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辉煌背后的艰辛路:那些年惨遭下马的国产航发

2017-07-28 军备圈

每每谈及中国航空工业,一个无论如何都难以回避的话题就是我们的航空发动机技术相比起欧美发达国家还有较大差距。同样,在航发领域,人们最常提及的一句话就是,“如果说航空工业是现代工业的‘皇冠’,那么作为飞机‘心脏’的发动机,就是‘皇冠’上的‘皇冠’”。

代表法国最高水平的M88中推力发动机

时至今日,能够自行研发导弹的国家有十余个,能从零开始研制战斗机的国家也有七八个。然而,能够独立研制先进大推力涡扇航发的国家,我们只用三个手指头就能数出来——美国、俄罗斯和中国。即使如英国和法国这样的“狠角色”,其当前最能拿得出手的也只是先进的中推力涡扇发动机,而非难度最大且综合性能最好的大推力航发。

歼20隐身战斗机预定将采用国产涡扇15大推力涡扇发动机

不过,虽说中国已跻身大推力涡扇航发俱乐部中的一员,但也只是刚刚解决了有无问题,尚不具备与美国或俄罗斯并驾齐驱的能力。“心脏病”并未根除,中国空中力量依旧于相当程度上依赖进口产品就是最好的证明,而我们也从未停止追赶世界先进水平的脚步。当然,问题需要直视,成绩更应肯定,今日歼10、歼11、歼20、运20等战机在空中的轰鸣声,离不开国产航发的保障。

在建军90周年之际,大家不妨随北京时间军事频道一起,回顾一下中国大推力涡扇航发的艰难发展之路:

以今日的眼光来看,涡扇5发动机的设计极为简陋

中国研发涡扇航发的时间并不晚,且技术水平起点也不低。不过,与很多人想象的不同,中国最早的涡扇航发——涡扇5诞生的时候,军方还并未完全看到涡扇发动机的优点。

在今天,任何对航发领域稍有了解的人都能“高明”地指出,涡扇发动机相比起涡喷发动机最直接的优点就是油耗低、总排气量大、总推力高等。但在涡扇5研制之初,中国空军最主要的目的就只是为了在一定程度上提升轰5轰炸机的飞行性能。况且在沈阳发动机研究所上马涡扇5的1963年,其时世界上绝大部分国家的喷气式战机使用的都是涡喷发动机(包括美军在内),涡扇发动机并非主流。

轰5轰炸机呈编队队形投弹轰炸目标

由于对国产涡喷6发动机并非很满意,且希望能够进一步挖掘轰5轰炸机的飞行性能,空军提出研制“轰5改”轰炸机的要求,其中的重头戏就是为轰5装备比涡喷6性能更好的涡扇发动机。

涡扇5发动机上有着明显的涡喷6发动机的影子

涡扇5是中国第一次尝试涡轮风扇发动机,在当时的技术掌握程度上,为减小风险,设计师选择的是技术跨度相对小的安全手法,即在现有涡喷发动机的基础上改进出一款涡扇发动机。于是乎,在去掉涡喷6的加力装置,在后部增加风扇和导流叶片,以及采用其他在当时较为先进的技术后,涡扇5就此诞生。相比起涡喷6,涡扇5的推力增加了约10千牛,油耗下降了30%。

涡扇6发动机出现后,中国空军对用涡扇5改进轰5的兴趣瞬间降低了

然而,涡扇5作为国产首款涡轮风扇发动机,其设计和技术都极不成熟,尽管曾有一台涡扇5被装在一架轰5上进行了多次试飞,但其暴露出了一系列在当时难以解决的问题,如涡轮温度过高、发动机形状布局不合理、空气阻力大等。更重要的是,当时的中国空军的胃口逐渐被与涡扇5同期研发的涡扇6发动机所吸引。为了避免在两个涡扇航发项目上重复投入,故军方做出了放弃涡扇5的决定。

涡扇6发动机曾被预定用在歼9战斗机和轰6轰炸机上

说起涡扇6,其最引人注目的地方就在于高得吓人的技术指标。涡扇6起步于1964年,代号910甲,当时涡扇5发动机样机尚未完成总装,涡扇6的全加力推力指标设定在了惊人的12.5吨,这是与今天我们耳熟能详的俄制AL-31发动机等同的推力。一方面,这说明军方对高性能涡扇发动机的渴望;但另一方面,其也是不切实际的“大跃进”思维的一种体现……

歼9战斗机方案之一的风洞模型,鸭翼布局和双垂尾很有特点

涡扇6发动机原计划分两个版本,无加力版将配备轰6轰炸机和国产客机项目,带加力版则被用于国产歼9战斗机上。由于初始性能设定过高,加上国内航发工业技术储备不足,故涡扇6发动机的研制历程长达16年,直至1980年才基本达到堪用程度。

强6攻击机模拟图,据称曾考虑使用可变后掠翼技术

然而在80代初期,空军装备体制发生变化,1982年时,歼9战斗机和强6强击机计划相继下马,作为其配套动力的涡扇6失去了使用对象……1983年7月,涡扇6发动机的研制工作全部中止,到了1984年初,研制计划被取消。不过涡扇6的研发并非白费力气,研制过程中, 我们开发出了15种新材料、8种新型附件、17种新型加工工艺、建立了许多实验和配套设施,为未来研制其他型号的国产航发提供了技术保障。

装配在运10上的涡扇8发动机

除了战斗机用涡扇发动机,中国也曾研发过“大飞机”使用的涡扇航发。事实上,中国人对“大飞机”的渴求与探索从未停止过,涡扇8发动机就是为其所研发的。

1972年,涡扇8发动机项目开研,工程代号为915甲。涡扇8是美制JT3D发动机的仿制型,如果说JT3D发动机的名气不够响亮的话,那它的军用版TF33系列肯定是名满天下的。普惠TF33发动机是在JT3D的基础上改进而来,最知名的用户就是B-52战略轰炸机。

美军B-52战略轰炸机

自上世纪50年代初首飞到今天,60余年的服役生涯中,绝大部分B-52装备的都是TF33系列发动机。可以说,中国空军当时的选型眼光还是相当毒辣准确的。

为了研制涡扇8发动机,上海市不仅招募和调派了一大批相关技术人员,还建起了多个研制单位和相关基础设施,如发动机加工厂,付出了巨大的努力。1982年4月27日,首架装有国产涡扇8发动机的波音707飞机升空试飞。至当年12月29日,在经过一系列试飞后,飞行员对涡扇8发动机作出了极高的评价,认为其工作状况稳定、安全系数高、故障率低。

运10和新型国产远程轰炸机项目纷纷下马,涡扇8顿时无用武之地了

到了这一步,应该说涡扇8发动机已经几近圆满,就差往国产大飞机上装了。然而就在1985年,国产运10和轰6轰炸机后继型这两个大飞机项目相继下马,涡扇8瞬间没了使用对象。和涡扇6一样,装配对象消失的涡扇8发动机在“苟延残喘”了一小段时间后,也不得不就此终止了。对于中国空军来说,这是一次极为遗憾的“擦肩而过”。

采用了国产航发的歼10与歼11战斗机编队

涡扇5、涡扇6和涡扇8,这三款涡扇发动机是中国对先进航发技术发起冲击的三次努力。尽管最终都未能结出果实,但它们留下的火种至今仍在发挥着余热。正因为有了这三款发动机的试制过程,我们才培养出了一批经验丰富的航发工程师,为后续型号的诞生打下了坚实的基础。涡扇10、涡扇11、涡扇12、涡扇13、涡扇15、涡扇18、涡扇20……这些或已装备部队,或仍然在研的新型航发都是在今天不可忽视的“后起之秀”。可以说,若没有中国当年对涡扇5、涡扇6和涡扇8的投入与尝试,我们绝难看到今日的巨大进步。


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