亚太军情观察 | 歼-20为何更换发动机?

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亚太日报评论员 张浩

近日有网络图片显示,我国新一代隐形战斗机歼-20似乎装备了国产发动机,而且型号直指WS-10太行系列发动机。判断的依据是发动机的尾喷符合太行系列发动机的特征,在外层的收敛片内部还有引射喷管,这是太行系列发动机的最大特征,而且其收敛片长度要比俄罗斯引进的AL-31F系列发动机要更短一些。

从图片上看,这款新的太行发动机还装备了锯齿形的收敛片,这样可以降低雷达反射特征,具有一定的隐身特征。

在早前曝光的歼20战斗机发动机尾喷管上也可以看见这种结构,不过歼20发动机一直是一个谜题,在早前测试的歼20战斗机中,发动机一直采用的是俄罗斯的AL-31F发动机和一种不知名的、尾喷为银白色的国产发动机,此后随着大量信息的曝光,可以判断出银白色尾喷为一层外套,将内部的发动机收敛片套住,以降低雷达红外特征。此后,歼20战斗机进入了小批量产阶段,通过对发动机尾喷的特征分析,判断为俄罗斯进口的AL-31F系列发动机。

然而就在歼20量产数量进一步扩大的时候,却忽然出现了换发的情况,这让人不得不深思其中的含义。

发动机是飞机的心脏,是飞机能够飞行的源泉。发动机对飞机的速度特性、高度特性、耐航性和加速性等各方面的飞行性能都有很大的影响,如果临时换发对于飞机的研发和生产都是不利的,从飞机设计的角度来看,对飞机发动机的基本要求主要有以下几点:1、推力的速度特性和高度特性好;2、耗油率低;3、发动机的重量轻4、发动机的外廓几何尺寸小;5、安全可靠、故障率低、使用寿命长、便于检查维护。此外还有噪、污染、经济性等。

引进俄发的权宜之策

就目前的公开信息可知,歼20战斗机早前装备的AL-31F系列发动机是一款俄罗斯研发的第三代发动机。之所以在我国最新一代战斗机上采用一款较老的俄罗斯第三代发动机,也是因为我国自身发动机技术不够成熟可靠的权宜之策,不过虽是权宜之策,但是选择AL-31F发动机也并不是全无理由的,从某些方面来说,这款发动机也是优秀的,特别是“泼辣性”。

1976年,苏联的留里卡设计局开始研制AL--31F发动机。消耗了10余年研发时间后,发动机在1986年该发动机研制达标,主要供应苏-27系列战斗机。

AL-31F发动机,全长4.92米,最大直径1.3米,重量1650千克,涵道比为0.6,总压比23.8,相对于其他三代发动机涵道比较高,可见是用来降低发动机巡航耗油率的;最大涡轮前温度约1392℃。全加力工作状态下最大推力13000千克,军用推力约7650千克,全加力工作状态下推重比达7.14(包括启动机等附件设备)、中间军用推力状态下推重比为0.6。发动机设计寿命为1000小时,最大使用寿命可达1500小时。

该发动机采用机械控制和电传控制相结合的技术,具有响应直接的特点,也就是我国飞行员常说的“泼辣”。发动机由小推力状态到最大推力状态时间不超过7秒,由中推到全推时间不超过2秒。该发动机即使在全加力工作状态下喘振裕度也能达25%,慢车状态下喘振裕度也达15%,较大的喘振裕度能保证飞机即使在各种复杂机动状态都能不喘振,不停车。

AL-31F发动机,性能是优良的,也因此得到了我国的投资,在俄罗斯以AL-31F发动机为基础研发了一款专供我国的99M2发动机,这款发动机融合了俄罗斯先进的机械设计和我国优秀的数字式控制技术,使得发动机实现了FADEC“全权限数字化控制技术”,进而实现了飞火推一体化。可以说这款发动机的采用,对于歼20战斗机取得优秀的性能提供了一个好的基础。

国产发动机的奋斗

但是歼20战斗机和歼10、歼15、歼11B以及歼16等战斗机一样,都在采用了俄发量产后,又返回来测试国产的发动机,这说明:首先,我国的发动机设计是达标的,是可以用于先进战斗机的,也就是堪用的;其次,我国一直在致力于发展国产的发动机技术,即使是技术上有暂时的问题,也不会直接放弃国产发动机的发展,即便是采用了俄发作为主力发动机,也会给国产发动机一个机会,以促进其发展;其三,全新的太行发动机做出了很大的改进,歼20采用太行和前段时间媒体曝出的太行推力增加到14吨的新闻是吻合的,正是因为有了更大的推力,且采用了数字式控制技术,太行拥有了和俄发竞争的优势。

资料图:中国歼20战斗机翱翔在空中的想象图

2012年开始,装备了太行发动机的歼11/歼11B系列战斗机就开始频繁的参加各种军事训练和演习,后来又有装备太行的战斗机参加了在新疆大漠举行的大型空中军演。细心的军迷们开始发现,太行发动机从外观上也出现了变化,这一时期,这种新的太行发动机开始被军迷们称为WS10A发动机,而此时普遍认为,WS10A发动机的无故障间隔时间为300小时,首翻时间1200小时,全寿命2000小时以上,已经达到了堪用的地步。于是,大量装备太行发动机的战斗机开始交付部队,我们也看到,这些飞机服役后参与了越来越多,越来越频繁的任务和训练。

2015年,装备太行发动机的歼11B战斗机开始在我国的防空识别区战备值班,标志着太行发动机完全具备了实战能力。在南海上空,正是装备了太行的歼11B战斗机,用多次高危的机动动作,逼迫了美国侦察机撤离,这也表明了军方对太行的信心,敢于拿出来亮剑。2016年11月的珠海航展上曝光,中国新的太行发动机,将会提高推力到14吨,在推力上,达到比肩俄罗斯117S的水平,达到了可以在五代机上应用的水平。

在控制上,将会采用新的全权数字化操作系统,改变以往的操作方式,提升了反应敏感度,为飞火推一体化打下了基础,根据沈飞人员的消息,14吨推力的太行发动机将会有300小时的无故障时间,900小时的首翻和1500小时的全寿命时间.应该说,升推后降低寿命也是可以理解的,太行发动机的总体性能上说,已经是一款先进的第三代大推力涡扇发动机了。也就是2015年,太行系列发动机开始装备在歼-10C、歼-16、歼15等新一代国产先进战斗机上,足见其技术的完善和发展。

2017年9月的今天,太行经过了多年的发展和变化,终于装备到了歼20战斗机上,证明这款发动机越来越成熟可靠了。另外,歼20采用太行系列发动机也说明,俄罗斯近年来伴随着经济的复苏和军费的增加,使得其空军订单猛增,俄罗斯发动机由过去主要供应外国用户转变为主要供应国内,这样的形势下,势必会影响到即将大批量生产的歼20战斗机顺利量产,因此我国依靠自己的力量避免了发动机“卡脖子”的情况出现,这一点也是非常重要的一个原因。

不论如何,国产的发动机以及安装到了歼20上,未来推力达到16吨以上的WS-15发动机还将会很快投入使用,届时我国的战斗机发动机技术将会实现对俄罗斯的反超,到那个时候,装备了WS15,具备了完整战斗力的歼20战斗机将会成为震撼世界的“空中猎手”。


作者简介

作者张浩,亚太智库研究员,《舰载武器》杂志评论员,资深军迷。

“亚太军情观察”作者均为资深军事记者和评论员,专栏紧扣全球军事热点和动态,为读者解析大国国防政策、地缘军事动向、国际军事技术、新型武器装备以及军事战略思想等。

(来源:亚太日报)

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