量,可见“超级大黄蜂”其强大的技战术水准。

在这里楼主忍不住又得自己歪下楼,现在对于美国海军、空军、海军陆战队,恐怕最让这三大军种头疼的就是F-35这个号称史上最大(坑)战斗机项目的半吊子工程了。为了让F-35实现计划中的三军通用,这架堆砌了大量高新技术的战斗机反而因为这个“通用”所拖累,而这样的结果最大的元凶就是海军陆战队,要不是海军陆战队坚持F-35要有垂直短距起降能力,从而有的F-35B子项目,现在的美国海军和空军也不会看着手里这个烫手的山芋骑虎难下,美国空军还倒好说,反正老子有F-22镇宅子,就算F-35再不济,那也是大户人家的丫鬟能拿的出手。但是美国海军可就有点羞涩了,F-35那低劣的翼载设计带来的笨拙机动性以及单发设计,怎么看都不像是能在未来几十年内撑起美国海军航母编队空中大伞的当家花旦。但是失之桑榆,收之东隅,还好现在波音的F/A-18E/F超级大黄蜂让美国海军非常满意,而且后续还会有更加强悍的EA-18G、隐身化大黄蜂的出现,给美国海军吃下了一颗定心丸。



“咆哮者”EA-18G,曾经在著名的红旗军演中击落号称空战女皇的F-22



使用隐身武器茧包的隐身化超级大黄蜂,在原先超级大黄蜂的基础上进一步降低了雷达信号特征
但是就在这个时候,在某个东方毒菜不冥煮国家的腹地,两架与F-22形似神似的战斗机分别在2011年和2012年腾空而起,这可让美国海军有些不淡定了,用深度改进的第四代战斗机踹一个拥有第五代战斗机国家的大门?美国海军想想都头疼。
于是,在美国海军的授意下,一些美国航空企业开始了对第六代战斗机的前期设想和验证,比如说这个:



如此具有科幻感和冥煮范儿的战斗机什么时候能面世呢?嗯,我们还是先去关注一下美国的财政悬崖吧

继续把楼正回来:
当然,代表通用电气最高水准的发动机远不止F414、F110-GE-129所能概括,在F-22战斗机还处于ATF的概型性阶段,通用电气便已经开始推出了自己的第四代发动机YF120与普惠的YF119进行竞争。



YF120相比于F119(当时称YF119)最大的优势在于它采用了当时非常新兴的变循环技术,简单的说就是发动机会进行自适应调整,在高空高速时显示为涡喷发动机的特征,反之则显示为涡扇发动机的特征(这项概念不光是在当时,就是在二十年后的今天也算得上是天顶星科技了!!!),而且与YF120进行搭配的,恰恰也是新颖科幻的诺斯罗普格鲁门YF-23,这样的梦幻组合简直就是外星科技般的华丽与超前,但是“成也萧何,败也萧何”,正是由于技术太过于超前,被当年F-15A“机库皇后”吓怕的美国空军最终还是选择了更加稳妥的YF-22+YF119组合。



更加妖艳科幻的YF-23,很多航空迷心目中的王者,可惜这两架飞机再也没有机会升上蓝天了。
但是这样的失败并没有令通用电气放弃YF120,在随后的JSF项目中(现在的F-35),通用电气与同为世界航空发动机制造巨头的罗尔斯罗伊斯公司强强联合,推出了基于YF120的F136发动机,并依旧将变循环技术作为该款发动机的卖点,而且美国国会出于抑制垄断的考量,也一度同意将F136作为F-35战斗机的备选动力,但是最终出于种种原因(在番外篇的发动机大战介绍),最终美国国会还是放弃了技术先进的F136,通用电气和罗尔斯罗伊斯公司也于2011年12月2日发表联合声明,终止F136发动机的研制工作,彻底判处了YF120的死刑。
但是这并不代表这变循环技术的终止,毕竟这项技术已经是航空发动机行业公认的未来发展方向,在美国海军F/A-XX第六代战斗机项目中,连失两城的通用电气会不会倚靠着这项日趋成熟的技术打一个漂亮的翻身仗,我们拭目以待。


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 楼主| 发表于 2016-9-10 21:44 | 显示全部楼层

细侃航空发动机之三苏俄篇

苏联/俄罗斯的航空发动机行业最早起源于苏联在建国初期,苏联利用欧美等国家30年代经济大萧条的有利条件,从欧美等国家引进的不少发动机生产线和生产技术,这些发动机在伟大卫国战争中为苏联击败纳粹德国立下了不朽的功勋,从“黑死神”伊尔-2强击机,到朝鲜战争中仍不容对手小视的拉-11等螺旋桨飞机,都是得益于苏联当年在五年计划中围绕着这些外国舶来品而打造的坚实基底。



在这里多说几句,当年苏联建国初期在国家的发展战略上曾存在一定争论,以布哈林为代表的一些“学者派”主张苏联应该按照苏联当时的基本国情,尊重经济发展的客观规律按照农业——轻工业——重工业的路线按部就班,但是这样的“科学”的路线在斯大林看起来纯属自绝生路,人家西方资本主义国家对苏联虎视眈眈,德国在小胡子元首上台后更是加快了扩军强军的步伐,这个时候步步为营的发展,不是等着让人家把自己养肥了再吃肉吗?所以斯大林同志给布哈林这些个老学究来了个“不争论”,当然这个“不争论”可比286当年的做法决绝多了,就是直接把人家的脑袋搬个家,虽然有些不人道,但是直到现在也没有人能够否认,如果当年苏联不按照斯大林那套强行实现工业化的路线发展,那么从第二次世界大战到现在的世界历史可真就要换个说法了。



书归正传,苏联是从欧美等国家捞了个大便宜,可是人家西方资本家也是有心眼的,能给苏联的也都不是自己最好的产品,所以从一开始,苏联的航空动力产业就与欧美等国家的发达水平有一些差距,这个差距在第二次世界大战的后期进一步被拉大,当德、英等国已经开始探索喷气式发动机等新概念动力构型时,苏联这边还在为螺旋桨发动机的低成品率而发愁。在第二次世界大战结束冷战帷幕即将徐徐降下时,苏联孤注一掷,抱着试试看的态度向从英国提出了引进“尼恩”喷气式发动机的要求,据说斯大林在听到这个办法时不假思索的说了句:“有哪个傻瓜会把这么核心的东西拿出来卖?”但是说归说,斯大林也还是抱着死马当活马医的态度同意了这个办法。

可是精明的英国人也有犯傻的时候,当时的英国首相艾德礼居然试图以此来缓和同苏联的关系,于是大笔一挥同意出口尼恩发动机及一些相关的生产资料,真不知道当时暂时退居二线的丘吉尔听到了这个消息被气短了多少寿命。



于是苏联就以“尼恩”为基础,再加上二战结束从德国获取的一部分发动机生产资料和人才,逐步建立起了自己的喷气式发动机研发与生产体系,尤其是“尼恩”的仿制品“德文特河”,驱动着米格-15战斗机在朝鲜半岛上让全世界为之惊艳,而且“德文特河”又跟随着新中国的156项目来到了中国,也成为了新中国航空动力产业的发展源头。就照着这个贡献,给艾德礼一枚一吨重的诺贝尔和平奖勋章一点都不算重。
在冷战时期,苏联按照条块分割、分头负责的办法先后建立了克里莫夫设计局、伊索托夫设计局、索维洛耶夫设计局、科列索夫设计局、库兹涅佐夫设计局、留力卡设计局、图曼斯基设计局、伊夫琴科设计局等诸多航空动力研究机构,为苏联在冷战时期能够在空中与北约分庭抗礼做出了极大地贡献。但是在苏联解体后,这些设计局都出现了或大或小的重组和兼并甚至破产,但是一些优秀的产品和其相关的设计局依旧能够独善其身,这一点楼主认为中国和印度最有发言权。

首先登场的是一台低调但是很重要的发动机,由俄罗斯索洛维耶夫设计局(现称彼尔姆航空发动机科研生产联合体)研制的D-30涡轮风扇发动机,说它低调,是因为与大家现在耳熟能详的RD-33、AL-31、117S等战斗机用发动机相比,D-30的确存在感略低,但是这并不能掩盖D-30系列发动机的重要程度。首先,D-30发动机虽然没有与苏-27、米格-29这样的名机拉上关系,但是它在战斗机领域也并非一无是处,被称为“最后的截击机”米格-31战斗机,就是安装了D-30发动机的加力版本D-30F6,其静推力为93.1千牛,加力推力更是达到了惊人的151.9千牛,明显超过了F100、AL-31等第三代大推力涡扇发动机,所以在这台推力超强发动机的推动下,米格-31也捍卫了自己“最后的截击机”的名分和荣誉。据说在2002年左右,朝鲜曾费劲了很大的力气筹集了一笔经费(传说是金正日等领导人捐出了自己的不少贵金属家当),秘密从俄罗斯购买了一批米格-31,如果这个消息为真的话,那么理论上一个中队的米格-31就可以全天24小时全方位监视朝鲜半岛包括韩国领空的空域。





而D-30发动机让中国最为受益的地方则是,它的非加力型号D-30KP-2是伊尔-76大型运输机和伊尔-78加油机的配装发动机,还成为了中国自主研发的运-20原型机和轰-6K轰炸机生产型号的选用发动机,在同样来自俄罗斯的AL-31系列发动机成为中国战斗机动力领域的当家花旦时,D-30低调地坐稳了中国大飞机首选动力的头号交椅。





下面出场的两位想必大家很熟悉,RD-33系列发动机和AL-31系列发动机,RD-33发动机是克里莫夫设计局为米格-29系列战斗机设计的中推力涡扇发动机,表现泼辣,可靠性俱佳,是一款优良的涡扇喷气式发动机,按照一般的说法,RD-33是可以与罗·罗的RB199、美国的F404并列进入第三代中等推力涡扇发动机的行列,但是实际上RD-33发动机推重比如果按欧美国家的计算方法仅为6.5,所以把RD-33能够列入第三代发动机的行列还是有些勉强的。但是RD-33主要的配装对象米格-29战斗机由于采用了升力体+双发布局,所以RD-33推重比低的缺点被米格-29良好的总体设计所掩盖。可是如果只采用一台RD-33的型号可就有些悲剧,比如中国的“枭龙”战斗机,这架脱胎于歼-7的单发轻型战斗机因为受累于RD-33的改进型RD-93的低推力,实际上与同样采用了单发中推的瑞典JAS-39“鹰狮”相比肯定存在一定的差距,所以在歼-10战斗机逐渐成熟的情况下,早几年有人曾设想中国空军会采购一部分枭龙作为歼-11、歼-10补充力量的情况完全是不可能实现的,即便是改进为替代强-5的强击机也是难以实现的,因为强击机出于安全考虑,油箱、座舱等重要部位必须铺设足够厚度的防弹板,而且由于任务的要求需要挂载足够数量的对地武器和探测设备,这些对于RD-33来说无疑是一个巨大的负担,而且作为枭龙的主要用户,巴基斯坦空军并没有计划将其作为对挂载重量敏感的对地攻击作战首选(巴空军计划该任务应由F-16为主),显然还是因为枭龙较低的重载能力,而按照世界战斗机的发展规律来看,战斗机在改进的过程中增重几乎是不可避免的,如果枭龙未来会计划推出较大幅度的改进型号,尤其是强化对地攻击能力的多用途型号那么找到能够合理搭配增重型“枭龙”的中推发动机是一个不得不解决的关键问题。





RD-33发动机的另一个改进型号是用于新米格-29K舰载战斗机和米格-35战斗机的RD-33MK,其最大推力达5.4吨,加力推力增加到了9吨,而且其寿命达到了4000小时,一改人们对俄制发动机寿命短的不良印象,不失为一台优秀可靠的发动机。可是自从冷战结束之后,米格-29“支点”系列战斗机的外销成绩相比于苏-27“侧卫”系列简直可以用惨淡来形容,唯一可以算得上是大订单的只有印度那艘“毛熊虐我千万遍,我待航母如初恋”的维克拉玛蒂亚号航母配套的舰载机项目了。好在由于苏-33的停产,俄罗斯已经做出计划将库兹涅佐夫号上的苏-33舰载机全部替换为米格-29K,为支点家族保持着最后一点仅有的荣耀。至于米格-35,它至今还只能在航展上孤芳自赏。



这是米格公司为俄罗斯海军研制的米格-29K舰载机,是在为印度生产的米格-29K的基础上改进而来



米格-35,采用了带矢量喷口的RD-33MK,但是在印度中型战斗机的竞争中落败

下面出场的是大家异常熟悉的AL-31发动机(此处有掌声),所以关于AL-31发动机的基本情况楼主就不费笔墨了,而AL-31相比于其他发动机一个与众不同的特点就是,它现在可以由两家生产单位独立生产,一个是留里卡-土星”科研生产联合体,另一个则是“礼炮”机械制造联合体,礼炮联合体的前身其实是当年苏联时期AL-31的主要生产方礼炮厂。礼炮厂在苏联解体后是中国苏-27战斗机所用的AL-31发动机的主要供货方,产品质量和售后服务得到了中国方面的良好认可,而且也是歼-10战斗机所采用的AL-31FN发动机的设计者,将其称之为中国人民的好朋友真是一点都不过分。而且由礼炮公司推出的AL-31改进型AL-31FM1系列发动机在寿命和推力上都有了明显的进步,已经有了些许第四代发动机的特征,是俄罗斯下一代战斗机PAK-FA项目(也就是现在的T-50)的有力竞争者,自从歼-20首飞之后,就一直有一种观点认为其采用了礼炮厂生产的AL-31FM1。



AL-31FM1,很多国外的分析者都认为中国的歼-20原型机就是采用了该型号的发动机




这是军委副主席许其亮上将在俄罗斯国防部长伊绍古的陪同下参观礼炮厂时的情景,不知道留里卡-土星公司的高管们的心里此时是何种滋味

AL-31的另一个生产者则是留里卡-土星联合生产体,这家俄罗斯的民营企业在2001年兼并了原先的留里卡设计局后也一直对俄罗斯军用发动机的出口市场垂涎三尺,其中一个它试图重点招揽的客户便是侧卫系列战斗机最大的海外客户——中国,所以也就有了迄今为止众多宣称中国即将进口117S发动机的假新闻。而客观地说,117S和礼炮厂的AL-31FM1系列发动机相似,都属于是第三代大推力涡扇发动机的深度改进型,与F119这样的第四代大推力涡扇发动机相比还是有一定差距的,但是俄罗斯似乎一直以来试图造成其就是第四代发动机的声势,就连名字都在刻意避开AL-31这个根源。



细心地吧友或许已经注意到了,在俄罗斯现在航空动力行业中,上面所说的土星-留里卡、礼炮两家公司经过多年的发展,已经牢牢的把握住了俄罗斯航空工业发展的趋势,甚至可以这样说,这两家公司的竞争与美国普惠与通用公司的竞争有些异曲同工之妙,自上世纪90年代前苏联解体之后,俄罗斯经济休克疗法失败,原来国有的航空发动机设计局和批量厂纷纷被民营资本和国外资本收购。依然被国家控股的军工企业也无法依靠俄罗斯政府和军方严重缩水的拨款生存。在很长一段时间里,俄罗斯航空发动机行业竞争力非常低,再加上俄罗斯航空发动机的推力、寿命、耗油率、噪声水平和环保水平等主要指标都落后于世界先进水平。原来国有的留里卡设计局和土星厂被民营资本收购,成为私营企业。而礼炮厂依然维持国家控股,但是由于俄罗斯政府财力严重不足,一直以来都是依靠着中国的订单生存和发展。



而在2007年8月,俄罗斯总统普京签署了《关于成立联邦国有独资企业燃气涡轮制造科研-生产中心“礼炮”》的1039号俄联邦总统令,正式开始了俄罗斯航空发动机行业的一体化整合。俄罗斯航空发动机行业根据政府的决定组建四个控股公司,其中礼炮公司和土星公司负责研制生产战斗机使用的大推力涡轮风扇发动机,形成了现在俄罗斯军用大推力涡扇发动机研制 “两强争霸”的局面。两家公司现在都瞄准了俄罗斯下一代主力制空战斗机T-50的发动机选型项目,礼炮厂以我们前面提到的AL-31FM1为基础,制定了四步走的方针,计划在AL-31FM1/2/3/4四个型号上完成最终第四代发动机的研制目标,而土星公司则计划利用苏联时期遗留的AL-41F发动机技术对AL-31F发动机进行改进,首先拿出了研制出117S发动机;并计划在117S发动机验证的五代机动力技术成熟之后发展出真正的五代机动力“新AL-41F”发动机。至于这两家公司谁能笑到最后,现在看来的确难见分晓,我们拭目以待。


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 楼主| 发表于 2016-9-10 22:07 | 显示全部楼层
细侃航空发动机之四华夏篇

我国的情况在美俄欧中间是情况最差的,技术积累少、底子薄,但是在我国最大的优势在于政治和经济环境稳定,又有着对高科技产品的巨大需求,所以即便是目前仍处于落后的情况下,但是未来发展前途光明,L叔不就曾经说过:“你们家孩子刚出生的时候打不过泰森跑不过博尔特,那你就把他掐死吗?只要我们自己稳得住阵脚,前方自然是无限风光在险峰。近几年来类似歼-20、052D、运-20等等一系列高水平的新武器装备不断地挑逗着我们惊喜的神经和某些人脆弱的神经,这显然不是军工领域某几个天才式领军人物拍脑瓜式的惊艳之作,而是从上世纪九十年代以来我国对高科技领域的高度重视和长期以来坚持投入的结果,楼主还记得在2010年某篇关于我国首次路基中段反导试验成功的评论文章中曾有这样一句话:“或许当多年以后美国人在前进的道路上回头是,他应该只能看到中国人孤独的身影还在奋力追赶。


第一章 屡招磨难


         前面楼主多次提到,航空发动机行业是一项技术密集程度与尖端程度都非常高的行业,堪称“工业王冠上最耀眼的一颗明珠”,所以如果按照科学的发展规律,航空动力行业必定是在一个国家工业发展到一定阶段的产物,换言之就是说如果希望在这个行业上多快好省,基本可以断定与现在的三哥属于同一类型。但是中国为什么就能在刚建国不久百废待兴的情况下白手起家建立起了至少在纸面上看非常完善的发动机制造体系呢?这个原因显而易见,就是现在我们大家熟知的“156”项目,即苏联援建我国的156个工业项目。这156个项目从轻工业到重工业,从天上到地下再到水里,几乎涵盖了一个中等工业国家所有的工业部门与行业门类,所以这个项目的结果也显而易见,在短短数年内将中国从一个贫穷落后的农业国变为了一个初具规模的现代化工业国家。关于这个项目,一个西方历史学家用一句话恰如其分地给出了客观的历史评价:“这是人类历史上最激烈、最富有成效、大规模工业化运动。”

       说到这里楼主还得自己歪下楼,既然这156个项目能帮助如此规模庞大的国家在几年时间内就走完西方国家上百年才能完成的发展道路,是什么原因能让苏联如此下得了血本?楼主希望大家多去了解一下朝鲜战争的历史,一个积贫积弱了近百年刚刚赢得了民族独立的国家,用着万国牌的杂门兵器与世界上最强大的武装力量厮杀地难解难分,使一直轻视中国的苏联当局不得不重新审视前者在未来全球格局中的重要地位,让苏联当局下定了武装这个强大队友的决心,从这个角度上说,我们种花家几十万热血儿女在朝鲜半岛三千里江山洒下的每一滴鲜血都是无比神圣的,是他们,让我们这个饱经风霜的国家再次有了民族复兴的资本,是他们,让我们今天能够坐拥着世界最大工业帝国的交椅指点江山。



这是一抔上甘岭阵地上的黄土,当时看着这里面密密麻麻、大大小小的弹片,想想当年为了祖国在朝鲜半岛浴血奋战的志愿军战士们,其中的心酸是言语都无法描述的。

书归正传,苏联援建我国的这156个工业项目,其实仔细看来就是一整套的国防工业体系,所以在这其中用于战斗机、轰炸机的喷气式发动机自然也囊括其中,在这其中最具有代表意义的包括涡喷-5、涡喷-6、涡喷-8等型号,其中涡喷-5是沈阳航空发动机厂根据苏联BK-1发动机的技术资料仿制的第一种国产涡喷发动机。属于第一代喷气发动机。首批涡喷-5发动机在1956年6月通过鉴定,开始投入批量生产。当然,楼主在前面已经多次提到,这台发动机的最早的娘家其实就是大名鼎鼎的罗尔斯罗伊斯公司,因为英国首相艾德礼的异想天开让苏联人尝到了喷气式发动机的第一枚果实,之后又随着米格-15战斗机来到了中国,成为了中国航空动力发展的奠基石。



这是当年毛主席参观发动机制造厂的情景,下面的涡轮叶片就是涡喷-5发动机的重要组成部分



涡喷-6由黎明发动机制造公司(410厂)根据前苏联提供的爱尔德-9的技术资料仿制而成,是是中国首型超音速航空发动机,主要装备于我国仿制苏联米格-19的歼-6系列战斗机和自行研制的强-5攻击机。前者是我国目前为止生产数量最多的一种战斗机,其产量高达数千架,所以再加上强-5攻击机的生产数量,涡喷-6系列发动机也成为了我国目前为止生产数量最大的一型喷气式发动机。期间又因为政治运动和技术不足的原因,出现过大量不合格品和故障品的现象,但是在总体上看来,涡喷-6发动机可以称得上是我国航空动力行业集跬步致千里的一个小缩影,在这期间我国共在这型发动机上进行过四次大规模地挖潜改进,使发动机的性能在苏联原装型号的基础上提高了不少,尤其是在1984年,我国将自主独创的沙丘驻涡火焰稳定器(北航高歌发明)成功应用于涡喷-6的改进型,彻底解决了一直困扰该型发动机(包括苏联原装型号)所固有的振荡燃烧现象。这也正是中国几代航空人发奋图强、自主创新的真实写照。除此以外,我国当年依靠苏联技术和成品仿制成功的喷气式发动机还包括有涡喷-7和涡喷-8发动机,分别用于歼-7、歼-8系列战斗机和轰-6中程轰炸机。与涡喷-5、涡喷-6一道,成为了我国航空动力行业的开山之作,这是依靠着这些发动机的生产与有限的改进,我国才初步掌握了现代航空发动机这种高科技产品的生产技术。



涡喷-7发动机

在此楼主打一个不太恰当地比方:上学的时候大家肯定都或多或少的抄过别人作业吧,老师们一直苦口婆心地向我们强调抄作业的害处,但是经常让人感到奇怪的事有的人却越抄作业成绩越好,而大部分人则真的像老师说的一样越抄越差,个中原因,无外乎是那些越抄越好的同学不仅仅是在简单的抄袭,而是在抄的时候学习领会其中的思路内涵,在必要的时候能为自己所用,反之那些只为抄而抄的、只知其然而不知其所以然倒霉蛋们则只能深受其害。在很多科学领域,这样的例子其实屡见不鲜,且不说被各路军火巨头严加防范的某东亚毒菜国家,就连现在作为某灯塔国航空动力行业翘楚的普拉特惠特尼公司,不最早也是从模仿罗罗公司的产品开始发家乎?而反面例子,楼主前面曾经给大家当做神话故事讲过两次的某南亚神油国家“卡佛里”发动机的遭遇,已经很能说明问题了。

但是平心而论,在那个年代,我国虽然借助着苏联的帮助初步学会了如何制造发动机,但是在航空动力这个高科技密集度的领域,仅仅凭着会造是远远不够的,如果没有足够的积累,多年以后很容易船过水无痕般地一无所获。所以我们看到,在失去了苏联的外力帮助后,我国不但在改进苏联型号的道路上屡屡受挫,就连吸收吃透苏联的技术思路和现成技术都举步维艰。在随后的几十年间,积累不足加上政治运动、经济问题等多重阻碍,我国国防工业整体处于极其缓慢的停滞前进阶段,反映在航空行业的现象则是低水平、低质量的产品一直在进行大量生产。而恰好在那个阶段,正是冷战最为紧张和疯狂的年代,曾经的老大哥苏联陈兵百万在我国的北方虎视眈眈,苏联空军新锐的“眼罩”、“逆火”可以仗着强悍的超音速飞行能力在我国领空如入无人之境,就连在欧美国家战斗机前胜少败多,以拙劣飞行品质闻名的米格-23,都也是我国空军的心头大患。



然而令我们欣慰的是,我国并没有因为客观条件的局限而放弃前进的步伐,一方面下大力气对苏联技术进行着吸收借鉴,另一方面也尽其所能加强积累,并还能在一定程度上进行创新,这都为多年后对我国航空动力产生深远影响的“斯贝”工程和“昆仑”项目打下了良好的基础。L叔曾经也说过:“如果在五十年代中国没有建立起一套完整的工业体系,即便是在七十年代末进行改革开放也迟早会遇到东南亚国家一直逾越未果的产业升级天花板。”在航发领域也是如此,试想当初如果没有上面几款发动机的成功量产以及涡喷-6、涡喷-7系列发动机的几次大改进,那么即便是我国再后来成功引进了“斯贝”发动机,那么也迟早面对着这台复杂程度远超涡喷系列发动机的“洋落”望洋兴叹,从这个意义上讲,在涡喷-5/6/7/8这一系列苏制引进发动机的国产化生产工作上,我国的表现完全可以称得上是优异的。

第二章:踽踽独行

在前面的第一章节里,我们看到了中国在苏联的帮助下,初步建立起了一套完整的航空发动机制造体系,这对于刚刚建国不久,还处于百废待兴状况的新中国来说无疑是一个非常具有里程碑式意义的事件。可是随着中苏关系破裂,外援的失去使得我国航空发动机的设计与生产遇到了极大地困难,因为对于白手起家的中国航空人来说,且不说能够对苏联原装设计进行提高改良,就算是能够消化吸收苏联人为我们留下的生产技术,也是一件非常困难的事



在这里举一个小栗子,在朝鲜战争结束后,我空军开始将重心放在东南沿海的岛屿解放战役中。在一次拦截蒋军飞机的作战行动中,三架执行空中截击的国产歼-5战斗机先后出现了发动机故障而返航,最后还是在两架安装了苏联原装发动机的米格-17战斗机紧急支援下才获得了战斗的胜利。虽然考虑到在仿制生产的情况下,仿制品相较于原装品出现质量下降是正常情况,但是考虑到苏联原装型号的发动机在设计之处也并没有考虑到在海面多盐高湿的环境下使用,也没有出现国产型号故障率如此之高的情况。而当时中苏关系还没有破裂,所以在苏联专家的帮助下对该原因进行分析,最后得到的结论仍旧是发动机的生产工艺达不到苏联原装品标准的缘故。
所以上面这个小故事就可以看出,虽然在表面上看中国在苏联的帮助下获得了先进航空发动机的生产技术,但是在很多方面仍旧存在相当大的空白与瑕疵,功夫不到家的后果自然是显而易见。而随后随着中苏关系的破裂,发动机领域的发展遇到了极大的阻力。再加上五十年代末“大跃进”运动的影响,片面强调产量的后果导致出厂交付部队使用的发动机故障率高得惊人,极大地影响了部队日常的训练与执勤。直到后来在叶剑英、刘亚楼等高层领导的直接过问下进行了大范围的纠正与整顿,发动机的合格率才达到了令人接受的标准。



是光有合格率还不够,随着中苏关系的破裂,我国陷入了与美苏两个超级大国同时交恶的局面,国家的安全形势严峻,空军也提出了多个作战飞机型号的改进与研制任务,与之配套的发动机升级与研制自然成为了重中之重。
细心的吧友应该在上一章节已经发现了,在苏联向我国转移生产技术的喷气式发动机,无一例外都是涡喷发动机。而在上世纪了六十年代,欧美国家已经逐渐将涡扇发动机作为作战飞机的首选,紧跟世界先进潮流的脚步对于中国来说是一个艰难但有极有必要的选择。在航空部门的努力下,我国先后上马研制了多个涡扇发动机型号,可令人遗憾的是这些型号大多无果而终,最终都成为了航空博物馆里寂寞的展品。



涡扇-5发动机,是沈阳发动机研究所(606所)根据空军要求改进轰-5轰炸机而提出的技术指标,在涡喷-6发动机的基础上的研制一种单转子、无加力涡轮风扇发动机,发动机最大推力达到35.3千牛,较涡喷—6的26.48千牛有了大幅的提高,而且耗油率下降30%。安装采用涡扇-5的轰-5轰炸机航程可提高了30%,但是令人颇感遗憾的是,随后由于空军撤消了对轰-5改进的计划,涡扇-5也由于失去了装机对象在1973年5月停止研制。



涡扇-6发动机,是空军当时提出的歼-9战斗机的配套发动机,中间推力为8000千克左右,最大加力推力可达12000千克以上,推重比达到了6这一级别,从这些指标上看,涡扇-6是一款可以与罗罗“斯贝”、M53相提并论的大推力涡扇发动机。以现在的眼光看,如果这台发动机研制成功,将使我国提前四十年追赶上世界先进水平,但是结果仍旧令人很无奈,在我国实行改革开放之后,歼-9战斗机由于国家经济计划的调整而下马停止研制,涡扇-6也再次因为失去装机对象而下马。



涡扇-8发动机,计划作为是运-10运输机的动力装置,是美制JT3D发动机的仿制型。在经过国家投资1.84亿元,新建了发动机主机厂并改建叶片生产厂,首批试制生产的发动机的性能与寿命等指标已证明该型号基本具备设计定型的条件和小批量生产的条件。但是结果呢,想必大家也都猜到了,由于运-10飞机停止研制,涡扇-8也同前面它的两个前辈一样惨遭下马的厄运,虽然在型号研制的过程中,采用的大量新技术、新工艺、新材料,以及成品附件、轴承。金属材料、非金属材料和毛坯的全部国产化是一个非常丰硕的科研成果,但是更令人感到痛心的是,研制过程中历时8年形成的3000余人的航空发动机研制队伍也在随后逐渐流失,造成了无可估量而且难以挽回的巨大损失。



说到这里,相比大家在感到痛心的同时也都会产生疑问,为什么这几个很有前景的型号都会以几乎同样的理由失败?这其中的深层次原因,主要是由于我国师承苏联体系,在军事工业领域大多数的型号研制都是军工厂家按照军队和国家的指令进行产品的研制和生产,以型号生产带动技术进步,带有浓厚的计划经济背景,即便是在我国已经迈入市场经济时代的今天,这种充满时代特色的体制仍在较大的程度上予以沿用。这种体制的的一个弊病就是往往一个型号的下马会导致整个产品线上的配套产品失去价值,就如同前面我们看到的三个型号。而且在当年那个时代背景条件下,我国远不如像今天一般财力雄厚,国家对于这些有前景有技术意义但无现实效益的型号往往是有心无力,而另一个不容忽视的问题是,在我国工业领域的管理层,对国产型号的质量和效益缺乏信心、崇洋媚外的领导干部长期以来大有人在。特别是在改革开放初期,那个时候国外的客观事物对国人认识观的冲击是极具震撼甚至是颠覆性的,“国外的月亮比国内圆”的说法都能大肆流行,更别说在在水平与国外差距更加巨大的军工领域了。



在这里楼主给大家分享一个令人心酸的小故事:在我国立项大飞机的研制计划时,我国著名的金属与材料科学家师昌绪院士就敏锐地提出,我国大飞机大型锻件的锻压装置必须立足于国内,也就说必须要配套研制压力在6万吨以上的巨型水压机。但是这个项目却在国资委一些人的质疑下出现了困难,因为他们担心如果如此大型的水压机完工后出现开工不足的话,对国家的投资会造成巨大的浪费,为了说服这些“外行”们能懂得这台大压机的重要意义,师昌绪院士多次向他们强调:“国防工业的建设是不能只看经济成本的。”后来的事实也证明了,这样一台国之重器对于我国的国防工业乃至大型民用项目的意义十分重大,而且这台大压机不仅没有出现闲置浪费的现象,反而为国家赚取了大量的外汇,其中最大的国外客户就是欧洲的空中客车公司了,长期以来空客飞机的主承力梁都是在俄罗斯的一台3万吨水压机上锻造而成,大毛对待自己的老客户三哥尚且心狠手辣,对待空客的态度可想而知了,早在8万吨水压机处于建设阶段时,空客就曾多次派人来考察工程进展,也可见这样一台国之重器的重要意义了。在这样一个问题上居然出现如此愚昧无知的认识,真不知道国资委那些官僚们脑子是如何长的,What a fucking holy shit!



书归正传,这几个涡扇发动机的型号失败的后果,在后来我国在WS-9“秦岭”、WS-10“太行”的研制与生产过程中屡遭磨难的情况就可见一斑,试想一下如果当年涡扇-6型号能够成功,这样一台大推力发动机不仅能够为我国的战斗机、轰炸机、军用运输机型号的研制产生极大地促进作用,更有可能在民用领域发挥更大的作用,比如在涡轮风扇发电机领域,现如今我国发电厂的涡轮机清一色的“GE”,且不说用于购买这些设备花去了国家多少外汇,在现如今美国在网络空间的渗透已经无孔不入的情况下,谁知道这些外国心的发电设备会不会像海湾战争里伊拉克防空网络系统使用的美国打印机一样成为“特洛伊木马”?



但是过去的事情已经无法挽回,而且毕竟发动机这样一种技术高度复杂的产品,当年在这些型号上我国做出的下马决定,也肯定掺杂了很多技术难题的因素而并非完全是因为主型号下马的连带效应。而且从技术进步的角度上看,这些型号的研制也必定为后来我国完成“昆仑”发动机的自主研制与“斯贝”完全国产化产生了非常积极的影响,从这个角度上说,正是因为这些失败的铺垫,才有了我们现在的“山山相映”,请看下集《初见曙光》

第三章:初见曙光
在上一章《踽踽独行》里,我们看到了我国航空发动机在失去苏联援助的情况下,艰难消化吸收苏联遗留下的技术资料,并且还勇于作为,相继试制了多个型号的涡扇发动机,却都由于种种原因未能成功。虽然结果很遗憾,但是毕竟通过几个型号的磨砺,我国已经初步摸清了航空发动机这一尖端工程领域的客观规律,有了一定的技术储备,所以在这个基础上,我国航空人再接再厉,终于在随后几个重要型号的研制和生产过程中实现了突破,使我国终于继美、俄、英、法成为世界上第五大发动机生产大国。
在这里也许有人会发问,为什么在苏联撤走援助后,我们并没有完全失去对航空发动机这个尖端领域的研制能力,这样主要是因为当年苏联老大哥在对我国进行技术援助的情况时,几乎是毫无保留,从原料、加工、组装、试验等环节,都有苏联专家耳提面命地指导我国的技术人员,而且还义务地帮助“扫盲”、“科普”,手把手地培养了大量具备初步技术素养的相关人才,虽然在苏联专家回国后,这些技术人员在失去帮助的情况下面对着众多难题也一度无从下手,但毕竟这些种子已经种下了,只要有着足够的支持,成长为参天大树自然是水到渠成。所以从这个角度上说,当年来华的大批苏联专家无愧于“中国人民的老朋友”这样的尊称。而反面的例子在这里楼主也举一个,我国东海某仙岛在美国爹地的帮助下也曾经完成了号称I Don’t Fly的准三代战斗机的研制,可是在美国人撤去技术支持后,这个仙岛对先进战斗机的研制水平立刻如船过水无痕般地归零,好不容易在几年后设计出了一款名叫“雄鹰”的改进型号,可楼主怎么看怎么都觉得这个改进型号就是把副油箱左右劈成两半后安在了机身之上?要知道IDF采用的两台发动机原本是为教练机研制的,推力本来就不足,再加上这么两个外挂油箱不是抱薪救火乎?



楼主真是不敢恭维仙岛上飞机设计人员的水平,难道你们对保形油箱的理解就是把副油箱劈成两半然后安在飞机上?
以,在经过几次失败积累了足够的教训和经验之后,我国终于在自主研发和生产上分别取得了重大突破,分别是WP-14“昆仑”发动机和WS-9“秦岭”发动机。
“昆仑”发动机是我国当年为满足歼-7及歼-8战斗机而研制的涡轮喷气式发动机,是我国首次尝试完全自主研制军用航空喷气式发动机,并且是第一个全面贯彻国家军用标准《航空涡轮喷气和涡轮风扇发动机通用规范》 的实用型号,1984年立项开始研制,采用了涡喷-13发动机的3级低压压气机和缩小的“斯贝”发动机前7级高压压气机的叶片造型,燃烧室、高低压涡轮和加力燃烧室等部件也运用了很多涡扇-6以及涡喷-15等发动机的成果,还首次采用了定向凝固无余量精铸复合空心冷却涡轮叶片技术以及气膜冷却技术。1986年完成验证机运行成功转入型号研制,在通过了大量的地面和空中试车排故后,终于在2002年设计定型,结束了我国不能自行设计生产喷气式航空发动机的历史。而且在“昆仑”取得成功之后,我国还在其基础上完成了“昆仑”I、II两个改进型号的研制,最终的改进型“昆仑”II是在原型机的基础上发展的推力增大型,加力推力从71.59千牛提高到了76.53千牛,而且是在不牺牲发动机的工作可靠性、耐久性和不损失工作裕度的前提下,通过采用先进技术增大发动机的空气流量,提高其部件效率,减少漏气和流体损失,从而大幅度地提高了发动机推力,降低了耗油率。



以现在的眼光来看,采用涡喷方式的“昆仑”发动机虽然在技术上仍旧与涡扇发动机有一定的差距,但是这并不能掩盖这个型号对我国航空动力行业的重大意义,因为通过“昆仑”发动机的研制与生产,我国终于完成了一台发动机从论证、设计、试验、生产的全部流程,这是以往任何一个仿制型号都无法做到的,它的研制成功标志着我国已经完成了高性能航空发动机这个尖端领域的入门功课,说其具有里程碑式的意义毫不为过。

在“昆仑”发动机取得重大突破后,我国歼-7和歼-8系列战斗机也依靠着这颗可靠的“心脏”成功发展出了歼-7E、歼-7G、歼-8H、歼-8F等多个型号。虽然以今天的角度上看,这些改进型号已经无法与今天已经在空军挑大梁的歼-10、歼-11相提并论,但是请不要忘记,在96年台海危机后的十余年时间内,正是这些今天被我们戏谑的“七爷”、“八爷”在歼-10、歼-11还待嫁闺中时候挑起了我国空中的大梁,有人说这“昆仑”与这几个落后的战斗机型号是高不成低不就鸡肋,但是试问如果没有这一个个“鸡肋”的铺垫,哪里能有今天“太行”、“峨眉”、歼-20、歼-15的百花齐放?



81192,全体中华儿女心中的痛。在当年跟踪监视美机的过程中,王伟烈士不得不操纵歼-8冒着失速的风险抬起机头人为降低航速,这其实也与歼-8采用的发动机技术水平不足有一定关系。所以说“昆仑”虽然意义重大,但是作为一台涡喷发动机还远远不足以能挑起大任,所以与此同时,我国还在平行推进着另一个涡扇发动机的国产化项目,就是我们现在很熟悉的WS-9“秦岭”,就是在这个项目上数十年的努力让我国首次品尝了制造涡扇发动机的胜利果实。

“秦岭”的原型“斯贝”MK202型是英国在60年代中期研制的一种性能较为先进的涡轮风扇时发动机,最大推力54.5千牛,加力推力91.1千牛,推重比5.05,最大军用耗油率0.0684千克/牛·小时,最大加力耗油率0.2千克/牛·小时,涵道比0.62,与当时国内的涡喷发动机相比,具有推力大、耗油低、可维护性好、使用寿命长的特点。英国在70年代初用该型发动机换装了从美国引进的F4K战斗机上的J59涡喷发动机,美国也引进了该型发动机的制造权,经改进后用在A-7“海盗”攻击机上。我国当年引进“斯贝”的决定,是在20世纪60年代初我国航空发动机的技术引进中断,而自行研制又接不上青黄不接的情况下,由周总理、叶剑英副主席直接过问的情况下成行。1975年8月至12月,我国利用与欧美国家关系缓和的有利时机,与英国进行了第六轮实质性谈判后于1975年签订了引进英国“斯贝”军用航空发动机专利的合同,合同金额包括购买军用“斯贝”发动机专利、发动机整机购销和发动机辅机专利共计7679万英镑,这对于当年外汇储备紧张的我国来说无疑是一笔巨款。我国在引进后,也制定了相应的国产化计划,但是该计划进行的很不顺利。首先是按照计划担负国产化工作的沈阳黎明发动机厂当时已经有国产的涡扇-6计划,该厂担心“斯贝”的引进会冲击国产发动机的研制到处“伸冤陈情”,最后国家不得不把这个任务交给了的西飞,西飞当年为了该项目,也花费了巨大的人力和财力,终于在1979年利用进口毛坯和零部件完成了首台发动机的装配,同年11月,中英两国共同完成了150小时的发动机持久试车考核,1980年,有我国装配生产的两台发动机在英国顺利完成了高空模拟试车和零下40度启动试车试验,以及五大部件的循环疲劳强度试验。1980年5月,中英双方代表共同签署了考核成功的文件,标志着“斯贝”的国产化工作开了一个好头。
与此同时,斯贝发动机的引进还是当年一个濒临下马的飞机型号重获新生,就是我们现在看到的歼轰-7“飞豹”,当时空军和海军还在对“飞豹”进行前期论证,但是国内现有型号的发动机都无法满足要求,如果没有“斯贝”发动机,那么“飞豹”很有可能会因此而下马。而后来又是因为“飞豹”的生产和改进需求,反过来推动了“斯贝”的国产化。因为在改革开放之后,国民经济的调整使得“斯贝”的国产化进程明显滞后,我国不得不使用库存的40多台发动机维持“飞豹”的生产,还被迫从英国引进了一批早已封存多年的“斯贝”并试图与英国合作恢复生产线。



这是一张非常宝贵的照片,它从侧面证实了当时斯贝发动机的水平的确远远高于国产的各型涡喷式发动机,而且也说明了我国对其非常重视,这架安装四台“斯贝”的轰-6或许是计划中对轰-6进行改进的尝试,但是显然这个尝试对于“斯贝”紧俏的数量来说是有些天方夜谭。

在1980年“斯贝”的国产化工作取得第一阶段成功到2003年“秦岭“生产定型,我国经过20多年的努力终完成了“斯贝”的国产化,期间经历了数不尽的挫折与艰辛。由于我国第一次接触到涡扇发动机的生产技术,“斯贝”复杂的结构复杂、数量较多的叶片、精密件、薄壁焊接件、复杂形状管件等对于我国等第一次接触的难加工材料,给国产化的工作带来了很多的困难。通过我国自身的努力,相继掌握了金属喷涂、真空热处理、管子轨迹焊、真空钎焊、阴阳模成型、蠕动磨削等等一系列先进的加工技术。而且在整个的国产化过程中,参与其中的单位达到100多家,都通过了“秦岭”项目学习到了大量新技术、新工艺,国务院还指示通过全国性的有组织、有计划、有步骤的推广,使得斯贝的生产技术推广到了我国工业部门的各行各业,为150余家单位培养了2000余名技术骨干,解决了这些单位生产和科研中一系列的难题。可以说,“斯贝”成为了一家大学校,给我国整体的机械工业领域带来了一个醍醐灌顶似的提高。



这位便是在“斯贝”国产化和“昆仑”研制工作中做出巨大贡献的吴大观院士,他被誉为“中国航空发动机之父”。是我国航空工业和航空发动机设计研制事业的主要创始人之一。他毕生致力于适合我国国情的新型航空发动机研制方法和程序的研究,主持研制多种型号的发动机,并培养了几代专业人才。2009年被中共中央组织部追授为“全国优秀...员”并同年入选100位新中国成立以来感动中国人物.
楼主在前面说道,罗罗公司的“尼恩”经过了苏联之手为中国奠定了现代航空动力行业的基础,又通过“斯贝”让中国首次触摸到了世界先进水平的大门,从这个角度上说,两次赋予中国航空动力行业腾飞力量的罗罗公司也不愧为“中国人民的老朋友”,如果可能的话,我们也可以为罗罗公司颁发一枚一吨重的勋章。
而且在随后的几年内,我国还对“秦岭”发动机进行了进一步的该进和挖潜,最新型号的“秦岭”最大加力推力已经达到了10吨以上,推重比按照国际标准达到了6.979,已经达到了法国斯奈克玛M53P2发动机中后期改进型号的技术水平。受益于此,“飞豹”战斗轰炸机也成为了一个可靠且发展潜力巨大的空中作战平台,相继发展出了目前已经公开亮相的歼轰-7A和仍罩着一层神秘面纱的歼轰-7B两个改进型号,成为了我国空军、海军手中一支威力强大的对地、对海战术打击力量,使我国空中力量向着“攻防兼备”的建设目标又迈进了一步。









从上至下分别为歼轰-7早期型、歼轰-7A、携带有疑似电子战吊舱的“咆哮豹”以及传说中的歼轰-7B。
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 楼主| 发表于 2016-9-10 22:16 | 显示全部楼层
所以现在,我们不妨回头看一看上一章里提到的我国几个失败的涡扇发动机型号,一方面其配装型号的下马是其失败的重要原因,但是另一方面,我们通过“斯贝”国产化经历了20多年才修成正果的艰辛程度来看,即便是当年这几个型号真的投入大批量生产,其质量真的就可以令人满意吗,真的就可以“使我国提前进入世界航空发动机强国的行列”吗?“秦岭”发动机的生产也从另一个方面证明了,先进的航空发动机的生产与制造,都同样是高度尖端的科学与工程项目,二者偏废其一均是失败,再通过“昆仑”和“秦岭”在两个领域的补课与成长,我国终于在随后的2005年叩开了世界先进航空发动机技术的大门,请看下回《太行出世》。

第四章:《太行出世》
  太行,天下之中者,在文学著作中《愚公移山》中记载其“方七百里,高万仞 ”,用它的名字来命名这样一台见证着我国航发产业剧变的发动机,实至名归。
  太行的技术参数,想必在目前众多版本的流传下很难找到准确的描述,再加上“太行”自问世以来已经过多次生产、设计上的修改,更难以分辨各个数据版本的真假。所以楼主在此为慎重起见,就不列举最大推力、最大加力推力、推重比这样枯燥的数字来描述“太行”,因为作为一台无可争议的第三代大推力涡扇发动机,“太行”对于我国航发产业的意义已经不言自明,再去咬文嚼字计较某个技术参数难免有无聊之嫌。所以这次楼主打算以时间为轴,从远到近将楼主搜集到的太行发动机发展历程给大家一一列举出来。
  太行的故事,最早还得从那个和我们曾在朝鲜半岛进行过面对面深入交流的老相好——美帝国主义那里说起,就是楼主在介绍美国第一次发动机大战的时讲到的那样,美国人经过大量的研究和论证,还有麦克唐纳、波音等众多航空巨擘的积极实践,终于拿出了F-15+F-16这样经典的空战高低搭配组合。这样的组合的意义不光在于良好的平衡了战斗机数量和性能之间的矛盾,就我们现在讨论的发动机层面,F-15+F-16组合也为军用航空动力的发展路线奠定了一条被奉为圭臬的技术思路,那就是将两台大推力涡扇发动机作为重型制空战斗机的动力来源,同时将一台同型号的大推力涡扇发动机作为补充数量的轻中型战斗机的动力,在满足了战斗机的飞行性能的同时也表现出十分可观的经济性,时至今日,美国空军F-22+F-35组合依旧在采用着这样的搭配,所以按照这样一个思路,一台高性能大推力涡扇发动机的重要性就毋庸置疑了。



这样的思路同样也在美国人的另一个老相好——苏联人那里得到了一定的体现,因为苏联人在跟踪美国人航空科技的基础上,加上自身强大的科研实力,最终也走到了双发重型制空战斗机的发展道路上来,结果就是我们熟悉的苏-27“侧卫”家族,当然与之相伴的发动机副产品就是我们同样很熟悉的AL-31。然而不同的是苏联人虽然也按照F-16的思路考虑过单发轻型战斗机可行性,米格设计局甚至还提出过这个鲜为人知“产品33”的方案,但是最终化茧成蝶的是同样采用了双发设计的米格-29“支点”,一个与美国F/A-18“大黄蜂”有些异曲同工之妙的经典之作。



这就是米格设计局的“产品33”设计方案,它是不是很像某国的一款专用出口型战斗机呢
  行文至此,想必大家已经大概从技术思路上看到了“太行”的由来,虽然在“太行”立项之初,囊中羞涩的中国还不敢奢望像F-15这样级别的双发重型制空战斗机,但是毕竟美国人成功的案例摆在那里,用一台大推力涡扇支撑起整个空中优势力量的做法确实诱人,况且从当时实际的情况来看,按照美国F100、F110的思路搞自己的大推力涡扇的确是一条可行之路。而这个“实际的情况”又是什么呢?就是这位:



CFM-56-3发动机,由法国斯奈克玛和美国通用电气联合研制的大涵道比涡扇发动机,主要的装机对象包括波音737等民用客机,但是问题的关键不在于此,因为CFM-56-3所采用的核心机,正是来源于在美国第一次发动机大战中使通用反败为胜的F110发动机,在当年改革开放和中美蜜月期的双重作用下,我国“名正言顺”地以国际贸易的名义获得了数量可观的CFM-56-3。
  这里既然说到了核心机,那么楼主就顺便给大家科普一下这个概念。在这篇帖子中我们所有讨论的喷气式发动机(包括涡喷式发动机和涡扇式发动机),其主要的工作原理就是将外界空气经进气道进入发动机后,首先经过压气机进行压缩加压后进入燃烧室,与燃料掺混,点火燃烧,形成高温气体,高温气体膨胀驱动涡轮工作,经过涡轮后的燃气通过喷管排出而产生推力。与我们常见的采用气缸原理的车用柴油发动机、飞行器用活塞式发动机是完全不同的概念(所以某位用活塞式发动机在这里大放厥词的亲,楼主在这里也给你做一下扫盲,不要拿什么鸡毛在这里当令箭使,勿谓言之不预也)。 在完成这个做功的过程中,压气机、燃烧室、涡轮就是一台发动机的核心机。可以说,核心机是决定了整台发动机工作能力的核心装置,而且在核心机的基础上,通过搭配不同的外部组件可以研制出船用燃气轮机、车用燃气轮机及发电用的涡轮机。



 所以既然有了送上门来的CFM-56,野路子走惯了的我兔自然不可能放过这样一块肥肉,于是就有了“太行”的立项,当然只有了核心机还远远不够,毕竟大涵道比的民用涡扇还是与小涵道比的军用涡扇有着很大的差别。在测绘仿制核心机的基础上,我们要走的路自然任重而道远,况且测绘仿制核心机的过程也绝非易事。就这样直到八十年代末左右,我国历经艰难险阻完成了核心机的仿制和改进工作,“太行”的发展进入到了验证机发展阶段并在九十年代初完成进入型号研制。在这其中我国也利用中苏关系解冻的契机接触到了俄制AL-31发动机,这种同为大推力涡轮风扇式结构的发动机拥有着很高的喘振余度和强大的抗畸变能力,于是在“太行”出世的关键阶段,美俄两种优秀大推力涡扇发动机开始在“太行”玩起了“东西合璧”。

当然这种“东西合璧”可是要付出很高代价的,核心机与外部设备两种不同风格的组件结合之后出现的“排异反应”给我国的航发科研人员带来了数不尽的问题和困难。尤其是在发动机的型号试车中,“太行”表现出的傲娇脾气让很多人产生了退缩的念头。但是无情的现实却是,歼-10、歼-11两种国产战斗机同时把宝都压在了“太行”之上,如果这个型号最终失败,其后果将不堪设想。
  所以在这种情况下,“太行”就成为了一个只能成功不能失败的生死项目,而令人感到无比庆幸的是,在以张恩总设计师为首的我国航空动力人的不懈努力下,历经无数失败与挫折,其中甚至包括高压压气机四级盘破裂、5个起落出现3次“特情”、高空发动机停车这样的重特大事故。“太行”发动机终于在历经20年之后成功地在2005年设计定型,宣告着这台承载着华夏民族多年航空梦的发动机终于研制成功!



然,设计定型并不意味着“太行”能够真正堪用,在随后的十年内,“太行”在嫁入空军之后当然也没少让婆家头疼。从科学的角度上分析,这样一台完成了重大跨越的科技成果必然会面临着可靠性等诸多问题,就如同它所配套的歼-10战斗机一样,在设计之初就采用了高比例的新技术、新工艺,不单在研制过程中面临着很高的风险,即便是设计定型投入使用之后仍需要进行大量的修改才能真正完善。

在此,楼主就转发网上其他人根据公开整理的“太行”发动机2001年至2013年的大事记,让大家也能管中窥豹地细数一下“太行”多年来经历的风风雨雨)。
2001年:
“太行”原型机在中国试飞院的伊尔-76发动机试车台上完成首飞。

 


2002年:
6月空军拨给试飞院的一架苏-27战斗机(公开资料介绍如此,但根据孙聪的著作中相关表格(下图贴出),笔者认为应为00批04架歼-11之误)将右侧一台AL-31F发动机改装为一台FWS-10发动机进行试飞。同年初夏,时任二当家的486视察606所,总设计师张恩和向486说“型号已取得重大成果,不久就可以实现定型。”





2003年:
00批13号歼-11改装两台太行发动机进行科研试飞,该机现在在为FWS-10系列发动机新型号进行科研试飞,也就是最近仍然很活跃的522号发动机试验平台。根据航空报的相关报道,在试验试飞中,太行发动机先后发生各种技术问题和故障200多项,研制中几次大的故障,使研制工作陷入困境。尤其是质量管理能力欠缺,导致研制工作几度陷入绝境:一次是发动机在试车时,发生了高压压气机四级盘破裂事故;另一次是在高空台模拟试验和调整试飞中,5个起落出现3次“特情”(喷零件);第三次是配装太行发动机的飞机进行规定试飞的科目,发动机突然空中停车。



004年:
太行发动机的飞行试验仍旧充满磨难。2004年7月1日,606所召开定型考核工作誓师动员的千人大会,“年底之前全面完成重点型号定型考核任务”,但在7月20日的考核试飞中,太行再次出现因机械故障而引起的左发突停,“定型考核”以失败告终,幸亏依靠试飞员的机智勇敢使飞机单发着陆,606所方有机会从样机上查找原因。
同年我方不得不继续向俄方采购大量AL-31F/FN发动机用于歼-10和歼-11的生产,刚刚首飞的歼-11B,其原型机也均使用AL-31F发动机进行试飞工作。可能在这一阶段,一架试飞院的歼-10(1004号原型机)换装太行发动机后进行了一系列实验,为歼-10B换装太行发动机积累了经验。
(抱歉,此段无图,但有真相)
2005年:
3月6日,606所再次召开了“太行”发动机设计定型工作动员誓师签字大会,全所人员签字誓师。经过半年多的努力,11月10日,“太行”终于通过最后的检测关,获得了飞向蓝天的通行证。
12月28日,太行发动机通过设计定型审查。





2006年:
3月,太行发动机正式定型并对外公开型号。同年计划配装的歼-11B 0004号原型机改装太行发动机进行飞行试验。并与年底,在第七届珠海航展上首次公开宣传资料。



007年:
歼-11BS首架原型机首飞成功,531号和532号两架原型机均使用太行发动机进行了试飞。同年歼-11B完成设计定型,原计划将在01批飞机上即开始装备太行发动机,但因在0004号原型机的试飞中,太行再次出现了叶片断裂等严重事故,空军决定在01批飞机上继续使用AL-31F发动机。



2008年:
装备AL-31F的01批歼-11B装备空1师,这批歼-11B使用的发动机实际上是来自于空军苏-27/30机群的备份,部分还来源于5719厂再制造的成果,可谓非常不易。太行发动机定在型将近三年之后的质量仍然不稳定。这不仅影响了部队换装进程,也影响了多个型号的技术状态和发展,上级多次勒令相关厂家展开质量整顿。同年,歼-11B 0004号原型机的进气道复合材料调节板在试飞中出现事故,使得歼-11B飞机改装太行发动机的工作进一步受到了影响。年底,太行发动机参加了第七届珠海航展。
2009年:
太行发动机仍然处于排故阶段。
同年年初,一些图片显示已经生产出来的部分歼-11B和歼-11BS因无发动机可用而停在沈飞停机坪上,被网友戏称为“菊花残”,这一令人尴尬的现象直到2011年左右才彻底消失。



2月,第一张装备太行发动机的歼-11B在空中飞行的图片出现,标志着太行发动机排故初显成效,已经可以小批量装备部队试用。



2010年:
从天天要大修的奇葩到勉强能用的夯货,虽然确实提高有限,但是经过一年的排故后,从2010年开始,太行终于能够堂堂正正的穿上军装了。只有穿上军装之后经历一线部队的摸爬滚打,它的前途才能够真正的清晰起来。而且在同年1月,太行发动机和02批歼-11B荣获国家科技进步奖特等奖。



年初,首批换装太行发动机的歼-11B(为方便称呼,以下各批次装备太行的歼-11B/BS飞机,不分批次均称为02批歼-11B)开始装备沈空航空兵某歼击机团(现沈空航空兵某歼击机旅):



4月,歼-15 0005号原型机(554号歼-15)首次以海航涂装+“海太行”发动机的形象出现。在2012年和辽宁舰进行的海空联合调试期间,这架飞机又换回了AL-31F发动机。



5月,使用FWS-10发动机完成试验试飞工作的歼-11BS完成设计定型,投入批量生产,装备部队。



下半年,02批歼-11B开始装备海军南海舰队航空兵某师。



2011年:
2010年就这样在一线部队和新机的磨合中度过了,虽然远称不上一帆风顺,暴露出了很多之前试飞中都没有发现的问题,但是随着厂家根据部队实际训练要求所做的改进,以及部队使用维护经验的增加,在太行设计定型后的第六年,太行发动机终于在不断的改进中走上了堪用的道路,更多新机型也终于能够放心的用中国心去飞。同年军报公开报道兰空航空兵某旅歼-11B组织跨昼夜飞行训练,初步具备战斗力。


歼-10B 1035号原型机出现,该机装备了太行发动机的单发版本进行了一系列试飞。 不过2013年投产的歼-10B仍然使用AL-31FN系列发动机。11月,歼-16重型战斗轰炸机1601号原型机首飞成功,该机使用FWS-10系列发动机顺利完成了首飞。



2012年:
在太行定型的2005年还没有成熟的那些新技术,新工艺被逐渐应用到新批次太行发动机的生产改进中。
官媒以大量图片公开报导济空航空兵某团的02批歼-11B的训练情况,下图中一架歼-11B发射火箭弹进行火箭地靶训练。



歼-15 0001号原型机(551号机)将右侧发动机更换为“海太行”发动机进行试飞。





耕战台公开报道兰空航空兵某旅歼-11BS进行夜间二对二空战训练。



11月3日,歼-15S双座型舰载战斗机首飞成功,该机使用“太行”系列发动机顺利完成了首飞。



在年底组织的红剑-2012空军歼击机部队对抗性考核中,来自沈空航空兵某旅的02批歼-11B参加了对抗,这也是装备国产发动机的空军第三代战斗机首次参加鼎新对抗。



2013年:
根据官方报道,济空航空兵某团的02批歼-11B已经可以参加放开高度限制的自由空战训练,并在对抗训练中达到了8个G的过载。




9月,空军航空大学开学典礼暨空军开放日活动上,来自沈空航空兵某旅的歼-11BS首次参加了室外的公开展示。



同年,装备太行系列改进型发动机的歼-16战斗轰炸机进入小批量生产,即将试装部队。

从上面这篇大事记中可以看出,“太行”发动机自2005年定型以来,经历了众多磕磕绊绊才到了今天被空军和海军认可的地步,这其中的经历的挫折和困难可想而知。但是令我们再次感到骄傲的是,我们的“太行”闯过了着一道道艰难险阻,终于成为了一台可用的第三代大推力涡扇发动机。
  在此楼主想放上这样两张图片作为对比:





两张照片都来自美国的侦察机,81192的故事楼主不想多说了,而在今天,我国的歼-11在东海防空识别区跟踪监视美国的不速之客,美国的一名国防部官员针对此事将中美飞机比作“一辆校车和一辆法拉利”,称“解放军的歼-11像风驰电掣的法拉利赛车一样在庞大笨重的美国海军飞机旁边绕圈,还曾亮出机翼下方的武器以示威胁”。想想当年王伟烈士为了跟踪EP-3不得不将冒着失速的风险将机头高高昂起,而今天我们有自己的重型战斗机,用着我们自己设计和生产的发动机,我们中国人,今天就是来放肆的,就是来任性的!!!

抒情完毕,咱们说点说正经的。上面我们看到了“太行”发动机历经多年修成正果,现在我们就放眼一下未来,展望一下“太行”的明天。
  放眼世界上众多第三代大推力涡扇发动机的发展情况,在早期型号的成功使用后,发动机的增推和减重就成为了后期改进的主要方向,俄罗斯的AL-31发展出了99M和117S两个增推系列,美国的F100和F110也都有增推版的新型号问世,其中“太行”的远房表亲F110在进入二十世纪九十年代之后,先后通过增推和减重双重手段的改进,在F110-GE-129的基础上发展出了加力推力达142千牛的F110-GE-132和推力为151.4千牛的F110-GE-134,已经在推重比上接近了第四代发动机的标准。所以在配套歼-20的涡扇-15发动机真正获得成功之前,我国针对“太行”的改进肯定不会停止,如果我们将估计放的乐观一些,那么能在推力和推重比上接近甚至达到F110-GE-132和F110-GE-142的“太行”改进型出现的话,不仅可以满足未来十年内我国歼-10、歼-11更加变态的后续改进机型,甚至可以作为歼-20的试飞和早期试生产型号。而且与F110一样,“太行”还可以演变成为类似CFM-56的大涵道比发动机,为我国自行设计的C919客机提供动力来源,因为可以肯定的是,未来的C919一定会按照我国的国防需求,发展处加油机、预警机、侦察机等等一系列特种飞行平台,国产的大涵道比涡扇发动机的问世是必然之举。



而且不光是在航空领域,在“太行”核心机的基础上,我国还可以发展出类似美国LM-2500的船用燃气轮机,为我国后续的万吨大型驱逐舰提供一颗澎湃的心脏。在去年下水试航的052D驱逐舰确实曾令我们兴奋了好一阵,但是052毕竟还是6000吨级别的设计,我国现有的船用动力装置还不足以满足更大吨位驱逐舰的设计与建造,未来“太行”的路,依旧任重而道远。





当然,既然我们已经有了“太行”,更有了借助“太行”、“秦岭”所建立起的一整套航空发动机科研设计与建造体系,我们自然有理由相信在未来的二十年内,在我国的天空,必定会出现越来越多采用国产喷气式发动机的飞机。

还有几个小问题:
首先是关于“太行”是F110远亲的说法,这个说法目前并没有非常权威的消息来源证明其正确性,但是楼主个人认为其应该是真实的,首先一个证据就是在2008年某期《舰载武器》的增刊上,一篇文章明确说明了“太行”是F110核心机进行半研半仿的产品,期间还融合了AL-31的部分技术,从而导致了试车期间众多的因为“排异反应”导致的故障和难题,另一个证据是在网络上曾经有一个视频,大概内容是通过声纹频谱对“太行”、AL-31、F110三种发动机的比对,结果显示“太行”在声纹频谱上与F110惊人的相似,而且这个视频的作者还声称,发动机的声纹频谱特征与发动机核心机的关系最为密切,所以通过上述的表征,基本可以认定F110和“太行”的共通性,楼主本来想在《太行出世》一篇中把这个视频作为佐证,但是由于时间久远,楼主没有找到这个视频,最后只能作罢。这两个证据可能并非有百分之百的可信度,但是楼主还是认为“太行”肯定与F110与AL-31有着很密切的关系,可这并不能影响“太行”在我国航发产业发展历程上无可比拟的里程碑意义,对于“太行”来说,虽然它在设计定型后十年才初步达到了可靠的实用状态,但是从楼主以前发布的番外篇《发动机大战》中,我们能看到即便是发动机技术独步全球的美国,也是在F100定型后将近十年后才得到了可靠实用的大推力涡扇发动机,期间还不惜动用了普惠和通用两家公司的竞争关系,美国人从J-79到F100的跨越,其实并不比我们从“昆仑”到“太行”的进步少花多少人力和时间。所以说某些人你认为“太行”是一个鸡肋,未来中国的航发产业还是看不到希望,楼主认为你这样的观点,不仅是对我国航发产业众多科技人员劳动成果的不尊重,也是对我中华民族千百年来勤劳勇敢,踏实肯干民族精神的一种亵渎,还是L叔那句话:“你们家孩子出生的时候打不过泰森跑不过博尔特,那你就把他掐死?”有些人啊,你可以发表不同的看法,但请不要以为自己就真的站在道德和理论水平的高地上,能对其他人的劳动成果指指点点。我们这个国家和民族,最终还是需要踏实肯干的实业者,而不是只能在言语上强词夺理的嘴炮。

    第二个问题是关于某些人“体系支撑下歼-10有可能与F-22一较高下”的观点,楼主还是认为这个说法过于乐观了。不错,近几天我们空军的硬件水平的确是有了突飞猛进的发展,预警机、加油机、电子干扰机、电子侦察机等等一系列“力量倍增器”不断亮相,也就助长了一些人开始认同上述观点。但是大家有没有想过,我们现在正在着力建设的现代空战体系,难道不是美国人在二十年前海湾战争就已经初步成型的体系吗?这二十年来美国人虽然在军事力量的建设上没有冷战时期的不惜血本,但是F-22、E-8、E-10C等等这些“”老黄瓜上刷的嫩漆“,难道真的就是中看不中用的摆设吗?还记得在几年前”装备了先进雷达火控系统和导弹的二代机可以压倒航电简单的早期三代机”这个盛行一时的论调,不也是在相关实践中被证明是彻彻底底的失败了吗?而且更进一步,如果有一天真的中美两国的现代空战体系有了现实碰撞,那就意味着中美两国之间的冲突已经接近了全面战争的级别,在这样的情况下,参与其中的可就不止是两国的空军力量了,我们自己的第二炮兵、美国人大洋之上的航母战斗群,九天之外的两国空天力量等等,真要是到了这个份儿上,再去争论歼-10和F-22空战结果的胜负,是不是已经无多意义了呢?

    第三个问题是关于某人提出的“中国连活塞发动机都还搞不好,就别奢谈在喷气式发动机上搞跨越式发展了”,楼主认为你这样的观点就和前段时间在针对我国对外援助的问题上网络上出现了“连国内民生都还不少问题就拿出钱来支援外国人”的声音一样的鼠目寸光。的确,按照你所说的科学规律,我们应该按照活塞式发动机-涡喷发动机-涡扇发动机的规律来按部就班,但是人家国际航空动力的发展潮流会给你时间吗?人家已经在鼓捣变循环发动机这种天顶星科技玩意儿了,你还在守着活塞式发动机敝帚自珍,这样的差距只会越拉越大。楼主还记得上大学的时候有一门选修课《国家安全战略》,上面一段话就说得挺好:“在苏联刚成立之初,以布哈林为首的学究派领导人提议苏联要按照农业-轻工业-重工业的科学发展规律来建设,可是斯大林认为德国已经开始了武装化进程,西方等敌视苏联社会主义政权的国家也一直不怀好意,这个时候在按部就班,不是等着自己长肥了被人家剪羊毛吗?最后斯大林给布哈林这些个老学究也来了个’不争论‘,但是斯大林这个’不争论‘的就是把人家的脑袋搬掉。”楼主认为这样一个例子已经很能说明问题了,中国是一个正在发展中的世界级大国,这个时候还不紧不慢的亦步亦趋,是不非得等到人家F-22吧炸弹扔到头上再后悔?

    还有就是关于我国一直还在引进AL-31FN发动机的事实,这种情况被很多人解读为“太行”还没有完全到达成熟堪用的外在表现。楼主认为这种说法只能算是部分正确,毕竟“太行”目前的产能并不能完全满足新型号战机的配装,而且据俄罗斯媒体报道,出口到中国的AL-31有不少是礼炮厂出品的99M系列增推型号,推测也是满足一部分新机的配装需求。但是着并不一定完全代表“太行”还是难堪大用,因为从目前空军的歼-10、歼-11/15/16机队的组成结构来看,很多早期型号的歼-11(包含上世纪九十年代从俄罗斯原装引进的部分苏-27、苏-30等)和几乎所有的歼-10早期型号的原装发动机都是AL-31,这些原来就使用AL-31的旧飞机几乎不可能一步就位的换装AL-31,尤其是一些机龄较长的苏-27和歼-11早期型号。众所周知“侧卫”系列战机的寿命并不是很可观,再考虑到上世纪九十年代末到本世纪初的头几年,整个空军的训练水平都还徘徊在较低的层次,高级教练机的水平也难以满足三代机的阶梯训练体系,苏-27和一部分歼-11早期型号这些高端货有的时候将大量的飞行寿命浪费在了常规起降这些基础训练而不是战术训练上(据传现在空军很多原装进口的俄制苏-27已经在逐渐退役),现在的剩余寿命已经没有了需要换发的价值。所以说现在我国仍在进口AL-31,其中最大的用意应该仍旧是充实一些稍旧型号战机的发动机备件库存。要知道一款在用的三代机换装一台完全不同型号的发动机,在世界范围内也仅有美帝F-14D换装F110这独一号实例,其余的换发实例几乎都是将老款发动机替代为改进型号的新款发动机,而且即便如此也需要进行大量的工厂试验和用户试验,由此付出的金钱和时间成本想必并不是一个小数目,空军现在估计真是懒得对那些老飞机大动干戈了。
   
     另一个问题还是关于战斗机跨代比较的情况,针对“歼-10在体系支援下对抗F-22”问题的不现实性,楼主建议有兴趣的吧友们还是去看一下《舰载武器:军事评论》2015年第一期和第二期的两篇连载《心藏灵机御龙卷 翼动长空啸九天——战斗机从二代到三代的发展》,这篇文章关于上述问题有着比较明确的讨论,在此楼主采撷几个文章中的观点和大家分享一下:
1.现在俄罗斯和美国采用的五代战斗机划代标准科学性较高,因为原先那些被称为三代半的战斗机,比如EF-200、“阵风”、苏-35等现在新标准下的第四代战斗机,其实已经在气动布局上体现了人类关于战斗机设计的新理念,尤其是EF-2000、阵风、歼-10这些采用鸭式布局的战机,其气动设计水平已经非F-15、苏-27这些早期型号相比。所以前几年小道消息称我空军内部对抗中“歼-10完虐苏-27”的说法并非没有边际。
2.二代机就是二代机,怎么涂脂抹粉也不是三代机。现代空战中德中距空战,绝非“玩电子游戏般加速——发现——锁定——发射”那样简单,中距空空导弹也并不是真的就如同一些制导武器般简单对准目标即可,其初始发射条件与使用效果有着很大的关系,并不是谁都可以拿来用的傻瓜相机,载机的机动性和航电系统都对其使用效果有着重大的影响,所以在三代机面前二者都难以兼顾的二代机,寄希望用着主动中距弹这种高端货翻盘的想法不可取,据传我国空军内部曾经对采用了现代航电和主动中距弹的歼-8改进型抱有重大期望,但随后的情况却是后者在与采用了早期简陋航电的苏-27SK对抗中毫无还手之力,这种说法应该能从现在空军对歼-8几乎到了不屑一顾的态度上便可略知一二。

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 楼主| 发表于 2016-9-10 22:21 | 显示全部楼层
本系列的(二)英法篇,发了好几次,编辑了好几次,依然被——内容里有“不良信息”而遭拒 . . . 检查了好几遍也没闹懂不良信息指的是什么,故此只能暂时留在硬盘了. . .
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发表于 2016-10-10 08:00 | 显示全部楼层
路过的帮顶,支持楼主独孤逍遥!
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发表于 2016-10-10 20:44 | 显示全部楼层
深度好文,拜读了!

发不上来的,可以做成屏幕截图发。。。
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