《武器的秘密》：谁持长剑倚太行：FWS-10A“太行”涡扇发

送交者: 一剑破天 2015年05月07日23:29:05 于 [军事天地] 发送悄悄话

在中国航空工业历史上，从未有哪一款发动机曾有过如此之高的期待，也从未有哪一款发动机设计定型近10年来依旧争议不断。如今的它装备数量已达300台以上，仍旧在历练中不断砥砺成熟着。本期《武器的秘密》为您讲述“太行”的故事。 中国航空发动机的研制长期都是跟着配套飞机型号一同研发的，“太行”也不例外。1987年，它作为刚刚在1985年开始研制的“新歼”的配套动力正式立 项，其正式型号被称作FWS-10，后来随着研制工作的深入，型号技术状态改变后正式装备部队的型号是FWS-10A，内部经常简称为10A。 我国在80年代获得了当时非常先进的CFM56-3型民用涡扇发动机，“太行”对其核心机（也是F-15/16使用的F110发动机的核心机）进行了测绘 仿制，并确定了3级风扇+9级高压压气机+1级高压涡轮+2级低压涡轮的总体布局，和F110完全相同（作为对比，AL-31F为4-9-1-1，总级数 均为15级）。 这种做法在80年代军费紧张的时候似乎是“花小钱，办大事”的典范，但今天看来当时严重低估把CFM56先“还原”成核心机并再将其发展成军用发动机的难 度，而由于对先进航发研制难度认识不足（片面认为涡扇-6的失利完全是“文革”影响），“不知道自己不知道”一直影响着“太行”。 虽然“太行”几乎应用了当时国内航发领域掌握的最先进技术，加上核心机技术先进，具备相当不错的技术指标，不仅领先于AL-31F，和90年代美国的 F100/110改进型相比都不逊色。但在整个定型试验期间，困扰型号研制的大小问题几乎从未断绝，这有设计上的缺乏经验，也有生产上的问题。 90年代苏-27生产技术的引进对中国航空工业来说是一件大事儿，而当时由于种种原因没有引进AL-31F的生产线，这客观产生了三个结果：1.“太行” 的生存空间有了保证；2.研究所只能通过逆向摸索吃透AL-31F的相关技术帮助“太行”研发；3. 厂家无法获得先进大推力涡扇发动机生产经验。 尽管AL-31F看似粗糙，整体架构和多数部件也平淡无奇甚至有落后之嫌，例如转子支点设计旧、压气机设计保守等。但强大的系统整合能力，一流的材料冶金 和加工技术却使它们组合在一起成为军用大推力涡扇发动机的经典。如果有了生产AL-31F的经验，对“太行”设计的助力不言自明。 对于国内航发企业来说，之前生产过的最先进的发动机不过是涡喷-13（上）这种约等于前苏联60年代初的技术；而仿制“斯贝”这种英国60年代技术就遇到 了大量问题而难以投产；可以说无论从软件还是硬件上距离具备试制“太行”的技术实力都有距离，而AL-31F正是一座非常合适的桥梁。 历史没有假设，咱们言归正传。1995年副总参谋长曹刚川上将传达军委决定时明确表态，“太行”不仅将是当时研制中的“新歼”的配套动力，也将是苏-27 国产化型号的后继动力，由此有了“一发托两型”的说法。而20年后当年的“新歼”除了两架验证机之外，依旧要靠AL-31FN系列“托起”。 这是因为到了1997年的时候，为保证型号按时定型服役，尚未首飞的歼-10已经决定未来将使用俄制发动机完成试飞定型工作。此时“太行”唯一的装机选择 只有刚刚签订生产线引进协议的，采用双发设计便于试验新型发动机的苏-27。由此结下了歼-11系列和“太行”十几年的“不解之缘”。 分享0 收藏0 鲜花0 鸡蛋0 回复 使用道具 举报 源济 5万 主题 173 好友 147万 积分 超级版主 发消息 2# 发表于 2015-5-6 04:48 PM |只看该作者 为了保障“太行”的研制，即使在对台战备工作无比紧张，一线部队急缺三代战斗机的时候，空军仍然果断决策，从当时刚刚运到沈飞正在组装的首批歼-11当中 抽调两架组装后用于“太行”的试验工作。2001年6月，右发改为“太行”的00批04号歼-11首飞成功，该机后来也被称作歼-11WS。 进入空中试验的“太行”暴露出了诸多在地面测试时没有发现的问题，这涉及多个方面。篇幅所限，咱们仅以控制系统为例，由于CFM56的控制系统难以满足军 用航发的控制需求，因此研制人员选择直接移植技术成熟的AL-31F的机械调节系统（而且多项参数不加修改）照搬到“太行”上。 这是航空工业长期重视主机而轻视子系统的恶果，“太行”研制时竟然连研制数字电调（FADEC）的技术储备都接近为0（直到2002年才在一架歼-8II 上验证涡喷的FADEC技术），只得出此下策，所以地面试验还过得去，在条件复杂的空中就露了馅；“太行”也因此长期“四肢发达，反应迟钝”。 带着这些未解决的问题，2004年7月，研制单位召开定型工作誓师动员千人大会，“力争年底之前全面完成重点型号定型考核任务”。但在20日的对00批 13号歼-11（双发均更换“太行”）的试飞中，再次出现机械故障引起的左发停车，幸亏试飞员操纵飞机单发着陆，把宝贵的实验数据带了回来。 在完成故障排查后，2005年3月，研制单位再次召开了“太行”设计定型动员誓师大会，全所人员又一次庄严签字。这次经过半年多努力（特别是改进了调节系 统）11月“太行”终于通过最后检测，12月28日，“太行”通过设计定型审查。但如今看来这个定型颇有仓促了事之嫌，请看下文。 2003年12月首飞的歼-11B原计划使用“太行”配套定型。2006年3月，歼-11B的4号原型机改装“太行”开始试验，但由于先后出现了叶片断 裂、复合材料调节板出现故障等重大事故，最终导致2007年投产的歼-11B首批生产型只能使用AL-31F（从之前生产歼-11时俄方提供的备用发动机 中抽调）。 但抽调备用发动机毕竟只能扬汤止沸，02批歼-11B由于已经没有富余的AL-31F，必须等待“太行”的技术成熟才能装机交付。而随着生产出来的歼 -11B越来越多，车间内已经无法容纳大量缺乏发动机的机体，厂家不得不把它们堆到停机坪上，被网友拍摄到之后，“菊花残”的称谓不胫而走。 在中国航空工业中，发动机往往和配套战机命运共沉浮。2007年首飞的歼-11BS是第一款从首架原型机开始就使用“太行”作为配套动力完成试飞定型的战 机。在歼-11BS磕磕绊绊的定型试飞过程中，“太行”生产过程中的种种质量问题被逐一排查发现并解决，“菊花残”现象逐渐消失了。 2009年年底那个寒冷的冬天，当一架发动机尾喷管造型和AL-31F完全不同的空军涂装的歼-11B出现在天空时，“太行”终于“行”了！一时间引起了 网上的轰动。2010年1月，歼-11B、“太行”和霹雳-12型空空导弹一同获得了国家科技进步特等奖。2010年5月，歼-11BS完成设计定型服 役。 随着歼-11B/BS批量装备空军和海军航空兵（目前已经装备6个旅/团，另有2个单位正在换装），“太行”的装机数量如今已经突破300大关。虽然由于 发动机藏在机体内部，难以判断具体改进了什么，但从外露的尾喷管外形的不断微调仍能明显看出，“太行”在生产使用中过程仍在不断改进。 回复 举报 源济 5万 主题 173 好友 147万 积分 超级版主 发消息 3# 发表于 2015-5-6 04:48 PM |只看该作者 也正是在这样的历练中“太行”继续进步着。通过对压气机等重要热端部件的技术攻关以及对生产工艺的严格把关，新批次的“太行”性能趋于稳定，其可靠性和出 勤率也渐渐追上AL-31F，已具备保障旅团级别大机群集体出动能力，为保障空军对国家重要战略方向的威慑起到了重要作用。 不过，让2005年就定型的“太行”在性能和可靠性方面和20多年前就开始交付我军的AL-31F发动机等量齐观，只能说是“亡羊补牢犹未晚”。从本世纪 初开始，俄罗斯“土星”和“礼炮”公司推出了两个系列的AL-31F改进型，分别是AL-41F1S/117S和AL-31FM/99M系列，后者已经开 始交付我军。 起飞重量增加的歼-10B/C系列改进型战斗机可以使用AL-31FM的单发改进型有效改善飞行性能，甚至歼-20也可以使用。未来随着苏-35的到来， 我国还将接触到带有矢量推力技术的AL-41F1S型发动机。但由于涉及到知识产权问题，我国生产的歼-11系列后续型号却难以装备这些改进型发动机。 由于舰载机对发动机响应速度有着很高的要求，而当时的“太行”在这方面还难以达标，因此歼-15从原型机到量产型仍使用AL-31F。如果歼-15未来使 用“太行”改进型，等于重复了当年歼-11B/BS的故事，这一点从歼-15S双座舰载战斗机正使用“太行”改进型发动机进行定型试飞得到了验证。 随着歼-11系列的型号发展逐渐深入，不仅歼-15S，双座多用途型歼-16、先进空优型歼-11D都呼唤更大推力的太行改进型发动机。通过引入单晶叶 片、合金粉末涡轮盘等先进航发材料和FADEC等技术，性能接近99M系列的“太行”改进型发动机近几年已经投入科研试飞中，并在新机上进行应用。 从2005年定型至今的10年历程，“太行”折射出的是我国航空发动机领域因缺乏完整设计流程经验而遭受的种种惨痛教训。回头看当初“设计定型”时的“太 行”不仅技术状态不稳定，厂家方面也没有做好生产高性能大推力涡扇发动机的准备，造成了装备进度严重滞后，还好已经挺过来了。 “太行”走过的这些波折，也将是涡扇-15等国产新型航空发动机研制中最为宝贵的一笔财富。而军队不惜用几乎整个第三代国产重型战斗机家族炼就“太行”的 决心，也说明即使遇到种种困难，对国产航发的坚持与信念依旧没有动摇。本期《武器的秘密》就到这里，明天《出鞘》我们再见！

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