细评中国军用涡扇发动机发展(组图)

Frank

近日，《中国航空报》报道，又有两款航空发动机完成了装机状态的高原试验。先进的涡轮风扇发动机代表着国家航空工业乃至整个重工业实力的桂冠。



作为我国首次研制涡扇发动机的尝试，涡扇-5采用的是奇特的后风扇布局。这种设计好处是可在改动较小的情况下将涡喷发动机改装为涡扇发动机，很符合我国当时的技术现状。涡扇-5是一种无加力型中小推力级别发动机，在涡喷-6发动机(下)的基础上取消了加力燃烧室，增加了后风扇。


3. 涡扇-5原计划配套轰-5改进型，根据改装结果，其推力比涡喷-5甲增加了35%，耗油降低30%，但由于轰-5改进型下马，涡扇-5的研制工作也于1973年终止。但其多项设计为后来的国产涡扇发动机积累了经验。


在涡扇5样机还没完成总装的1964年，代号为910甲的涡扇-6图纸设计正式开始。这是中国第一次完全自行设计双转子加力式大推力涡扇发动机，其全加力推力达到惊人的12.5吨，这指标和后来引进的AL-31F相当。这种“大跃进”即使在今天看来也是相当惊人，更何况在那个年代。


和当时绝大部分尖端军工项目一样，本就饱受技术基础薄弱困扰的涡扇6在“文\\革”期间研制进度缓慢，直到1979年才实现高转速长时间稳定运转，1981年完成全加力地面试验，推力达到预定指标，但油耗仍然偏高，寿命不足。随后还进行过推力达14.1吨的改进型涡扇6甲的研制。


而就在1982年涡扇-6正式通过24小时“飞行前试车”，接近装机应用标准时，其配套的歼-9型高空高速歼击机在项目“三上三下”之后已彻底下马，而歼-13也在此前决定改用仿制米格-23配套发动机的涡喷-15型。好不容易才看到成功曙光的涡扇6因此也没有完成最后研制。


涡扇8则是我国首种大型喷气客机运-10计划配套动力，代号915甲，根据当时规划，也有可能成为在轰6基础上放大远程轰炸机方案动力。该发动机在运10下马前已在一架波音707上进行过试验，但正如涡扇-6一样，在运-10和远程轰炸机两个项目下马后，涡扇-8也停止研制。


“外来的和尚好念经”，和命途多舛的涡扇-6不同，“斯贝”MK202则是70-80年代多个研制中型号的配套动力。这种来自英国罗尔斯•罗伊斯公司的名产在那个年代代表着英国航空工业的顶尖技术水平，曾经装备在英国引进技术生产的F-4K“鬼怪”战斗机上。


由于种种原因，特别是其计划配套的多种机型先后下马，“斯贝”MK202来华之后的仿制工作也并不顺利。这使得最后其唯一真正的配套机型歼轰-7于1998年服役时，厂家还需要通过翻修仓库中引进多年的50台原装“斯贝”来保证首批“飞豹”部队能够正常接装飞机。


直到改进型歼轰-7A被确定为空海军重点发展型号，“斯贝”国产化才算走上了快车道。当涡扇-9“秦岭”发动机终于随歼轰-7A批量装备部队时，距离当年引进“斯贝”已经过去30年，早已不如当年那么先进了。而涡扇-9的性能也制约了“飞豹”后续发展的方向。


苏-27的到来对中国航空工业的影响是全方位的，其澎湃的动力AL-31F型涡扇发动机及其衍生型号更是撑起中国天空长达二十年之久。可以说这种推重比达到7一级(“斯贝”是5一级)，推力达12.5吨，兼具优秀可靠性和泼辣性的发动机是造就苏-27成为一代名机的关键因素。



原本计划使用“太行”的歼-10系列战斗机也是AL-31F系列发动机的用户，俄罗斯专门为中国研发了适用于单发飞机使用的AL-31FN系列，该型发动机最显著的外观特征是其附件盒安装在发动机的下方而非上方，以便于单垂尾布局的歼-10对发动机附件进行检修。



涡扇10发动机是涡扇6之后中国航发人对大推力涡扇发动机再次尝试，也是国内首次完整走完现代航空发动机研制流程的涡扇发动机型号。该发动机从80年代后期开研到21世纪第二个十年才真正成熟，用时20多年。其间方案几易其稿，试验中险情不断、排故无数，经历种种辛酸苦辣。

目前，涡扇-10已经装备在国产歼-11B和歼-11BS战斗机上，在使用中逐渐经受住了考验，目前已经能遂行正常战备值班任务，参加空海军的大规模演习对抗行动。上个月在南海拦截美国P-8A巡逻机的海航歼-11B使用的就是涡扇-10发动机。


涡扇-10的系列化发展中也包含大涵道比无加力改进型涡扇-20，该发动机是国产运-20大型运输机计划服役时的配套动力系统，性能要明显优于目前运-20使用的D-30KP-2及其国产型WS-18，目前该发动机已经在一架伊尔-76发动机试车平台上展开了试验，进度良好。



在和巴基斯坦联合研制K-8教练机时，我国尚没有小推力涡扇发动机，而在F-5使用的J85型发动机基础上仿制的涡喷-12型发动机耗油量较大，不适合教练机使用。因此用于出口的K-8系列最终选择了美制加雷特TFE731-2A发动机，和台湾AT-3教练机选用的发动机“不谋而合”。


自用型JL-8起初使用的是从乌克兰AI-25发动机，后改用国产型涡扇-11，使用涡扇-11的JL-8有时也被称作L-11。值得一提的是，在L-11和涡扇-11的定型试飞中，均出现空中停车险情，足见涡扇-11发展不易。2002年定型的涡扇-11也是我国第一种投入批量生产的涡扇发动机。


涡扇-11的研制成功，还填补了我国小推力涡扇发动机的空白，为JL-10“猎鹰”引进的AI-225-25F发动机（正是AI-25的深度改进型）的国产化，以及自行研制新一代小推力涡扇发动机（“岷山”系列）打下了基础。


类似AL-31FN之于AL-31F，“枭龙”战机的配套动力RD-93也是著名的RD-33型涡扇发动机的单发飞机使用版。但由于RD-33自身推重比较低，因而在中方要求下RD-93进行了改进，相比RD-33推力稍有增加，以满足“枭龙”使用的要求。


目前该发动机不仅装备在枭龙战机上，在沈飞的“鹘鹰”第四代战机验证机和“利剑”隐身攻击无人机验证机上也能看到RD-33的身影。在中等推力涡扇发动机领域，我们不能一直受制于人，由贵航黎阳仿制的RD-33国产型涡扇-13正处于最后定型研制阶段，一两年内即将批量生产。


伊尔-76的到来，不仅提升了我军的战略空运能力，其配套发动机D-30KP-2也成为了国产大型运输机运-20首飞时的动力，就连轰-6K轰炸机也使用两台该型发动机，大幅提高了自身的载荷航程性能。用涡扇-5改进轰-5没能实现的遗憾，可以说被轰-6K弥补了。


D-30KP-2的国产型号由成发厂负责仿制，型号称为涡扇-18，原计划作为涡扇-20技术完善之前运-20发动机的“备胎”项目。但由于涡扇-20目前进度良好，涡扇-18未来的主要用途还是保障现有使用D-30KP-2发动机的伊尔-76/空警-2000和轰-6K机队，逐步摆脱对引进产品的依赖。



涡扇-15是第四代隐形战斗机歼-20的目标动力装置，是我国第一个从核心机开始就完全自主研制的涡扇发动机型号，其能否顺利研制成功，决定了歼-20 未来服役的早晚和性能的高低。目前，涡扇-15已经进入地面长时试车阶段，如果一切顺利，距离在空中试车台上的空中试验也为期不远了。