- 俄罗斯军事特稿:俄空军如何打造强大心脏!
- 2014-10-21 7:27:30 字数:3178 中俄资讯网www.chinaru.info 中国国防报
苏35和T50的配发117S发动机。
发动机相当于战机的“心脏”,“心脏”不好,其他性能都免谈。据报道,俄罗斯日前表示将对米格-31战机进行新一轮的修理和升级,主要是针对其配装的D-30-F6发动机进行改进和升级,以提供更强的动力、更高的燃油效率和可靠性。外界称,俄罗斯选择对一款元老级发动机进行升级固然可喜,但也再次彰显俄罗斯航空发动机工业所面临的尴尬。实际上,近年来俄罗斯空军战机事故频出,其问题都在于发动机;另一方面,俄罗斯的发动机广泛出口中国等国家,那么,俄罗斯的发动机工业如何?俄罗斯空军如何打造其强大的“心脏”?
两款经典军用发动机
D-30发动机:老当益壮,尴尬频出
D-30发动机是俄罗斯发动机制造商AVIADVIGATEL研制的两轴低涵道比涡扇发动机,长4.836米,直径1.46米,发动机干重2305千克,采用3级低压压气机,11级高压压气机,2级高压涡轮和4级低压涡轮,总增压比17,标准推力103千牛。非加力版本的D-30KP和D-30KU分别为图-154M客机、伊尔-86客机和伊尔-76MD、伊尔-76TD重型军用运输机提供动力。而超音速加力版本的D-30-F6发动机,加力推力达155千牛,配装了米格-31截击机。作为一款以高空高速性能著称的战机,米格-31总共装备了两台D-30-F6发动机,单台最大推力达14600千克,不过该机近年来事故频发,也与其选用的D-30-F6发动机故障不断密不可分,可谓“成也萧何败也萧何”。
值得一提的是,D-30发动机和中国颇具渊源,西安飞机制造公司的轰6K“战神”轰炸机和目前正在试飞的运-20“鲲鹏”大型军用运输机的原型机均采用了该型发动机。然而,作为一款服役近40年的涡扇发动机,D-30发动机的性能指标已经远远落后于时代要求,其推重比较低,耗油率偏大,可靠性偏低,噪声大和排放严重等缺点越来越突出。目前,D-30发动机正在逐渐被其它型号取代,如伊尔-76的最新改进型伊尔-476采用了和D-30同一公司研发的PS-90高涵道比涡扇发动机。俄现役图-204、图-214、伊尔-96客机也选用该款发动机。中国作为D-30最大的潜在购买商也正快速推进WS-20高涵道比涡扇发动机的研发,希望能在运-20服役时满足其动力需求,目前已进行高空试车并进展顺利。如此一来,作为元老级的D-30还将承担为米格-31改进型提供动力的重任,可谓“老骥伏枥壮心不已”,也反映了俄罗斯航空动力工业乏善可陈,发展缓慢的现状。
AL-31FP矢量涡扇发动机。
AL-31F:俄现役战机的主流配置
除了D-30之外,AL-31F是俄罗斯现役战斗机采用的另一款主流发动机,也被大量出口,其出口改型为AL-31FN。
AL-31FN目前由俄罗斯著名航空发动机制造骨干企业之一“礼炮”公司生产,中国大量进口了俄罗斯的AL-31F系列发动机,为歼10和歼11两款国产战机提供动力。
AL-31F发动机是由俄罗斯“留里卡-土星”科研生产联合体研制的带加力燃烧室的涡扇发动机。该联合体前身是留里卡设计局。1976年留里卡设计局在AL-21基础上开始研制AL-31F发动机。1985年该发动机研制达标后,成为俄罗斯现役战斗机的主流配发,广泛装备到苏27、苏30、苏33、苏34、苏35等苏霍伊系列战斗机上,是苏联空军的绝对主力,也是俄罗斯航空出口的拳头产品。
AL-31F的结构形式是双转子加力式涡轮风扇发动机。推力范围为加力推力122.5千牛,中间推力76.2千牛。AL-31F有一些改进型,包括带矢量推力喷管的改进型AL-31FP,另外为使AL-31F能在单发飞机上使用,“礼炮”公司推出了AL-31F的改型发动机AL-31FN。AL-31F发动机推力较大,推重比大于8,耗油率适中,采用模块化设计和制作的先进理念,其可靠性和维修性均十分出色,被认为是一款优秀的第三代军用涡轮风扇发动机,目前在现役航空战斗机中被广泛应用,预计该型号的改进型发动机直至2025年左右仍可在国际军机发动机市场中占有一席之地。
俄罗斯伊尔-76运输机装备D-30KP3发动机。
航空发动机工业“三足鼎力”
上述两款发动机D-30和AL-31F分别是俄罗斯军用运输机和战斗机配套发动机的典型代表,而其各自的生产商和研发商也是俄罗斯航空发动机工业的主体,三家公司均具备从发动机的概念设计、初步设计、雏型件研发到零部件制造、组装和测试等全套技术能力,承担了俄罗斯最主要航空发动机的研发、生产和改进任务。其中“礼炮”公司和“留里卡-土星”公司是从开发设计到终端制造的最具垂直整合实力的航空发动机工业集团,前者也是当今俄罗斯规模最大的航空发动机生产制造企业。三家公司的产品相互交叉又各有侧重,以AL-31F发动机为例,当前,“留里卡-土星”公司主要负责AL-31F发动机的生产和维护,并在其基础上推动第五代战斗机的发动机AL-41F的研发。该公司采用AL-41F的新技术对AL-31F进行改进而来的117S发动机,目前已安装到苏35战斗机和正在进行试飞的五代机T-50原型机上。“礼炮”公司在AL-31F的基础上推出了AL-31FN和推力矢量型AL-31FP发动机,以及增推改进型AL-31F-M1发动机。目前,该公司主要负责AL-31FN/FP和AL-55发动机的生产和维护,以及AL-21F和R-15B-300发动机的维修。
与前两者在战斗机发动机上面集中资源进行突破不同,D-30发动机的制造商AVIADVIGATEL联合公司主要负责运输机发动机的研发和生产工作,目前主要从事D-30和PS-90发动机的生产和维修,并积极推进新一代高涵道比涡扇发动机PD-14的研发,目前已完成了绝大部分细节设计,并已开始制造发动机原型机的部件和系统。
航空发动机工业的大整合
俄罗斯航空工业三足鼎立的局面并非顺其自然的结果,而是经过俄罗斯政府大手笔改造而来。上世纪90年代苏联解体之后,在很长一段时间里,俄罗斯航空发动机行业竞争力非常低,许多在传统意义上具备一定优势的大型制造公司在不良的竞争环境中逐渐丧失优势,技术逐渐落后于西方先进水平。
为了挽救本国航空工业,普京上任之后于2007年8月签署了《关于成立联邦国有独资企业燃气涡轮制造科研生产中心“礼炮”》的1039号俄联邦总统令,正式开始了俄罗斯航空发动机行业的一体化整合。俄罗斯航空发动机行业据此组建了四家控股公司,其中两个负责研制生产战斗机使用的大推力涡轮风扇发动机,从而形成“礼炮”和“留里卡-土星”公司在俄第五代战斗机发动机项目中两强争霸的局面。另一方面,俄罗斯选择对仍存在改进空间的现役先进战机进行潜力挖掘,以提高发动机动力性能为主要目标,分阶段进行改进和提升以提高作战能力。具体措施如:增大发动机风扇流量和改善燃烧室燃烧质量、采用高增压比、高涡轮前温度和低涵道比等措施,实现战斗机作战性能的逐步提升,而经过这些整合手段,俄罗斯军用大推力涡扇发动机行业逐渐形成“三足鼎立与两强争霸”的局面。
近年来,俄罗斯的航空发动机工业逐步出现回暖的趋势,形成了以“礼炮”公司主导的“99M”和“留里卡-土星”公司主导的“117”两个第五代航空发动机研制计划,并已形成阶段性成功的基本产品如99M1和117S发动机。俄罗斯对航空动力产业的重组和整合之路反映出俄罗斯航空工业发展思路的转变和诸多俄罗斯航空制造企业的生存、变革与发展之道。随着中俄两国在航空领域的深入合作,俄罗斯航空产业的发展脉络无疑给我国航空产业发展提供了可供参考的经验和教训。
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