發動機全面開花,國產貨性能超過進口貨,揭祕那段難忘的光輝歲月

在軍迷們的心中,發動機一直是我國戰鷹的“心臟病”,我們是急在心上。為了解決這個問題,國家開始在發動機方面投入巨資,現在已經獲得了不小的成就。我們回顧一下我們的發動機研發歷程,再看看我們在發動機方面取得的巨大進展,新型發動機已經箭在弦上。

發動機全面開花,國產貨性能超過進口貨,揭秘那段難忘的光輝歲月

WS-10A發動機

首先是軍迷們耳熟能詳的WS-10系列發動機。WS-10A發動機在上個世紀70年代開始研發時,其實這款發動機是與殲10戰機進行配套發展的。當時我們的戰機研發思路與蘇聯老大哥是比較類似的,就是一款戰機研發一款對應的發動機。雖然這樣今天看來這個做法有點兒難以理解,但是沒辦法,誰讓人家當時是老大哥呢,老大哥做的非常優秀,總是有他的道理,不管三七二十一先學一下再說。在殲10戰機秘密開始研發時,我們的先進發動機計劃也開始了,當時稱之為高性能推進系統預研計劃,簡稱高推。其實當時並沒有對發動機型號進行定型,只是想趕上世界先進潮流,研發推重比大於8的航空推進系統。我們其實也有先進中推,這是後話。我們現在的頂尖發動機型號,都是起源於當時的高推計劃。

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殲8II戰機的機頭還在美國博物館

目標已經定下來了,那麼如何來完成這個計劃呢?事在人為。在80年代中美蜜月期間,美國人為了毀掉我們的航空工業,殺招頻出。首先,通過和平典範工程,答應幫助我們改進殲8II戰機,其次,通過麥道公司的MD-82客機與我們合作。結果很多人都非常清楚了,殲8II戰機的機頭如今還在美國的一家博物館裡放著,而麥道公司徹底把我們的運10大型運輸機計劃扼殺了。不過,人算不如天算,當時麥道公司與我們合作大型客機時,送給了我們兩臺以上的CFM-56的核心機和驗證機,後來這些發動機在大火中燒燬。今天看來,當時的CFM-56發動機非常重要。其實當時美國國務院和CIA對於CFM-56發動機非常關切,與法國人的合作中要求十分嚴格,不但不準法國人觸碰任何核心資料,而且還要為獲得的每一臺CFM-56發動機支付給20000美金的權利金。這個做法導致CFM-56在頭八年一個客戶都沒有,差點兒被砍掉。再加上當時CFM-56發動機的設計並不成熟,高壓段需要推倒重來。因此,CFM-56發動機急需要搶得客戶。但是,也許美國人早就盤算好了,在與我們合作時,提供一個有缺陷的發動機型號,也不會讓他們受到什麼威脅。但其實CFM-56發動機的核心機與驗證機,與批量生產的CFM-56發動機是不一樣的。CFM-56發動機的核心機,正是美國F101發動機的民用版本,這是當時達到推重比8一級的所有核心機中最先進的,最具備改進潛力的發動機。後來通用還在這款發動機的基礎上開發出了F110發動機,這是F16戰機的專用發動機,性能可想而知。所以,在CFM-56發動機核心機上,其實有大量的軍用發動機特徵,價值遠超批量生的CFM-56發動機。

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殲10A戰機裝備了AL-31FN發動機

為了能夠在先進客機方面進行全面合作,我們對美國人送來的CFM-56核心機進行了仔細研究,主要是為了提前做好準備。但是,不成想,美國人雖然坑了我們的大運項目,卻被科研人員們提前弄明白了發動機技術。在CFM-56核心機的基礎上,我們創新性地研發出了WS-10發動機。所以,WS-10發動機並不是仿自俄羅斯的AL-31F發動機,主要技術是來自於美國。但也並不是全面照抄,而是參考,然後進行了改進創新。有了這款不算頂級但是性能也不俗的發動機,我們才有資格與俄羅斯進行合作,俄羅斯也願意為我們的殲10A戰機定製AL-31FN發動機。正是進口了AL-31FN發動機,我們才學習了俄製發動機的機會,將AL-31F系列發動機上的技術又帶入WS-10系列發動機。所以,從這個角度上來說,WS-10系列發動機是東西結合的產物,取其精華,去其糟粕,充分體現了我們軍工人的智慧。

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靜靜展示的WS6發動機

不過,如果工業基礎水平不到位,即使把一臺完整的發動機放在面前,很多國家的科研人員也無法複製出來。但為何我們就可以做到吸收利用並進行創新呢?最關鍵的一點是,我們的科研人員在WS6(G)發動機的研製上,已經解決了很多有關製造工藝的問題。不過,由於WS6發動機太老舊了,技術落後於世界頂尖國家太多。而CFM-56發動機核心機,正好給了我們一個絕佳的參考機會。但是,複製出CFM-56發動機,根本不需要我們花費20年時間。真實的情況是,我們的高推計劃定的目標非常高。所以,我們才在CFM-56的性能基礎上進行了大幅度改進提升,向著預定目標前進。WS-10發動機技術層面遠超CFM-56,不止是要達到CFM-56的標準,而是對標美軍90年代初的F110-GE-129發動機,甚至略微有所超越。

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殲11戰機上裝備的WS-10A發動機

最初的WS-10發動機樣機並不成熟,甚至還未研製成功就拿來進行殲10戰機的試飛。過熱時葉片會出現裂紋,甚至出現了噴零件的情況。所以,WS-10A發動機在殲10戰機上試飛了一次,就馬上返場拆掉了。後來,殲11戰機上開始大量裝備WS-10A發動機進行試飛,因為是雙發設計,風險大幅度降低。但由於技術不成熟,殲11戰機上裝備的WS-10A發動機,居然發生過雙發空中停車的險情。在WS-10A發動機服役的前三年,空軍就這款發動機向研製單位列舉了20000多個問題。這下可捅下了馬蜂窩了,不僅研製單位受不了了,發動機廠一看沒活路也受不了了,實際上空軍海軍也受不了了,整個中國製造業都受不了了,這可是奇恥大辱啊。無論如何,都要把太行一直搞下去,空軍和海軍堅決要求對航空工業以及發動機工業進行全面整頓。針對20000多個問題,一條一條去解決,徹底解決太行不行的問題。

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AL-31F發動機

為此,研究所成立了三個獨立的團隊,進行全面攻關。不過,三個小組都有自己的針對目標。A組負責修正當前的主要問題,讓發動機先達到可用目標。其實WS-10發動機還是非常先進的,設計推力為13.25噸。除了在工藝和結構上的一些小問題之外,太行發動機借鑑了AL-31F發動機的工作邏輯,降轉限溫,不但提高了發動機壽命,而且還降低了故障出現的時間間隔和概率。所以,最初的WS-10A發動機有俄式發動機的訓練模式,推力降到了12噸以下。不過,只需撥動一個開關,就可以恢復作戰模式,推力再次達到13噸以上。B組則繼續改進發動機的生產工藝,整合重要部件。尤其是批量生產DD6單晶渦輪葉片,為生產定製了標準。此外,還對風扇進行了設計和修改,調整了扇葉的活動範圍與規律。同時,開始改進FADEC的設計與性能管理,將推力進一步增加到137KN。C組與前面兩個小組的工作完全不同,重新研究發動機的基本組成部分,對風扇進行了重新設計。尤其是應用了第三代單晶系統雙性能粉末盤的高低壓渦輪,燃燒室,加力燃燒室以及新的尾噴管。C組其實定了更高的目標,除了讓發動機的性能更加可靠,壽命更長,可維護性更好之外,他們還有一個目標,就是讓太行發動機的最高推力達到145KN的水平,也就是說,要接近15噸的推力。

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殲10B戰機在珠海航展上驚豔亮相

現在,ABC三個小組都已經圓滿完成了自己的研究任務,這才促成了改進型號的WS-10B發動機的面世。其中空軍型號推力達13.5噸,全壽命3000個小時,900-1000小時需要一次大修。海航的版本推力達到13.8噸,全壽命只有2500個小時,500-800個小時就需要一次大修。尤其是大家都熟知的矢量推力版本,更是在珠海航展上驚豔了世人。從此以後,我們都莫要再羨慕俄羅斯的360度矢量推力發動機了,我們都有。甚至由於蘇俄對於戰機的理解過於偏頗,認為一款戰機在戰時只有一兩百個小時的壽命。因此,俄羅斯AL-31F發動機的壽命與我們的WS-10B相比,已經差了一個檔次。國產貨的性能,已經全面超越進口貨!

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殲20戰機即將迎來WS-15發動機

WS-10系列發動機,其實還有一個重要型號,那就是WS-10G發動機。這款發動機不但使用了矢量推力設計,而且還具備低可探測性以及高達15噸以上的推力。在殲20戰機的初期型號上,極有可能採用的就是這款發動機在進行試飛。不過,今年為殲20戰機專門制的WS-15發動機,也已經到了研製節點。有消息稱,WS-15發動機已經開始部分裝機試用。其實,這也是非常容易理解的,在WS-10B發動機開始滿天飛的時候,證明我們的材料技術已經堪當大任了,助力WS-15發動機研製成功,也是水到渠成的事情。接下來,將是我們的先進發動機全面開花的時代,大大提高我們的戰鷹攻擊能力。甚至,超越俄羅斯發動機技術,也是指日可待的事情。


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