松金洋子
上世紀八十年代,隨著國際局勢的突變,迫使中國只能研發自主的戰鬥機,但是當時的時代背景下,中國嚴重缺乏自主研發飛機發動機的能力,因此,我國就大量仿製蘇制的裝備,而這款太行發動機也不例外
當時,國產太行發動機的進度非常困難,特別是在戰鬥機方面,國際上技術封鎖尤為強烈,我國通過不斷的拆解分析蘇制發動機,在短時間內成功研發出了命名為“太行”的戰鬥機發動機,用於殲-10、殲-11戰鬥機的使用。
而太行發動機在大體上於仿製蘇聯的戰鬥機發動機,同樣使用單晶體渦輪整體系統,工藝大體接近時間第三水平,隨後幾十年,中國研發院不斷對太行發動機進行改進和研發,再次基礎上,研發了一大批高質量的戰鬥機發動機,現在殲20的發動機大體上也是繼承太行發動機的改進版本,可以說,沒有太行發動機,就沒有今天的中國空軍。
雖然在同時代同美國和蘇聯的發動機比拼上,太行發動機有著很大的差距,但是正是因為有這一款發動機,我國度過了發動機自主研發能力缺乏的困境,使得我國空軍不在需要依賴進口,不用需要看別人的臉色,在技術上也可以根據我們自己的進度和特色進行改造,正是有了想這樣的仿製品,我們的藍天才如此乾淨,正是搭載這一款不算太先進的發動機的飛機,保衛著共和國的天空。
僱傭兵
國產太行發動機在世界上是什麼位置?
太行發動機,也叫渦扇10系列發動機,是中國國產的第三代大型軍用航空渦輪風扇發動機。目前,世界上能夠研製第三代大推力渦扇發動機的國家,只有美國、俄羅斯、歐盟和中國等少數幾個。
太行發動機於1978年預研,1987年立項,目標定位是替換俄羅斯的AL-31F發動機。當時我國與國外的差距約30年。2005年12月28日完成設計定型審查考核,歷時27年。目前,渦扇10系列在基本型上又發展出了渦扇10A、渦扇10B兩型,主要用於裝備中國第三代高性能殲-10B、殲-11B戰鬥機和第四代高性能殲-20戰鬥機。
明確地說,WS-10A是三代半的水平,和俄羅斯AL-31F技術水平接近,但是距離美國三代機F-15、F-16使用的F-110-GE-129發動機早期型號還是有差距,尤其是在推力、可靠性、經濟性上距離F-110-GE-129發動機晚期型號差距更大。但是,渦扇-10的橫空出世解決了國內飛機長期受制與人的問題,搭建起一個平臺,這可以讓我們的工程師更快、更好的研發“太行”系列發動機。而通過研製“太行”發動機,參研單位在生產管理、技術組織、質量控制等方面得以極大提升,積累了經驗。更重要的是,由此打造出一支我們自己研發航空發動機的隊伍。
不積跬步無以至千里,“太行”發動機是我國一款里程碑式的產品。 F-22戰鬥機所使用的F-119發動機的加力推力為15.5噸,涵道比0.3。而F-119發動機改進而來的F-135(F-35使用)加力推力則為19.5噸,涵道比0.57。WS-10A的加力推力高達13.5噸,涵道比為0.57,數據是非常優秀的,但是可靠性仍有差距,這也使得當時使用WS-10A的國產戰機長期無法執行日常的戰備訓練。而WS-10B雖然可靠性提高很多,推力14-14.5噸,擁有矢量噴口。這一指標已經達到了四代發動機的技術水準,但代價是高達0.78的涵道比,較高的涵道比降低了超音速飛行時的性能。
目前,WS-10B改進型發動機於2015年設計定型,目前居於世界第五名的位置。我第四代戰機殲-20裝備的就是WS-10B型發動機。
懷疑探索者
明確地說,WS-10A優於F-100,但是與AL-31F,F-110等發動機有一定的差距。而WS-10B雖然有所提升但是在技術上實際相比WS-10A並沒有多少進步。
在一般的討論中,我們經常可以看到一種說法:“WS-10B優於AL-31F,AL-31F並不是一種優秀的第四代發動機。”
但這種說法是不科學的。事實上,AL-31F在第四代航發中是非常先進的,比美國的F-110更好。
回到WS-10來。雖然如今的WS-10B的推力較高,達到了13.2噸的水平,但這卻是以提高涵道比為代價換來的。提高涵道比固然可以提高推力,但是會提高超音速飛行時的阻力,所以戰鬥機所使用的渦扇發動機的涵道比較低,不會超過0.9。
F-22戰鬥機所使用的F-119發動機的加力推力為15.5噸,涵道比0.3。而F-119發動機改進而來的F-135(F-35使用)加力推力則為19.5噸,涵道比0.57。
WS-10A的加力推力高達13.5噸,涵道比為0.57,數據是非常優秀的,但是可靠性仍有差距,這也使得當時使用WS-10A的國產戰機長期無法執行日常的戰備訓練。
而WS-10B雖然可靠性提高很多,也有比較高的推力,但是代價是高達0.78的涵道比,較高的涵道比降低了超音速飛行時的性能。
而很多人所看不起的AL-31F,加力推力12.2噸,涵道比為0.6。所以實際上考慮涵道比的差距,在發動機核心機上,WS-10系列並不比AL-31系列更好,而且不要忘了AL-31F是一款上世紀的發動機,最新的AL-31M3的加力推力更是高達14.5噸。
AL-31系列發動機雖然大修期並不長,但是可靠性非常優秀,工作穩定性極佳。事實上,AL-31F是第四代航發中喘振裕度最大的:搭載AL-31的Su-27即使以2馬赫的飛行速度進入平螺旋,直螺旋,翻轉螺旋,發動機仍然可以正常工作。這是WS-10系列與F-100,F-110系列所做不到的。
白虎堂
太行發動機又叫WS-10發動機,1987年立項,當年起步十分艱難,當時的要求是使用在殲-10、殲-11等發動機上,目標定位是替換俄羅斯的AL-31F發動機。
結合此前外界各種關於我國“某發動機”的報道,WS-10發動機03年上臺試、06年上高空臺、2007年上飛行臺、2008年首飛、2010年技術鑑定。也就是說2010年WS-10A發動機已經達到了目標機俄羅斯的AL-31F發動機的技術水準,但是可靠性還不如AL-31F,所以一直不太行,直到近幾年才質量穩定,裝備在國產殲系列戰機上。
所以太行發動機早期型號WS-10A是三代半的水平,和俄羅斯AL-31F技術水平接近,但是距離美國三代機F-15、F-16使用的F-110-GE-129發動機早期型號還是有差距,尤其是在推力、可靠性、經濟性上距離F-110-GE-129發動機晚期型號差距更大。
2010年WS-10A技術定型後,技術人員又開始開展四代機發動機樣機WS-10B的研究。結合此前媒體關於我國“某發動機”的報道,我們發現WS-10B的核心機運用了WS-15核心機的相關技術進行了預研,所以我們可以認為WS-10B發動機上使用了四代機技術的驗證機。
隨著WS-10B在殲-20上完成首飛,可見目前正在進行WS-10B的鑑定試飛,也就是說目前WS-10B發動機的技術驗證已經初步結束。
這裡我們可以放心的說,WS-10B發動機已經達到了四代發動機的技術水準,從WS-10A研製到服役的時間來看,WS-10B服役可能還需要2-3年的時間。
至於後續的WS-15發動機具體是什麼技術水準可能就需要我們耐心等待了,那是十年以後的事情了。
楠竹一
相信各位也知道一直困擾中國軍事航空工業和軍用飛機的動力心臟問題,一直以來包括自己的驕傲J-10系列以及引進的蘇27/J-11系列都面臨著這個問題,國內所能用來解決的方法很無奈,就是從北面的鄰國進口可靠的航空發動機,比如AL-31/AL-31F系列。之前中國曾經以瀋陽航空工業(如今沈飛的一部分)的名義與烏克蘭的卡布雷拉航空動力工業與俄羅斯的萬哈克霍姆進行過合作研發更加先進性價比高的軍用航空渦輪風扇噴氣發動機的項目,不過最終因為國際政治原因以及烏克蘭和俄羅斯兩國的相關企業缺乏資金支持而取消了。雖然實際上還是有來自烏克蘭,俄羅斯甚至西歐國家的零配件支持,但是設計工作基本由中國方面自己完成,新誕生的WS-10系列已經算是很大的一個進步了。
WS-10系列國內一般稱之為太行系列,在設計之初就對它提出了非常之高的各項性能指標的要求(因為航空動力領域中國實在是落後於現代西歐或者美國的相關技術水平太多了),由於這種類似於在上個世紀50-60年代提出的超英趕美的要求,WS-10系列發動機不得不急匆匆地完成圖紙設計,模型驗證階段與試驗機驗證階段,事實證明許多方面並不能一蹴而就,用於實驗的第一個生產出來的發動機問題多多,性能也完全達不到要求,甚至連和歐美縮短一大段距離的及格線要求都做不到(就和大躍進以及文化大革命期間的許多項目一樣,片面主觀臆斷地能夠迅速彌補差距,而不肯正視與外國同領域先進水平的事實差距有多大,所以最後項目要麼取消要麼慘痛失敗),只好回爐重造。經過了幾年比較踏實的工作,WS-10的實際水平要好了很多,但是由於零配件達不到質量要求,也沒有合適的高空臺進行實地驗證,所以也遲遲達不到可用的狀態,只好又通過向海外購進相關零部件來填補空缺。就在近兩年,WS-10的一些改型終於算是具備了能夠實機搭載使用的水準,在一些圖片上我們可以看到少量的J-10B系列換裝了WS-10B發動機,J-20最新的驗證機的發動機也發生了變化,但是根據數量很少來看,它仍然距離形成戰鬥力十分遙遠。性能與水平只是可以達到能夠縮短中國與國外差距的這一最起碼的要求而已。
利刃軍事
國產太行發動機(渦扇10系列發動機)由中航研究院606所研製,是國產第三代(俄羅斯稱為第四代,網上也有稱其為第四代的,按軍方叫法為準)大型軍用航空渦輪風扇發動機。原型機渦扇10,1987年立項,2005年定型。採用大推力涵比及全自動數字化控制系統,推力達到12—14噸(渦扇10推力為12噸)。目前,世界上能夠研製第三代大推力渦扇發動機的國家,只有美國、俄羅斯、歐盟和中國。
當然了,限於我國基礎薄弱,在航空發動機研發方面居於末尾,與傳統的航空大國尚存在不小的差距。目前,渦扇10系列在基本型上又發展出了渦扇10A、渦扇10B兩型。其中渦扇10及渦扇10A已裝備在殲11B/殲11BS戰機上,純國產的殲10B戰機裝備的也是渦扇10A型發動機。下面就來看看渦扇10系列發動機的情況,僅介紹渦扇10A、渦扇10B。
裝備渦扇10A的殲10B戰機
渦扇10A,推力由WS-10A發動機的12噸增為13.2噸,使用壽命為1500小時(我國標準)。在使用壽命、可靠性、後勤維護等方面都優於俄羅斯的AL—31F,綜合來看與俄羅斯的AL—31F差不多,整體性能接近美國的F110-GE-129IPE (F110的性能改進型),優於F110。可以說其在性能等方面,
達到了90年代中期的世界先進水平。在第八屆珠海航展上展出的太行發動機
渦扇10B型,推力14—14.5噸,擁有矢量噴口。在推力、使用壽命、可靠性、後勤維修等方面都較俄製AL—31F略有提高。目前,我第四代戰機殲20裝備的就是渦扇10B型發動機。
我們在進步,這些航空大國也沒閒著:美國、俄羅斯等第四代發動機已經問世並裝備。而我國第四代航空發動機渦扇15仍未定型,可見差距還是有的,只不過比以前差的更小些——這離不開我航發研製人員的辛苦付出。
在第八屆珠海航展上展出的太行發動機
有許多人認為:太行(渦扇10)系列可靠性有很大問題,戰機失事就是發動機的問題。來看看中航工業公佈的《2015年度社會責任報告》:截至2015年底,410廠已向海軍、空軍交付渦扇10發動機不少於400餘臺,被用於J11B、J11D、J16等機型,裝備了不少於5個航空團。截至目前,沒有一架搭載渦扇10發動機的戰機因發動機故障而發生墜毀。
中航工業發佈的報告
現在的人,寧可相信不明來源的小道消息,也不願相信官方公佈的信息,也是讓人悲哀的一件事。
2015年 中航工業社會責任報告
儒道之主
衡量一國航空發動機水平,就看其核心機的性能。包括壓氣機、燃燒室和高壓渦輪的技術水平。通常,壓氣機的工作效率越高,在維持氣流量不變的情況下,需要的壓氣機級數就越少,消耗的由高壓渦輪做功就越少,發動機後燃氣流壓力損失就越小,燃燒室設計越合理,燃燒越穩定則燃燒就越充分,氣流在燃燒室獲得增壓就越大,高壓渦輪效率越高,則高壓氣流壓力損失越小,經由低壓渦輪轉換而來的功越大,其帶動風扇推動空氣經外函道噴出的流量和速度就越大,發動機推力就越大。
WS10的核心機追趕的原型是優秀的CFM56航空發動機的核心機,應該說起點很高。加上前期有WS6的經驗,在624所的努力下,獲得了突破,原型機推力達到12800公斤,推重比達到7.68,綜合性能超過F404。隨後,經歷7年的改進和生產使用的系統性磨合,在權衡可靠性和推力的情況下,推力下降到12500公斤。其技術水平與AL31相近,各有各的的特點,但是可靠性和大修時間間隔上依然有差距。
WS10在不斷改進中,包括核心機也在不斷改進中,最新的WS10B據說是加大了涵道比,從原型的0.57增加到0.78,用於自產的J15和J16,涵道比的加大,雖然隨著流量的加大,推力也增加了不少,推重比達到了8.1,但是超音速飛行性能肯定會下降。估計J16的超音速性能不如J11B。
WS10的研發成功,使我國進入到原來僅由少數航空強國組成的第一梯隊,打破了五個常任理事國中,中國是唯一一個不會研發製造第三代渦扇發動機的國家。
目前,世界上也只有五個常任理事國加上烏克蘭有能力研發先進的軍用航空發動機,烏克蘭綜合研發實力已經逐漸下降。在五個常任理事國中,應該承認,我們雖然進入航發俱樂部,但是與俄羅斯、美國、英國和法國相比,我們還是很落後的。中國下一步的追趕目標就是法國的M88發動機,推重比接近10。
但是,經過多年的努力,成為與美國、英國並駕齊驅的頂尖航發研發、生產的強國指日可待!
鶇飛天
其實,中國在發動機設計方面自從偷師美國的CFM56、俄羅斯的RD93和英國的MK202之後,就已經趕上了世界一流水平,自從風洞技術出現突破之後,在某些方面甚至已經處於領先地位。之所以發動機的技術參數上不去,是因為我國的材料學研究落後世界先進水平太多了,材料學是一個靠時間經驗積累,另外還需要大氣運的學科,沒有辦法山寨,人家給你,你也沒有辦法逆向工程搞出來,也許是某個元素多加0.0001%或者晚加一分鐘或者熱處理提高一度,材料的參數就完全不同了!這個要靠大量的科學的實驗一次次的試,唯一超車的機會可能就是靠間諜,或者是某個運氣爆棚的研究員。
自1957年,我國成功研製出第1種渦輪葉片材料GH4033開始,我國在渦輪葉片的高溫合金技術就一直落後歐美近30年至40年的差距,比如當前美國第四代航空發動機已經開始第三代(CMSX-10)、第四代單晶材料(EPM-102)。
但我國直到2015年才開始使用第二代單晶材料,差距由此可見毫不誇張的講,中國發動機落後其實就是發動機材料技術的落後。
回到正題,發動機是一個系統工程,WS10B的技術參數肯定與美俄的先進大推還有較大的差距,可靠性也不行,但這完全是基於我國目前的材料學水平的,如果不是我國在單晶粉末鑄造方面實現突破,恐怕WS10還出不來。就像美國佬常說的一句話,只要推力夠,板磚也能上天,例如F15,F35;發動機也一樣,只要葉片夠牛,要多大推力都行!期待我國的材料科學早日實現突破!
drinson
航空發動機被稱為現代工業王冠上的明珠,世界上能生產高端航空發動機的國家屈指可數,以前只有美國、歐盟、俄羅斯,現在中國靠著強大的工業生產能力,和鉅額資金投入,已經迎頭趕上,中國不缺資金,缺少的只是技術的積累關鍵的數據,這些是錢買不來的,要靠反覆的試驗驗證。現在中國的太行發動機的水平已經接近了俄羅斯,某些指標甚至超過了俄羅斯,離西方發動機的距離也不是遙不可及了。
"太行"發動機已批量裝備部隊,海軍、空軍接受了渦扇10發動機400餘臺,被用於J11B、J11D、J16等機型,裝備了5個航空團。目前,沒有一架搭載渦扇10發動機的戰機因發動機故障墜毀。
改進版本的渦扇10發動機將加力推力提升到14-14.5噸,實現在綜合性能(最大加力推力、壽命、推重比)方面,渦扇10及其改進型號足以和俄羅斯的AL31F及其改進型AL31F-99M1/M2等發動機相媲美。
太行發動機不但可以作為戰鬥機的動力,並且太行發動機未來的改型可以用於轟炸機,和大型運輸機。由太行發動機衍生的船用燃氣輪機可以作為驅逐艦等大型水面艦只的主動力。並且,在"太行"的研製過程中,廠方嚴格執行參照"美軍標制"定的國家軍用標準,發動機的可靠性和使用壽命比起以往的國產發動機和進口的俄製發動機,要有質的飛躍。
中國太行發動機的研製成功意味著國產飛機的"心臟病"將得到全面解決。以後太行發動機如果量產成功,還可以開拓國際市場,為國家創造更大的價值。
浩蕩揚子江
二戰後,能生產渦噴發動機的國家很少,絕大部分國家的發動機都要進口!渦扇發動機則是在渦噴發動機的基礎上發展而來,所以能製造生產的國家就更少。按國際上公開的信息僅有中美俄英法日,六個國傢俱備或部分具備製造和生產能力,其中有渦扇發動機全產業鏈,能完全自主生產的國家只有中美俄三國,而英法日三國則無法生產渦扇發動機的主要零部件而需要進口關鍵部件,英國的自主度相對高一些,日法兩國的自主度相對很低,所以日本基本放棄了量產而只搞實驗性生產,法國則不再量產新型號!國產太行發動機是渦扇發動機,由於中國有渦扇發動機的全產業鏈,又從俄製發機中得到了重要的參考信息並加以改進,加上中國工業科研投入大且工業產業鏈齊全,所量產的太行發動機的水準與俄國相當,但較美製發動機還有一定的差距,屬世界二流水準!