俄专家:发动机开发是最重要机密 比搞核武器还困难

俄专家:发动机开发是最重要机密 比搞核武器还困难

  本文原载于俄罗斯《军工信使》周刊2016年第33、34期,作者为俄罗斯国立人文大学地区学与外交教研室副教授马克西姆·卡扎宁。原标题为У
истоков великих
походов。文章介绍了中国国防工业领导机关的职能,主要制造部门的规模及产品,以及未来发展方向。译文为原作者个人观点,译介不代表认同其观点或证实其内容的真实性,请读者自行甄别。

  这样的例子很多。从上世纪30年代起,英国的航空工业就日渐失去了霸主地位,但英国的航空发动机技术却一直极为领先。美国、苏联、德国等工业强国的军机都曾经大量装备甚至部分依赖英国发动机,其中美国直到上世纪70年代还在用英国研制的发动机装备军机。英国的民用大飞机发动机至今仍是空客等公司生产的大飞机的标准配备。

去年11月,苏-57“第一阶段”AL-41F-1喷气发动机(Izdělije117)的研究,开发和测试结束。该发动机是Su-35S战斗机的AL-41F-1S(Izdělije117S)改进型,专为第一批新型俄罗斯多用途战斗机Su-57而设计。

  必须承认,中国人民解放军对购买俄罗斯直升机没有兴趣。军方同意自己设计师们的意见,陆军作战航空兵的未来在于速度和载重量更大的倾转旋翼机。中国人民解放军技术侦察部的军官们正在积极搜集美国“未来垂直上升”和“可行的先进燃气涡轮发动机”计划中的此类技术情报。(作者署名:知远战略与防务研究所)

  一位中国军事专家提醒说,受中国目前航空发动机水平落后现状制约的不仅仅是航空产业,还涉及到众多装备。比如在舰船领域,由航空涡轮发动机改装而来的燃气轮机已经成为了海军众多水面舰船的标准配备。在外军舰船中,从导弹艇到气垫登陆艇,从护卫舰到两栖攻击舰,大大小小的水面舰艇均装备了燃气轮机。这还没有算进常规潜艇用闭式循环燃气轮机等新概念未实用装备。如果一国燃气轮机水平过于落后,则该国舰艇的性能、设计布局等等方面都不可避免地会受到影响。同时,燃气轮机也在各种民用机械的动力中占有非常重要的位置。

涡扇19能否送FC31战机早日上舰

在开发过程中,AL-41F-1已经生产了38台发动机,其中30台直接用于飞行试验Su-57。AL-41F-1的主要优点是首次使用俄罗斯军用喷气发动机的数字控制单元。
AL-41F-1的“第一级”发动机旨在使Su-57在“推重,机动性和低检测性”之间实现出色的平衡。

数字控制单元也可用于开发苏-57的“第二阶段”Izdelie-30发动机。这些发动机可获得完全的数字控制,尤其是超音速,无需加力燃烧。根据目前的计划,Izdelie-30发动机的开发将持续到2025年

  • 但是第一次发动机安装和试飞计划在今年11月初进行。

根据俄罗斯报纸报道,开发人员和技术人员三班倒工作以满足商定的最后期限。但据称分包商存在无法履行其义务的问题。俄罗斯网站指出,如果出现持续性问题,可能会将Su-57的Izdelie-30发动机试验推迟到11月。

根据俄官方的说法,Izdelie-30发动机与AL-41F-1发动机明显不同,特别是新型涡轮机和完整的数字控制系统。Izdelie-30在没有加力燃烧室的情况下提供107kN的推力,在加力燃烧室时提供176kN的推力。这些发动机将使Su-57最高速度为2500至2600公里/小时,没有加力燃烧也能达2000公里/小时的速度,而且发动机机是全向推力矢量

俄罗斯航空材料研究所首席执行官卡布洛夫表达了喷气发动机开发的复杂性。
世界上能够生产喷气发动机的国家比拥有核武器的国家或那些将卫星发射到太空的国家更少。只有四个国家

  • 英国,俄罗斯,美国和法国 –
    拥有现代喷气发动机全面开发和生产周期的技术。

卡布洛夫说:“尽管做出了努力,中国仍无法生产现代航空发动机。中国科学家迅速复制了俄罗斯的Su-30MKK战斗机,但无法复制AL-31F发动机。因此,飞机发动机开发技术被保护为最重要的国家机密。这不仅涉及军事,也涉及民用航空“。

美国人在21世纪初为F-22A猛禽完成了第五代
F119-PW-100发动机的开发。但是开发始于80年代,这个概念于1991年获得批准,飞行测试于1997年开始,F-22A于2005年投入使用。可见研发五代机发动机有困难,确实比核武器困难。

F119-PW-100采用双轴布置,带有平面后喷嘴,带有双平面推力矢量。发动机长小于5.2米,直径1.2米。发动机重1800千克,涡轮前方的温度为1647℃(温度越高,发动机效率越高)。最大发动机推力为155
kN(根据某些来源,最高可达164 kN)。

配备F119-PW-100发动机的F-22A最高时速可达2410公里/小时,无需加力燃烧即可以高达1960公里/小时的速度飞行。
F-22A作战半径为760公里。总的来说,F119发动机已经飞行了500000小时,自2005年(自F-22A装备以来)已经飞行了20万小时。目前,共生产了195架F-22A飞机,共生产了500台F119发动机,其中187架是连续生产型飞机。

F-35的 F135
发动机基于F119推进装置,其开发于2007年完成。F135-PW-100发动机长5.6米,最大直径1.17米,重1.7吨,最大推力达到191
kN。

F-35A的最高速度为1930公里/小时,没有加力燃烧时可达1470公里/小时的速度。战斗半径为1400公里。

中国歼20的二期发动机WS-15,
是拥有正负25度可调节矢量尾喷的,正在研制中,装备还要一段时间。(作者署名:蜀中行讲武堂)

  中国专家迫切需要关于西方和俄罗斯(AL-41F、AL-51)先进发动机技术的资料。他们已经研究了俄罗斯AL-31和美国早期的F110-GE-129发动机,并获得了关于F100-PW-229、F110-GE-100、F110-GE-134
和F118-GE-100发动机的大量资料。美国情报部门证实中国网络专家的目标是获取装备F135-PW-100涡喷发动机的F-35“闪电II”飞机的信息。据中国专家评估,美国正是要在F135发动机的基础上为未来的B-21战略轰炸机(将取代B-52和B-1B)研制发动机。获得F135和F119的设计资料可以研制出国产WS-15发动机(最大加力推力为18000公斤)。
这种发动机将被安装在第五代歼击轰炸机和短距起降飞机上。

  上世纪80年代,中国开始研制新一代战斗机用涡扇发动机,将其编号为WS-10发动机。2005年,WS-10发动机研制成功,中航工业将其命名为“太行”。根据不同需要,WS-10正在发展一系列改进型。据悉,WS-10“太行”发动机已经在国产歼-11战斗机上做了试验。

据俄罗斯塔斯社4月23日报道,苏-57战斗机第一阶段发动机AL-41F-1已经投入批量生产。2018年11月开始,留里卡设计局开始向厂商发送设计图纸文件,开辟生产线,进行批量生产,这表明AL-41F-1发动机已经设计定型,苏-57的瓶颈问题解决,即将大批量装备。

  中国专家也对俄罗斯直升机所用的燃气涡轮发动机技术感兴趣,因为最近二十年在该领域对欧洲和美国的依赖较大。例如,中国主力武装直升机——武直-10——装备了美国普&惠公司的PT6C-67C发动机。考虑到俄罗斯空天军在叙利亚境内的战绩和卡-52“短吻鳄”直升机VK-2500发动机的可靠性,中国专家计划购买一批该型发动机,或开始联合设计研制。

  制约众多装备发展

为俄罗斯隐形战斗机Su-57配套的AL-41F-1发动机开始量产,这么重大的事军迷都没反应吗?

  在今年关于为第五代歼击机发动机研制成功新型合金的消息得到证实之后,中国航空发动机公司被列入国防工业关键企业。众所周知,美国F-22A所采用的F119-PW-100是中国设计师的方向标。

  专家由此得出结论,随着中国工业体系实力的不断增强,中国的航空发动机产业肯定能够取得突破。当然,这需要政府部门持之以恒的投入、科研人员的努力和一定时间的工业积累。

  D-30

  最后,仅仅有优良的设计和理论上的材料还不够,还要能将材料制造成所需的零部件,并将这些数量、种类繁多的零部件组装成发动机。这样的加工组装工作,涉及从冶金到机械制造和加工等一系列部门。

  近日,美国《外交政策》杂志刊发了一篇题为《中国为赶上西方军事水平所需要的技术》的文章。该文总体立论乏善可陈,无非是在“中国威胁论”的预设前提下炒作中国的所谓“间谍威胁”,以及中伤中国企业和国外高科技企业的技术合作。不过值得注意的是,文中也提到了中国企业在航空发动机领域与国外公司的合作,如加拿大普惠公司向中国出售能够用于直-10武装直升机发动机控制的软件;美国通用电气公司与中航工业的研发合作等。这再度让人想起了航空发动机这个中国军事工业的“老大难”问题。

  随着近年来中国航空工业取得的巨大进步,中国的航空发动机制造水平也日益受到人们关注,“中国在歼-11战斗机项目中遇到一些问题,包括无法保障发动机可靠性和寿命的问题”等报道不时见于报端。

  毋庸讳言,中国航空工业取得巨大进步的同时,航空发动机与国外发达国家相比确实还存在一定差距,某些航空装备尚需依赖进口发动机。

  自从苏联解体以后,俄罗斯经济长期不振,这不可避免地影响到该国工业总体水平的提高。已有俄罗斯媒体警告,俄航空工业正面临着严峻竞争。但尽管如此,俄罗斯仍然有能力推出很多性能优良的航空发动机。

  主要装备机型:苏-27系列战斗机 歼-10战斗机

  F119-PW-100最显著的特点有两个。一是该发动机实际上是第一种推重比大于1:10的发动机。这样强劲的动力没有让F-22的最高速度达到米格-25华而不实的3马赫,却让其拥有了超音速巡航性能,即在不开加力的情况下也能超音速飞行。二是该发动机喷口安装了矢量推进转向装置。这让F-22具备了短距起飞的能力,并大大有助于F-22的机动性。

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