《武器的秘密》：誰持長劍倚太行：FWS-10A“太行”渦扇發

送交者: 一劍破天 2015年05月07日23:29:05 於 [軍事天地] 發送悄悄話

在中國航空工業歷史上，從未有哪一款發動機曾有過如此之高的期待，也從未有哪一款發動機設計定型近10年來依舊爭議不斷。如今的它裝備數量已達300台以上，仍舊在歷練中不斷砥礪成熟着。本期《武器的秘密》為您講述“太行”的故事。 中國航空發動機的研製長期都是跟着配套飛機型號一同研發的，“太行”也不例外。1987年，它作為剛剛在1985年開始研製的“新殲”的配套動力正式立 項，其正式型號被稱作FWS-10，後來隨着研製工作的深入，型號技術狀態改變後正式裝備部隊的型號是FWS-10A，內部經常簡稱為10A。 我國在80年代獲得了當時非常先進的CFM56-3型民用渦扇發動機，“太行”對其核心機（也是F-15/16使用的F110發動機的核心機）進行了測繪 仿製，並確定了3級風扇+9級高壓壓氣機+1級高壓渦輪+2級低壓渦輪的總體布局，和F110完全相同（作為對比，AL-31F為4-9-1-1，總級數 均為15級）。 這種做法在80年代軍費緊張的時候似乎是“花小錢，辦大事”的典範，但今天看來當時嚴重低估把CFM56先“還原”成核心機並再將其發展成軍用發動機的難 度，而由於對先進航發研製難度認識不足（片面認為渦扇-6的失利完全是“文革”影響），“不知道自己不知道”一直影響着“太行”。 雖然“太行”幾乎應用了當時國內航發領域掌握的最先進技術，加上核心機技術先進，具備相當不錯的技術指標，不僅領先於AL-31F，和90年代美國的 F100/110改進型相比都不遜色。但在整個定型試驗期間，困擾型號研製的大小問題幾乎從未斷絕，這有設計上的缺乏經驗，也有生產上的問題。 90年代蘇-27生產技術的引進對中國航空工業來說是一件大事兒，而當時由於種種原因沒有引進AL-31F的生產線，這客觀產生了三個結果：1.“太行” 的生存空間有了保證；2.研究所只能通過逆向摸索吃透AL-31F的相關技術幫助“太行”研發；3. 廠家無法獲得先進大推力渦扇發動機生產經驗。 儘管AL-31F看似粗糙，整體架構和多數部件也平淡無奇甚至有落後之嫌，例如轉子支點設計舊、壓氣機設計保守等。但強大的系統整合能力，一流的材料冶金 和加工技術卻使它們組合在一起成為軍用大推力渦扇發動機的經典。如果有了生產AL-31F的經驗，對“太行”設計的助力不言自明。 對於國內航發企業來說，之前生產過的最先進的發動機不過是渦噴-13（上）這種約等於前蘇聯60年代初的技術；而仿製“斯貝”這種英國60年代技術就遇到 了大量問題而難以投產；可以說無論從軟件還是硬件上距離具備試製“太行”的技術實力都有距離，而AL-31F正是一座非常合適的橋梁。 歷史沒有假設，咱們言歸正傳。1995年副總參謀長曹剛川上將傳達軍委決定時明確表態，“太行”不僅將是當時研製中的“新殲”的配套動力，也將是蘇-27 國產化型號的後繼動力，由此有了“一發托兩型”的說法。而20年後當年的“新殲”除了兩架驗證機之外，依舊要靠AL-31FN系列“托起”。 這是因為到了1997年的時候，為保證型號按時定型服役，尚未首飛的殲-10已經決定未來將使用俄製發動機完成試飛定型工作。此時“太行”唯一的裝機選擇 只有剛剛簽訂生產線引進協議的，採用雙發設計便於試驗新型發動機的蘇-27。由此結下了殲-11系列和“太行”十幾年的“不解之緣”。 分享0 收藏0 鮮花0 雞蛋0 回復 使用道具 舉報 源濟 5萬 主題 173 好友 147萬 積分 超級版主 發消息 2# 發表於 2015-5-6 04:48 PM |只看該作者 為了保障“太行”的研製，即使在對台戰備工作無比緊張，一線部隊急缺三代戰鬥機的時候，空軍仍然果斷決策，從當時剛剛運到沈飛正在組裝的首批殲-11當中 抽調兩架組裝後用於“太行”的試驗工作。2001年6月，右發改為“太行”的00批04號殲-11首飛成功，該機後來也被稱作殲-11WS。 進入空中試驗的“太行”暴露出了諸多在地面測試時沒有發現的問題，這涉及多個方面。篇幅所限，咱們僅以控制系統為例，由於CFM56的控制系統難以滿足軍 用航發的控制需求，因此研製人員選擇直接移植技術成熟的AL-31F的機械調節系統（而且多項參數不加修改）照搬到“太行”上。 這是航空工業長期重視主機而輕視子系統的惡果，“太行”研製時竟然連研製數字電調（FADEC）的技術儲備都接近為0（直到2002年才在一架殲-8II 上驗證渦噴的FADEC技術），只得出此下策，所以地面試驗還過得去，在條件複雜的空中就露了餡；“太行”也因此長期“四肢發達，反應遲鈍”。 帶着這些未解決的問題，2004年7月，研製單位召開定型工作誓師動員千人大會，“力爭年底之前全面完成重點型號定型考核任務”。但在20日的對00批 13號殲-11（雙發均更換“太行”）的試飛中，再次出現機械故障引起的左發停車，幸虧試飛員操縱飛機單發着陸，把寶貴的實驗數據帶了回來。 在完成故障排查後，2005年3月，研製單位再次召開了“太行”設計定型動員誓師大會，全所人員又一次莊嚴簽字。這次經過半年多努力（特別是改進了調節系 統）11月“太行”終於通過最後檢測，12月28日，“太行”通過設計定型審查。但如今看來這個定型頗有倉促了事之嫌，請看下文。 2003年12月首飛的殲-11B原計劃使用“太行”配套定型。2006年3月，殲-11B的4號原型機改裝“太行”開始試驗，但由於先後出現了葉片斷 裂、複合材料調節板出現故障等重大事故，最終導致2007年投產的殲-11B首批生產型只能使用AL-31F（從之前生產殲-11時俄方提供的備用發動機 中抽調）。 但抽調備用發動機畢竟只能揚湯止沸，02批殲-11B由於已經沒有富餘的AL-31F，必須等待“太行”的技術成熟才能裝機交付。而隨着生產出來的殲 -11B越來越多，車間內已經無法容納大量缺乏發動機的機體，廠家不得不把它們堆到停機坪上，被網友拍攝到之後，“菊花殘”的稱謂不脛而走。 在中國航空工業中，發動機往往和配套戰機命運共沉浮。2007年首飛的殲-11BS是第一款從首架原型機開始就使用“太行”作為配套動力完成試飛定型的戰 機。在殲-11BS磕磕絆絆的定型試飛過程中，“太行”生產過程中的種種質量問題被逐一排查發現並解決，“菊花殘”現象逐漸消失了。 2009年年底那個寒冷的冬天，當一架發動機尾噴管造型和AL-31F完全不同的空軍塗裝的殲-11B出現在天空時，“太行”終於“行”了！一時間引起了 網上的轟動。2010年1月，殲-11B、“太行”和霹靂-12型空空導彈一同獲得了國家科技進步特等獎。2010年5月，殲-11BS完成設計定型服 役。 隨着殲-11B/BS批量裝備空軍和海軍航空兵（目前已經裝備6個旅/團，另有2個單位正在換裝），“太行”的裝機數量如今已經突破300大關。雖然由於 發動機藏在機體內部，難以判斷具體改進了什麼，但從外露的尾噴管外形的不斷微調仍能明顯看出，“太行”在生產使用中過程仍在不斷改進。 回復 舉報 源濟 5萬 主題 173 好友 147萬 積分 超級版主 發消息 3# 發表於 2015-5-6 04:48 PM |只看該作者 也正是在這樣的歷練中“太行”繼續進步着。通過對壓氣機等重要熱端部件的技術攻關以及對生產工藝的嚴格把關，新批次的“太行”性能趨於穩定，其可靠性和出 勤率也漸漸追上AL-31F，已具備保障旅團級別大機群集體出動能力，為保障空軍對國家重要戰略方向的威懾起到了重要作用。 不過，讓2005年就定型的“太行”在性能和可靠性方面和20多年前就開始交付我軍的AL-31F發動機等量齊觀，只能說是“亡羊補牢猶未晚”。從本世紀 初開始，俄羅斯“土星”和“禮炮”公司推出了兩個系列的AL-31F改進型，分別是AL-41F1S/117S和AL-31FM/99M系列，後者已經開 始交付我軍。 起飛重量增加的殲-10B/C系列改進型戰鬥機可以使用AL-31FM的單發改進型有效改善飛行性能，甚至殲-20也可以使用。未來隨着蘇-35的到來， 我國還將接觸到帶有矢量推力技術的AL-41F1S型發動機。但由於涉及到知識產權問題，我國生產的殲-11系列後續型號卻難以裝備這些改進型發動機。 由於艦載機對發動機響應速度有着很高的要求，而當時的“太行”在這方面還難以達標，因此殲-15從原型機到量產型仍使用AL-31F。如果殲-15未來使 用“太行”改進型，等於重複了當年殲-11B/BS的故事，這一點從殲-15S雙座艦載戰鬥機正使用“太行”改進型發動機進行定型試飛得到了驗證。 隨着殲-11系列的型號發展逐漸深入，不僅殲-15S，雙座多用途型殲-16、先進空優型殲-11D都呼喚更大推力的太行改進型發動機。通過引入單晶葉 片、合金粉末渦輪盤等先進航發材料和FADEC等技術，性能接近99M系列的“太行”改進型發動機近幾年已經投入科研試飛中，並在新機上進行應用。 從2005年定型至今的10年曆程，“太行”折射出的是我國航空發動機領域因缺乏完整設計流程經驗而遭受的種種慘痛教訓。回頭看當初“設計定型”時的“太 行”不僅技術狀態不穩定，廠家方面也沒有做好生產高性能大推力渦扇發動機的準備，造成了裝備進度嚴重滯後，還好已經挺過來了。 “太行”走過的這些波折，也將是渦扇-15等國產新型航空發動機研製中最為寶貴的一筆財富。而軍隊不惜用幾乎整個第三代國產重型戰鬥機家族煉就“太行”的 決心，也說明即使遇到種種困難，對國產航發的堅持與信念依舊沒有動搖。本期《武器的秘密》就到這裡，明天《出鞘》我們再見！

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