发动机全面开花,国产货性能超过进口货,揭秘那段难忘的光辉岁月

在军迷们的心中,发动机一直是我国战鹰的“心脏病”,我们是急在心上。为了解决这个问题,国家开始在发动机方面投入巨资,现在已经获得了不小的成就。我们回顾一下我们的发动机研发历程,再看看我们在发动机方面取得的巨大进展,新型发动机已经箭在弦上。

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WS-10A发动机

首先是军迷们耳熟能详的WS-10系列发动机。WS-10A发动机在上个世纪70年代开始研发时,其实这款发动机是与歼10战机进行配套发展的。当时我们的战机研发思路与苏联老大哥是比较类似的,就是一款战机研发一款对应的发动机。虽然这样今天看来这个做法有点儿难以理解,但是没办法,谁让人家当时是老大哥呢,老大哥做的非常优秀,总是有他的道理,不管三七二十一先学一下再说。在歼10战机秘密开始研发时,我们的先进发动机计划也开始了,当时称之为高性能推进系统预研计划,简称高推。其实当时并没有对发动机型号进行定型,只是想赶上世界先进潮流,研发推重比大于8的航空推进系统。我们其实也有先进中推,这是后话。我们现在的顶尖发动机型号,都是起源于当时的高推计划。

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歼8II战机的机头还在美国博物馆

目标已经定下来了,那么如何来完成这个计划呢?事在人为。在80年代中美蜜月期间,美国人为了毁掉我们的航空工业,杀招频出。首先,通过和平典范工程,答应帮助我们改进歼8II战机,其次,通过麦道公司的MD-82客机与我们合作。结果很多人都非常清楚了,歼8II战机的机头如今还在美国的一家博物馆里放着,而麦道公司彻底把我们的运10大型运输机计划扼杀了。不过,人算不如天算,当时麦道公司与我们合作大型客机时,送给了我们两台以上的CFM-56的核心机和验证机,后来这些发动机在大火中烧毁。今天看来,当时的CFM-56发动机非常重要。其实当时美国国务院和CIA对于CFM-56发动机非常关切,与法国人的合作中要求十分严格,不但不准法国人触碰任何核心资料,而且还要为获得的每一台CFM-56发动机支付给20000美金的权利金。这个做法导致CFM-56在头八年一个客户都没有,差点儿被砍掉。再加上当时CFM-56发动机的设计并不成熟,高压段需要推倒重来。因此,CFM-56发动机急需要抢得客户。但是,也许美国人早就盘算好了,在与我们合作时,提供一个有缺陷的发动机型号,也不会让他们受到什么威胁。但其实CFM-56发动机的核心机与验证机,与批量生产的CFM-56发动机是不一样的。CFM-56发动机的核心机,正是美国F101发动机的民用版本,这是当时达到推重比8一级的所有核心机中最先进的,最具备改进潜力的发动机。后来通用还在这款发动机的基础上开发出了F110发动机,这是F16战机的专用发动机,性能可想而知。所以,在CFM-56发动机核心机上,其实有大量的军用发动机特征,价值远超批量生的CFM-56发动机。

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歼10A战机装备了AL-31FN发动机

为了能够在先进客机方面进行全面合作,我们对美国人送来的CFM-56核心机进行了仔细研究,主要是为了提前做好准备。但是,不成想,美国人虽然坑了我们的大运项目,却被科研人员们提前弄明白了发动机技术。在CFM-56核心机的基础上,我们创新性地研发出了WS-10发动机。所以,WS-10发动机并不是仿自俄罗斯的AL-31F发动机,主要技术是来自于美国。但也并不是全面照抄,而是参考,然后进行了改进创新。有了这款不算顶级但是性能也不俗的发动机,我们才有资格与俄罗斯进行合作,俄罗斯也愿意为我们的歼10A战机定制AL-31FN发动机。正是进口了AL-31FN发动机,我们才学习了俄制发动机的机会,将AL-31F系列发动机上的技术又带入WS-10系列发动机。所以,从这个角度上来说,WS-10系列发动机是东西结合的产物,取其精华,去其糟粕,充分体现了我们军工人的智慧。

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静静展示的WS6发动机

不过,如果工业基础水平不到位,即使把一台完整的发动机放在面前,很多国家的科研人员也无法复制出来。但为何我们就可以做到吸收利用并进行创新呢?最关键的一点是,我们的科研人员在WS6(G)发动机的研制上,已经解决了很多有关制造工艺的问题。不过,由于WS6发动机太老旧了,技术落后于世界顶尖国家太多。而CFM-56发动机核心机,正好给了我们一个绝佳的参考机会。但是,复制出CFM-56发动机,根本不需要我们花费20年时间。真实的情况是,我们的高推计划定的目标非常高。所以,我们才在CFM-56的性能基础上进行了大幅度改进提升,向着预定目标前进。WS-10发动机技术层面远超CFM-56,不止是要达到CFM-56的标准,而是对标美军90年代初的F110-GE-129发动机,甚至略微有所超越。

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歼11战机上装备的WS-10A发动机

最初的WS-10发动机样机并不成熟,甚至还未研制成功就拿来进行歼10战机的试飞。过热时叶片会出现裂纹,甚至出现了喷零件的情况。所以,WS-10A发动机在歼10战机上试飞了一次,就马上返场拆掉了。后来,歼11战机上开始大量装备WS-10A发动机进行试飞,因为是双发设计,风险大幅度降低。但由于技术不成熟,歼11战机上装备的WS-10A发动机,居然发生过双发空中停车的险情。在WS-10A发动机服役的前三年,空军就这款发动机向研制单位列举了20000多个问题。这下可捅下了马蜂窝了,不仅研制单位受不了了,发动机厂一看没活路也受不了了,实际上空军海军也受不了了,整个中国制造业都受不了了,这可是奇耻大辱啊。无论如何,都要把太行一直搞下去,空军和海军坚决要求对航空工业以及发动机工业进行全面整顿。针对20000多个问题,一条一条去解决,彻底解决太行不行的问题。

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AL-31F发动机

为此,研究所成立了三个独立的团队,进行全面攻关。不过,三个小组都有自己的针对目标。A组负责修正当前的主要问题,让发动机先达到可用目标。其实WS-10发动机还是非常先进的,设计推力为13.25吨。除了在工艺和结构上的一些小问题之外,太行发动机借鉴了AL-31F发动机的工作逻辑,降转限温,不但提高了发动机寿命,而且还降低了故障出现的时间间隔和概率。所以,最初的WS-10A发动机有俄式发动机的训练模式,推力降到了12吨以下。不过,只需拨动一个开关,就可以恢复作战模式,推力再次达到13吨以上。B组则继续改进发动机的生产工艺,整合重要部件。尤其是批量生产DD6单晶涡轮叶片,为生产定制了标准。此外,还对风扇进行了设计和修改,调整了扇叶的活动范围与规律。同时,开始改进FADEC的设计与性能管理,将推力进一步增加到137KN。C组与前面两个小组的工作完全不同,重新研究发动机的基本组成部分,对风扇进行了重新设计。尤其是应用了第三代单晶系统双性能粉末盘的高低压涡轮,燃烧室,加力燃烧室以及新的尾喷管。C组其实定了更高的目标,除了让发动机的性能更加可靠,寿命更长,可维护性更好之外,他们还有一个目标,就是让太行发动机的最高推力达到145KN的水平,也就是说,要接近15吨的推力。

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歼10B战机在珠海航展上惊艳亮相

现在,ABC三个小组都已经圆满完成了自己的研究任务,这才促成了改进型号的WS-10B发动机的面世。其中空军型号推力达13.5吨,全寿命3000个小时,900-1000小时需要一次大修。海航的版本推力达到13.8吨,全寿命只有2500个小时,500-800个小时就需要一次大修。尤其是大家都熟知的矢量推力版本,更是在珠海航展上惊艳了世人。从此以后,我们都莫要再羡慕俄罗斯的360度矢量推力发动机了,我们都有。甚至由于苏俄对于战机的理解过于偏颇,认为一款战机在战时只有一两百个小时的寿命。因此,俄罗斯AL-31F发动机的寿命与我们的WS-10B相比,已经差了一个档次。国产货的性能,已经全面超越进口货!

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歼20战机即将迎来WS-15发动机

WS-10系列发动机,其实还有一个重要型号,那就是WS-10G发动机。这款发动机不但使用了矢量推力设计,而且还具备低可探测性以及高达15吨以上的推力。在歼20战机的初期型号上,极有可能采用的就是这款发动机在进行试飞。不过,今年为歼20战机专门制的WS-15发动机,也已经到了研制节点。有消息称,WS-15发动机已经开始部分装机试用。其实,这也是非常容易理解的,在WS-10B发动机开始满天飞的时候,证明我们的材料技术已经堪当大任了,助力WS-15发动机研制成功,也是水到渠成的事情。接下来,将是我们的先进发动机全面开花的时代,大大提高我们的战鹰攻击能力。甚至,超越俄罗斯发动机技术,也是指日可待的事情。


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