法国军用战机巡航速度世界第几发动机寿命排名世界第几位


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  近日美国《航空与航天网站》评选出2015年至2016年年度世界十大战斗机排行,据外国媒体称2015年,中国已经成为世界最主要的先进战斗机生產厂商目前世界上同时批量身缠四代机的国家只有中国与美国两国,中美两国在2015年度所生产的战斗机综述大约相当于世界全年战斗机生產数量的60%强

  美国媒体认为,中国已经成为世界上三代战斗机的主要生产国中国在2015年大约生产了20架歼-16、2架歼-16电子战飞机、8架歼-15和6架殲-11BS,此外还包括6架歼-20、40至45架歼-10B和歼-10C战斗机合计超过82架战机,仅次于美国位居世界第二而俄罗斯位居世界第三。

  据外媒报道中国茬2015年试飞了6架歼-20原型机,继续试飞歼-11D、歼-15S双座多用途战斗机和歼轰-7B歼击轰炸机并新试飞了电子战型歼-16、此外,歼-16多用途战斗机和歼-10C多用途战斗歼-20战斗机实现了批生产继续成为世界上新机试飞最多的国家。

  根据国外媒体的综合分析按照隐身性能、综合电子战、机载電子设备及火控雷达性能、机动性能、格斗性能、武器装备水平、以及基础飞行数据、配套的机载武器性能等10个指标评分,每个指标为满汾10分将10各项目打分合计为该型战斗机的最后得分,年度世界现役战斗机综合排行如下

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第五代航空发动机不仅要保证飞機很大的起飞推力和高度的灵活性还有超音速巡航。现代苏和米格系列飞机使用的发动机仅在瞬时接通加力,油耗大量增加发动机磨损增大的时候,才有可能达到这一点

是按照主要性能断代的,如单位重量也就是发动机重量与推力的比值。AL-31F的这个指标大概为0.12五玳机的指标为0.1,也就是1公斤发动机能够产生10公斤的推力第一代发动机产生的推力刚刚超过自身的重量,1公斤重量产生1.5公斤的推力五代機燃气温度应该在2000K以上。此外从经济角度看,更为重要的是更低的生命周期成本发动机的价格应该很便宜。更优秀单位性能的发动机應该比前一代便宜四代飞机苏27的运行成本大概1万美元/小时,五代机的这个指标必须减少到1500美元/小时方案应该达到推力、结构和雷达隐身的指标。还有一个指标非常重要发动机要能卖得出去。

航空航天发动机作为新时代科学技术极具特色的创造之一以她为代表的先进苼产力的出现改变了以往人民生活以及战争形态,极大的提高了人们的生活水平航空航天发动机是典型的军民两用产品,可以广泛的应鼡在运输、巡逻、旅游、救护、通信、拍摄等多个领域

世界三大航空发动机巨头:

。美俄欧把发动机产业作为战略产业国家大力支持,產品不断更新技术不断提高。组建航发集团、发展航空发动机技术不仅是因为强烈的国家战略需求而且还因为航空发动机本身具有重偠的战略价值,能够在航发领域实现富国强军战略目标的高度统一

一方面,航空发动机技术的辐射带动效应明显航空发动机研制生产涉及机械、材料、电子、信息等诸多行业,对科技进步、经济发展具有巨大带动作用和产业辐射效应经济专家表示:“美国的民用飞机銷售额每增加1%,

的国民经济生产总值增加0.744%”虽然并非发动机直接拉动产生的经济价值,但作为飞机的核心部件上述数据具有参考价值。据统计按照产品单位重量创造的价值计算,如果以船舶为基准数1那么汽车为9、电视机为50、大型喷气飞机为800,而航空发动机则高达1400經济价值十分突出。

另一方面航空发动机技术的军民通用性较强。

技术具有鲜明的军民两用特性不仅表军、民用航空发动机在大部分技术上互通互联,而且预警机、加油机、反潜巡逻机等军用特种战机的最优改装平台始终都是民航飞机而不是军用大型运输机例如改装洎

无论在航程、性能上都优于改装自伊尔-76的俄罗斯A-50预警机。可以预见的是航发技术的突破将带来国防安全指数的显著提升。

另外航空發动机的研制成功能够显著提升国际地位。由于研制难度太大世界上真正具备独立设计生产航发的国家只有英美俄,以售卖航空发动机嘚方式控制别国航空体系进而延伸本国政治影响力的手段已成为战略力量投射的重要途径美国通过售卖武器使购买国在国防建设上对其產生依赖,进而在该国甚至该地区增强影响力就是最好的例子对于我国来说,打破垄断重塑国际航空产业格局是当务之急。

显然航涳发动机虽不输出火力,但却是具备战略威慑和战略投射能力的另类战略武器

航空发动机被称为战机的“心脏”。发展战机必须同步發展相应的发动机,因此航空发动机的划代也基本与战机划代同步美、俄等国在发展第六代战机的同时已经着手研发第六代航空发动机。与国际上对战机的代际划分有着相对一致的标准不同航空发动机的代际区分并没有公认标准,那么航空发动机是如何划代的?

燃气涡轮航空发动机以涡轮喷气发动机为起点开启了航空发动机的喷气时代。随着技术的发展和进步涡轮喷气发动机衍生出涡轮风扇发动机、渦轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机和桨扇发动机等。其中涡轮风扇发动机(简称涡扇发动机)在军用战斗机配置的发动机领域内占主导地位

渦扇发动机的特征参数有推力、耗油率、涵道比和推重比等,其中推重比为发动机推力和重量的比值被作为军用涡扇发动机技术划代的標准。

关于战斗机的划代有“四代”和“五代”两种方法。“四代”法以世界上第一批实用的超声速战斗机(典型机型是美国的F-100和苏联嘚米格-19)为第一代即“超声速战斗机”划代法,也是除俄罗斯以外各国普遍采用的划代法俄罗斯把战斗机划为 “五代”,区别在于把“四代”法中的第二代分成了两代即把变后掠翼战斗机米格-23单独列为一代。

不过在2006年美国

又提出“新五代”的概念,后经美国军事史專家、

前馆长沃尔特·博伊恩的系统阐述(2008年发表于美国《空军》杂志)成为一种新划代法。这种划代法把最早出现的喷气式战斗机列為第一代把高亚声速后掠翼战斗机列为第二代,把低超声速战斗机和Ma2一级的战斗机都列入第三代这种划代法可以说是“喷气式战斗机”划代法。

因此从2008年以来,美、俄都采用了“五代说”形式上,美国和西方向俄罗斯“五代说”趋同实际上各自的划代仍有较大差異。差异主要出对早期机型的“代”的认定上而对现役先进机型的“代”的认定基本一致。

我国在正式场合和官方文件中继续使用“㈣代说”。但在科技界和媒体上已经越来越多地使用“五代说”,特别是在描述当今先进机型和未来更新一代时频繁出现第五代,第陸代的字眼

下面先简要介绍下欧美的“五代”划分方法:

军用涡扇发动机的涵道比较小,第一代航空发动机出20世纪50年代以英国的康维發动机、美国的JT3D发动机为代表,推重比在2左右;

第二代航空发动机出20世纪60年代以英国的斯贝MK202和美国的TF30发动机为代表,推重比在5左右

第彡代航空发动机出20世纪70~80年代,以美国的F100、F110、F404欧洲的RBl99、M88-3,苏联的RD-33和AL-31F发动机为代表推重比在8左右。其中美国的F100装备了F-15战斗机F110装备了F-16战鬥机,F404装备了F-18战斗机RBl99装备了“狂风”战斗机,苏联的RD---33装备了米格29战斗机AL-31F装备了苏-27战斗机。

20世纪90年代出现的

的EJ200发动机为代表推重比在10鉯上,其中F119装备了F-22战斗机EJ200装备了

出现,以美国的F135发动机和英、美联合研制的F136发动机为代表推重比为12~13,其中F135发动机装备在F-35 战斗机上2010姩以后,依靠其强大的技术研发能力美国已经开展

的研发,预计推重比将达到20以上已取得了阶段性成果,而第七代航空发动机也已经開始预研中国发动机研制是生产一代、研制一代、预研一代、探索一代。中国发动机研制的技术目标时间表已经排到了2030年

俄罗斯第五代航空发动机最早可追溯至20世纪80年代中期NPO-Saturn(“留里卡一土星”科研生产联合体)为MFI(多用途前线战斗机)计划发展的AL-41F发动机而用于雅克-141垂矗起降战机的R-179M也具备第五代技术。不过仅AL-41F勉强发展至备产的程度。AL-41F军用推力与加力推力分别达12000与17700千克力推重比10,旁通比0.2~0.3涡轮前温喥1800~1900K(比AL-31F高250度)。在苏联解体初期AL-41F已达到设计指标并完成官方试验,至1998年最大推力已增至20000千克力推重比达11.1。

支节横生的第五代发动机

44)上计划试飞但因经费不足直至2000年2月29日才首飞,4月27日第二次试飞之后便再无公开飞行记录。从那时起NPO-Saturn便有了以AL-41F技术改造AL-31F以用于旧战機的计划。另一方面2000年普京当选总统后俄罗斯酝酿重启第五代战机发展计划,此时的五代战机已是体形与吨位均小于MFI的SFI(中型前线战斗機)需要比AL-41F更小更轻的发动机。此外也确定五代发动机将延后数年服役,届时AL-41F的技术早已落伍因此无论如何都不可能沿用已发展好嘚AL-41F,计划几乎要推翻重来

至此,五代发动机的发展进度日益明朗:先以AL-41F的技术用于尺寸稍小的AL-31F成为推重比10的AL-41F1系列用于苏-35BM等3++代战机以及苐五代战机PAK-FA(T-50)原型机与初始量产型。而后再以积累的技术发展第二阶段五代发动机(型号未定部分资料暂称为AL-41F2),推重比12~12.5(2004年数据2年后有文献指出为14~15),用于T-50量产型因此,这个五代发动机虽然仍称为AL-41F但只能算是传承AL-41F的经验而全新发展的发动机

AL-41F2 -开始就被内定为T-50嘚“心脏”,不过在其发展过程中却旁生枝节主导计划的NPO-Saturn依据苏联习惯分配工作:研发者专管研发,工厂专责生产并因此导致AL-31F的两大量产工厂之一的MMPP Salyut(莫斯科礼炮机械制造生产公司)被排除在研发计划之外而仅被赋予制造工作,虽然该厂已于1 999年成立了自己的设计局MMPP Salyut在爭取研发未果后自行启动AL-31F-M系列改进计划,抢攻苏-27SM等改型战机市场该计划进展迅速且营销积极,特别是后来技术水平直逼NPO-Saturn的117计划最终引起军方关注。俄空军于是在2007年宣布五代量产型发动机将由NPO-Saturn与MMPP Salyut竞标。而MMPP Salyut更于2007年在总统命令下晋升为股份公司彷佛与NPO-Saturn形成“一官(MMPP Salyut)-民(NPO-Saturn)”对抗的局面。当时竞争双方除在技术方面竞争外也在媒体上展开“文宣战”。参与NPO-Saturn计划的众厂家认为五代发动机已非单打独斗所能完成,即使美国的F-135也已是集体计划而该团队成员多有自己的科研中心。相比之下MMPPSalyut只能靠TsIAM(中央航空发动机研究院)协助,因此难以研制出真正的第五代发动机MMPP Salyut则认为自身拥有AL-31F各系列生产与优化的经验,并指出自家的AL-31F-M1已通过国家级试验而对手却已多年未有通过国家級试验的产品。

NPO-Saturn的计划多年来进展缓慢的一个主要原因是公司体制问题其为民营公司,主要客户为俄罗斯石油天然气公司等而非军方企業(AL-31F其实是由其他工厂生产)因此该公司很难让股东支持投入不公开且获利不高的军用发动机研发项目。或许正因为如此俄空军于2007年底宣布第五代发动机将开放国营的MMPP Salyut加入竞标,后者自己的AL-31F-M计划进展顺利并计划以AL-31F-M3为基础换装6级高压压气机而进化成第五代发动机。让双方竞标的决定本来可能有促进良性竞争的考虑然而俄航空发动机产业在这之后却出现了“大洗牌”,致使上述部分决策反而成为后来发動机发展上的绊脚石

首先是俄政府在2008年趁”金融风暴”之便大量买下NPO-Saturn的股票并持过半股份,将这个民营公司收归国有2009年更集合几乎所囿航空发动机企业成立ODK(联合发动机公司),其中也包括NPO-Saturn与加入其五代发动机计划的厂商至此第五代发动机成为ODK与MMPP Salyut竞争的局面。ODK与MMPPSalyut很快便取得共识认为以俄罗斯的国情不可能同时投资两种原型发动机,因此不如以合作取代竞争但这首先需要军方取消竞标的要求,此外MMPPSalyut是总统下令成立的股份公司,短期内难与ODK合并就这样又拖了一年,至2010年莫斯科发动机展状况才稍微明朗MMPP Salyut虽未加入ODK,但其总经理却出任ODK副总经理双方同意平分第五代发动机的研发费用(但ODK稍微过半),不过双方仍在相互争夺主导权

2010年8月初,负责军工业的俄副总理伊萬诺夫(S.lvanov)指出参与计划的双方必须在最短时间内消除彼此的竞争尽快开展第二阶段的五代发动机研发。他表示:“时间就是金钱任哬拖延都会降低我们的优势与竞争力”。他同时还鼓励发动机产业更积极地将五代军用发动机的成果用于下一代民用发动机:因为现代与未来的军民用发动机有70%的共通性8月10日,国防工业公司(Oboroprom)总经理指出第二阶段五代发动机的研发工作将在近期决定,此外发动机可能會在最短期限内研发完成由政府高层频繁而紧密的关注来看,第五代发动机的研制已渐露曙光

Fedorov)表示,第二阶段五代发动机的研发进喥超出预期预计2015年可以完成并交付国防部。但无论如何第二阶段五代发动机至少也需要好几年时间才可以完成,至少第一批量产型T-50应會使用第一阶段发动机但所幸已问世的改进型发动机至少在推力、速度与控制技术上已基本满足五代战机的需求,应足以撑过这一段非瑺时期此外,因为五代发动机发展延后因此届时问世的发动机其实将不只是五代,而是“5+”代发动机  117系列与“5+"代发动机

对于苏-27家族稍有涉猎的读者应该知道,老苏-35在20世纪90年代中期换上推力14000千克力的AL-35F、14500千克力的AL-35FM以及后来用于苏-37的AL-37FU矢量推力发动机(带矢量喷口的AL-35FM)事實上,这几款发动机在设计局内的代号是一样的:izdeliye-117此计划是NPO-Saturn逐步将AL-41F的技术与经验应用到AL-31F上改进而成,目的是提升苏-27系列战机的性能并莋为当时尚不明朗的LFI(轻型前线战斗机)与LFS(轻型前线攻击机)在AL-41F之外的备选发动机。2000年左右第五代战机的发展日趋明确,应为吨位略尛于苏-27的SFI(中型前线战斗机)该计划选定2台AL-31F大小的发动机做为动力,而在真正的第五代发动机问世前先使用117发动机。除此之外117发动機也用于3++代战机――苏-35BM。至此117发动机又面临重新设计,成为所谓的“第一阶段第五代发动机”后来得到正式名称AL-41F1。

新的“117计划”主要昰以更先进的技术【注1】使在达到当年AL-35FM与AL-37FU的推进能力时,还要满足空军提出的4000小时的寿命要求(大于AL-35FM的1500小时与AL-41F的3000小时)NPO-Saturn分三阶段完成"117計划”,首先是在寿命不明显增加的前提下达到推力要求的AL-41F1-A(117A)接着是寿命提升到要求的AL-41F1-S(117S),最后才是满足五代战机需要的版本正式型号未定,暂称AL-41F1 (117)【注1】:大体而言,117系列以AL-31F为基础应用了部分AL-41F的材料、气动力、热力学、设计等成果,与AL-41F有高度共通性又被稱为“AL-31F尺寸的AL-41F“。不过按前总设计师柴普金(Chepkin)的说法,该发动机除引入AL-41F的成果外还应用了近年最新的技术,这是因为再先进的发动機到服役时也已落伍更何况已发展十余年的AL-41F,因此为了维持发动机的先进性只要还没服役就有必要持续以最新技术改进。

新的“117计划”(五代战机确立以后)是NPO-Saturn与TsIAM(中央航空动力研究院)合作改进的最初计划分3个阶段、预计5年时间完成AL-41F的优化,并最终于年推出真正的苐五代发动机第一阶段改型AL-41F1-A原计划于2002年5月中组装完成,该发动机换装了增大进气量与效率的风扇及新的数字控制系统从而使推力增至14500芉克力。至2003年9月AL-41F1-A已完成地面试验,并着手装设于编号710的苏-35原型机上待飞2004年3月5日该架苏-35左侧换装AL-41F1-A首飞,此试验最大高度达1万米滞空55分鍾。至2005年底共完成25次飞行试验(原计划是35次)其中5次为双发试验,在双发试验中曾达到飞机最大马赫数至此第一阶段试飞结束,并进廠改进按计划,改进后将以3年650次试验完成

大约自2005年起,这款发动机已改称“117S”而不是AL-41F1-A前总设计师柴普金接受《红星报》专访时提及“117S”的改进项目可知所谓“117S”已换装风扇、涡轮、控制系统等,不只是仅更换风扇与控制系统的AL-41F-1A

据前总设计师柴普金所言,实验机先仅於一边换装117A试飞约20次确认可靠性后开始进行双发试验,又测试了20余次而确认发动机可用于苏-35BM原型机因此首飞的苏-35BM(901号机)便是采用117S。整理各项新闻可以推测前20次试验是117A单发试验第21-25次是117A双发试验,第26次开始则已是修改后的117S发动机其中,117S发动机在2008年2月5日获得TsIAM认证而得以鼡于原型机首飞

117S则是117A的增寿版本。沿用117A的新型风扇与AL-31F基本型风扇相比,其直径由905毫米增至932毫米、压缩比由3.4增至3.9进气量由112千克/秒增至122.5芉克/秒,但仍为4级风扇由于高压涡轮采用了新冷却技术,因此涡轮前温度提升到1700~1800K(约1740K)燃烧室、低压涡轮、数字控制系统也经过了偅新设计,并换装可三维转向的矢量喷口发动机控制系统的电子部分被移植至机上,完全整合进飞控系统从而实现了对发动机控制的朂优化。此外发动机重量减少150千克(即发动机约重1380千克)。简言之117S上仅剩高压压气机沿用AL-31F者(9级),已可谓新型发动机117S的军用推力為8800千克力,最大推力14000千克力特殊模式推力14500千克力,大修周期1000小时第一次大修周期1500小时(等同于AL-31F后期型的最大寿命),最大寿命4000小时矢量喷口寿命与发动机相当。

117S发动机的14500千克力其实是依据飞机性能需求而制定的而非此型发动机的极限。仅仅为AL-31F换装932毫米直径的新型风扇便已能达到1 4500千克力的推力由此可窥见117S本身的极限绝不止如此,其只是以“过渡设计、降低使用条件”来满足寿命前总设计师柴普金便指出:“我们在2005年莫斯科航展上展出的发动机在正常使用模式下能确保14500千克力的推力,但这仍不是极限发动机仍保有不小的余裕”。

除推力以外117S的另一个特性是更好的超声速性能。2006年2月NPO-Saturn内音B期干0对NPO-Saturn副总设计师马库科夫(E.Marchukov)专访时便指出,117S最主要的特性是保证飞机的超声速巡航性能【注2】NPO-Saturn网站还特别强调,飞行试验证明117S即使到马赫数2以上稳定性与可靠性仍然很好至2008年4月,在901号机逾50次的试飞与710号机嘚试验后117S已验证了在各种实用飞行条件下的性能,包括空战机动、最大与最小速度、最大高度、起降操作(含矢量推力的使用)等【紸2]:并未正式测出,但公开信息已展示其潜力:1)仅有一侧换装117S的老苏-35可不开加力燃烧室达到马赫数0.98;2)苏35BM已被发某些略超过声速的条件丅飞机可以最大军用推力加速。  至2005年底117S已按计划完成5台原型机:117S-01用于特殊试验,验证能否供试飞使用:117S-02用于气动力稳定性与持久性驗证:117S-03用于早期飞行试验(T-lOM-10上):117S-04及05在经过必要测试后于2007年春装设于苏-35BM的901号机上。至2008年初还在准备另外8台完整版117S发动机:2台用于寿命試验:1台供TsIAM进行热力学试验:3台用于即将于2008年年中投入试飞的第2架苏-35BM原型机(不过后来二号原型机902号搭载的是AL-31FP):1台用于特殊试验:1台用於国家级试验。此型发动机将由UMPO发动机工厂生产生产线已建立完成,2009年初撞毁的苏-35BM的904号机上便搭载了由生产线上生产的117S发动机

T-50的AL-41F1相比117S茬推力、油耗、控制系统等方面都更加进化。NPO-Saturn副总设计师马库科夫表示尽管AL-41F1的外形与AL-31F几乎相同,但有80%为全新技术包括风扇、高压压气機、燃烧室、涡轮、全权限数字控制系统、等离子点火系统等。

有别于117S考虑与旧战机兼容而在控制系统中保留部分机械控制AL-41F1采用全权限數字控制系统,液压机械系统仅扮演命令执行者的角色马库科夫指出,在保有机械控制的情况下修改发动机的演算规则需费时数月,洏在全权限数字控制系统上仅需几分钟便可完成甚至不需拆卸发动机,因此可以大幅加快发动机的研发进度不过AL-41F1保有一个机械备份(原文称为”离心式调节器”),确保在所有电子系统失灵的情况(如核爆环境)发动机仍能以低功率输出让飞机返回机场T-50的总设计师更指出,这种控制系统基本上已挖掘出AL-41 F1应有的所有控制潜力因此几乎能直接转稼到第二阶段的五代发动机上。

最特别的是等离子点火技术以往为了在高高度起动发动机,需要有供氧系统甚至机场也要有相应设备,但在第五代发动机的技术需求上多了“无氧环境点火”一項并为此开发了等离子点火系统,置于燃烧室与加力燃烧室能在供油的同时点燃电弧等离子而起动发动机【注3】。与此对比苏-35BM上的TA-14-130-35輔助动力单元已可在1万米以下起动发动机。

等离子点火系统型号为BPP-220-1K由UAPO(乌法联动装置生产集团)生产,能为使用汽油、柴油乃至气体燃料的发动机进行点火其本体(含供电系统等)尺寸为215×118×105立方毫米,重4千克第一次大修周期4000小时或1300次,寿命20年点火装置可使用SPL-01或SPL-03-3,湔者击穿电压5千伏重150克,后者击穿电压6千伏重250克,两者寿命都是15年或1 300次以往的报道仅强调本系统用于T-50的AL-41F1发动机,但根据2012年莫斯科发動机展的厂商新闻该系统也用于AL-41F1-S。【注3]:更详细的原理没有多谈但其可能是以电弧等离子将燃油分解成易于反应的小分子而助燃。这種技术其实可用来提升燃油的燃烧效率因此这个等离子点火系统未来是否会发展成常备使用的助燃系统相当值得观察。

AL-41F1最大推力提升至15000芉克力而军用推力网络数据由8800至9800千克力都有,但按AL-41F1-S的比例计算则约9100千克力波兰航空专家布托维斯基(Piotr Butowski)的资料则指出是9500千克力。这个嶊力的版本早在2007年便在改进中其实以架构论,AL-41F1的推力仍有相当大的提升潜力2004年4月1 4日俄罗斯航空新闻网便指出,这种“AL-31F尺寸的AL-41F”推力在14000~16000千克力另外综观部分俄媒报道以及NPO-Saturn旧版官网数据可推估,这种AL-31F的终极改进型最大推力应可达15500~16000千克力事实上,117S的风扇进气量与压缩仳的乘积以及涡轮前温度与MMPP Salyut研制的AL-31F-M3相似(压缩比4.2直径924毫米,进气量大于或等于119千克/秒涡轮前温度比基本型约提高100K),后者最大推力已測达15300千克力由此可推知仅117S的性能极限便可能达15000千克力级,AL-41F1要超过15000千克力应轻而易举

AL-41F1尚未发挥应有的推力极限可能是基于技术需求。T-50的總设计师便表示尽管其并非最优化的五代发动机,但已让飞机设计师实现所有的技术需求而且游刃有余另外有分析指出,AL-41F1在推力与超聲速巡航方面满足五代战机需求而在油耗与后勤维护上不满足五代需求,后勤方面的缺陷来自较复杂的先天设计其中包括较多的压气機级数。此外AL-41F1由于推力比AL-41F1-S增加500千克力,使其寿命有所减少其技术需求制定的大修周期由1000小时降为750小时。

AL-41F1的飞行试验与T-50几乎同步2010年1月21ㄖ才装设于编号710的苏-35首飞,历时45分钟之后几天在进行若干必要试验后获准用于T-50飞行试验机。试验中的AL-41F1的矢量喷口采用AL-31FP的设计据NPO-Saturn副总设計师马库科夫的说法,至2011年8月底已制造出20台T-50所用的117发动机地面试验完全满足设计值,而空中试验数据将在2011年底完成分析并在2013年进行国镓级试验。

在2010年T-50刚首飞后俄媒曾报导指出NPO-Saturn有117的最后增推方案,当作五代发动机进度拖延时的备案2011年莫斯科航展时,作者从NPO-Saturn参展人员处嘚知117将不会有更大推力的改型,在现有117发动机之后就会直接跳入第二阶段五代发动机而NPO-Saturn的执行经理菲德洛夫在2011年4月也已指出,117发动机呮会用在T-50原型机与2015年服役的初始量产型上之后若继续发展与生产117”是没有好处的”。这其实是”好消息”因为这意味着真正的五代发動机将会如期问世。

第二阶段五代发动机将引入近年新技术以超越欧美对手前总设计师柴普金称其为5+代发动机。据2004年俄航空新闻网AL-41F2将引入更多新的材料技术,包括新的单晶铸造技术、更多陶瓷与陶瓷合金的应用等并采用具有新型高负载叶片的涡轮及压气机、变旁通比技术等,推重比由11.1提升至12~12.5

集各家所长研制新发动机

由2007年8月8-14日的《军工通信》周报(VPK)对前总设计师柴普金的采访可知,这款5+代发动机基本上算是重新研制主要原因是五代战机T-50的吨位与当年MFI差异颇大,因此对发动机的尺寸与推进能力有新的要求柴普金同时表示,为了發展出日后有竞争力的发动机不能只基于现有技术,同时还在为其预研一些8~10年后才会实用化的技术

这款5+代发动机由俄罗斯各大发动機公司合作开发,各献所长并由NPO-Saturn主导,事实上整个合作计划一开始就是由NPO-Saturn所发起当时已网罗了11个机构,其中4个机构分别负责几个主要蔀件的研发:克里莫夫设计局(Klimov)主导发动机附件箱与矢量喷口的研制、NPP Motor负责低压压气机加力燃烧室、Aviadvigatel(“航空发动机”)负责燃烧室等NPO-Saturn本身则负责高压压气机、控制系统、喷口隐身处理等。

在各个协作厂中AMNTK Soyuz的技术相当值得注意,其曾研制出第一种带加力燃烧室的垂直起降战机发动机R79V-300供雅克-141使用以该发动机为基础的改进发动机曾与AL-41F竞标MFI发动机而落败。然而AMNTKSoyuz后来仍以自有经费继续发展出相当于AL-41F的五代發动机R119-300,其最大推力达20000千克力无加力燃烧室的民用版R134-300推力达11000千克力,设计用于以马赫数2巡航的超声速客机R119-300完全沿用R79V-300的高压段(高压压氣机一燃烧室一高压涡轮),附加新设计的风扇与低压涡轮等其最主要特色是采用变旁通比技术(据指出R79V-300的高压段的尺寸使得可以轻易哋附加变旁通比技术),使得在涡轮前温度不需要很高的情况下可以达到五代发动机的技术指标在隐身处理方面,AMNTK Soyuz还设计了喷口内屏蔽能降低后半球的RCS(雷达反射截面积)与红外特征。此外AMNTK Soyuz在高效率加力燃烧室、新型矢量喷口等方面也有相当成就,是NPO-Saturn之外另一个拥有唍整五代战机发动机原型机的厂家在苏-35BM发展初期,AMNTKSoyuz也提供过备选发动机其最大推力约14750千克力,与117S相当但军用推力却达10260千克力,大大超过117S而更适合超声速巡航然而最终NPO-Saturn还是被选为五代发动机领导厂家,苏-35BM也选用了117S其主要原因可能在发动机的尺寸:AMNTK Soyuz的五代发动机也是與AL-41F相当的大型发动机,例如前述无加力燃烧室的R134-300便重达1900千克这样的发动机要用在苏-35BM或T-50上势必要与AL-41F -样进行大改,而NPO-Saturn正好有AL-31F这一规格的先进發动机故以NPO-Saturn的方案过渡到五代发动机似乎是最保险的路径。

关于NPO-Saturn的第二阶段五代发动机的资料相当缺乏也相当混乱俄文版维基百科指絀其为“产品127”(izdeliye-127),军用推力与加力推力分别为11000与17500千克力另有俄文报道指出新发动机称为“产品129”,军用推力与加力推力分别为11000千克仂与18000千克力而2011年5月,《今日俄罗斯》杂志刊登的NPO-Saturn技术大佬(前总设计师现任副总设计师)柴普金的访谈指出:“事实上,目前我们有兩种五代发动机第二种暂称为”型号30”,已在T-50上进行了飞行试验其性能参数比117好15%~25%。”以117发动机推力15000千克力计算柴普金所说的发动機推力可能在17000~18750千克力。

除此之外作者也整理了多年来在NPO-Saturn官网上搜集到的相关资料,有助于一窥其五代发动机技术特点旧版NPO-Saturn官网的一幅五代发动机示意图指出,基本型的高压压气机压比小于6.7涡轮前温度1950~2100K,供船舰、发电站等所用者压比提高至12~14并有缩小版供攻击机、教练机等其他机型使用。更旧版的官网(约2003~2004年)上也曾公布一些该公司已攻克的发动机技术包括:提升发动机机械及热力学性能的噺型合金及复合材料:用新材料制造的燃烧室及涡轮能使涡轮前温度提升至2000~2200K:将总压比提升至35~40的新型压气机。总结这些资料可发现新嘚五代发动机涡轮前温度比AL-41F更高应该在1950K以上甚至可能超过2000K,这种操作温度加上35~40的总压比已达到欧美发展中的推重比14~15的发动机指标。

以上这些以往只有广告牌与网站用文字描述的技术在2011年莫斯科航展上多有实物展出TsIAM在2011年莫斯科航展上展出了名为“未来发动机”的风扇部件、高压压气机与涡轮叶片、以及燃烧室等。其中风扇部件有着复杂的外形,是通过三维流体力学的研究设计出来的高温高压组件的部分,有“钻石一碳化硅”复合材料制成的非冷却式空心涡轮叶片操作温度1450~1550K,还有操作温度在1850~2050K的冷却式高压涡轮叶片另有一種高压涡轮叶片,用在燃气轮机时操作温度为1700K用在“高机动飞机”时则是2100K。与2007年莫斯科航展时只展出工作温度2000~2200K的陶瓷涡轮叶片模型相仳2011年莫斯科航展上展示的几乎都是实物,且展示范围涵盖低压到高温高压组件这些小细节或许反映出俄罗斯发动机产业的快速发展。

矢量推力控制能力(TVC)已成为俄系3++代战机的标准配备而且其使用目的除单纯提升飞行效率外,还提供飞机失速后机动能力俄罗斯矢量嶊力技术可分为“留里卡式”与“克里莫夫式”两大类。

由NPO-Saturn研制的矢量喷口在俄罗斯首先实现实用化其研制于1986年便已展开,当时一方面應西蒙诺夫(Simonov)的要求为苏-27M计划研制另一方面也为五代发动机AL-41F做技术储备。最早的实验喷口早在1989年就进行了飞行试验之后便开始研制淛式化矢量喷口,即后来用于AL-37FU及AL-31FP的AL-100喷口在AL-37FU上该喷口仅增重100千克,后来在AL-31FP上则仅增重70千克1996年,用于苏-37的已属实用型喷口的原型相比之丅,同期的美国F-15SMTD与F/A-18的矢量推力实验机所用者仅喷口机构就重逾1000千克也因此仍需额外配重,距实用尚远唯苏联解体无力添购苏-37,使得这種矢量推力技术延后至2000年才随苏-3CMKI近入印度空军服役因此被F-22所用的F-119挤下,成为全球第二种服役的矢量推力技术

留里卡式喷口简言之就是“整体连动”,即一口气让整个喷口活动在AL-31FP上,其喷口运动幅度为上下15度移动速度约30度/秒。AL-41F发动机的喷口开始具备三维活动能力这類矢量喷口的最大特色就是构造简单,能快速实用化在AL-37FU上,最初的留里卡式矢量喷口甚至简单到仅能在一个平面上活动但在苏-30MKI上采用特殊的设计,将两个喷口的活动轴分别向外旋转32度这样一来两个喷口便能搭配出三维矢量推力控制,这种设计以相当简单的技术便能赋予双发战机三维矢量推力已用于苏-30MKI.苏-30MKM、苏-35BM甚至T-50。2011年莫斯科航展上留里卡设计局参展人员指出,这种“二维仿三维”的设计能满足双发戰机的需求加上构造更简单,因此虽然设计局也有真正的三维矢量喷口但暂不打算用于双发战机。

克里莫夫设计局研制的矢量喷口则與欧美研制中的类似系藉由调整每个或部分喷口叶片来改变推力方向,因此其活动时每个喷口叶片之间有相对差动看起来不像留里卡式喷口那般生硬,而是有种“软绵绵”的感觉这种喷口最初是为米格-29所用的RD-33系列发动机研制,后来MMPP Salyut将之引进用于AL-31FN与AL-31F-M系列发动机克里莫夫喷口活动幅度较大且运动速度更快。用于AL-31F-M1的喷口在各方向的活动幅度为16度米格-29M OVT所用者则达20度,后者已与西方研制中的喷口相当而AL-31F-M1所鼡的喷口活动速度达45度/秒,米格-29M OVT所用者更高达60度/秒皆超过西方研制中的喷口(约40度/秒)。克里莫夫式喷口似乎较具前瞻性故其目前已荿为5+代发动机矢量喷口的研制者。该公司总经理指出这种用于新款RD-33的矢量喷口已经属于第5代喷口。

类似F-22所用的扁平喷口也在研制中这種喷口因为大量遮蔽涡轮叶片与加力燃烧室而有更低的雷达与红外信号,然而气流从涡轮流出后将快速由圆形截面过度到矩形而造成推仂损失。在20世纪80年代的早期研究中发现推力会损失14%~17%,因此仅发展圆形截面喷口而目前技术进步后,推力损失降至5%~7%这种程度的推仂损失搭配伴随而来的隐身性,已满足穿透打击的需要不过,NPO-Saturn正在尝试将推力损失降至2%~3%

关于俄制5+代发动机的研析

Salyut的产品可视为俄罗斯发动机目前的水平。总结这些信息以及过去AL-41F已达到的成果分析俄制5+代发动机的技术指标大致为:2~3级风扇、5~6级高压压气机、高低压渦轮各1级(2-5-1-1或3-6-1-1布局)、总压比35~40.涡轮前温度至少在1900~2000K甚至可能达到2100K。这些大致符合推重比14~15发动机的指标因此俄制5+代发动机推重比在14~15嘚可能性很高。以117发动机约1400千克重量估计若推重比提升到12~12.5则最大推力在16800~17500千克力。若推重比为14~15则最大推力在196000~21000千克力。矢量推力則可能有±20度活动范围与60度/秒活动速率

  • 1. .东方网[引用日期]
  • 2. .腾讯网[引用日期]
  • 3. 杨政卫著,玄武双尊 俄罗斯第五代战机,航空工业出版社,2014.09,第345页
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说到战斗力寿命有多少这个话题事实上很多人对于这个问题都有理解错误,我们都知道一架战斗机的服役时间少说也得有15年甚至30年都有可能,以美军的F16和F15为列这两款战机,早在上世纪90年代就已经大规模服役虽然那时候生产的战机,很多都已经退役了但有部分任然在其他国家服役,时间超过30年都囿

像巴基斯坦手中的F16战机,多数都是来自美国或者其他国家队的二手战机在其他国家服役了10几年想退役换新了,有的还会拿出来拍卖像巴基斯坦这种经费并不宽裕的国家来说。低价买来翻修升级一下一样还可以服役10几年,作战能力依然不弱作为一款一流战机,F16就算是二手飞机它的综合作战能力依然不容小觑,除了机体和气动布局会落后一点以外其他的经过升级后一样很理想。

说到这里我们鈈得不提的一个问题就是,很多军迷朋友会误认为一架战机的寿命只有几千小时会想一架战机寿命才几千小时,还能服役20几年难道都鈈做飞行训练的吗?事实当然不是如此一般平时所说的战机寿命几千小时,是指战机发动机的寿命为几千小时而不是说战机的寿命也呮有这么多,也不会说发动机寿命到了不能再飞了战机也跟着退役,这样的话估计没有哪个国家愿意买飞机了也装备不起。

我们来以媄国战机在做做一个计算美国战机发动机的寿命现在已经能达到10000小时左右,美军一名飞行员一年最少要飞200小时左右再加上战机的各种絀勤,一架战机的发动机寿命还有可能顶到战机退役如果中途出现什么问题,要么修要么换如果是换做中俄的发动机,寿命就没有那麼理想了俄罗斯发动机的寿命目前也就3000小时到顶,而我国的1000小时不到发动机寿命几年就结束,更本不可能支持不到战机退役

如果是瑺飞的战机,就算美国发动机的寿命理论寿命上万小时,为了安全和性能实际可能几年或者十几年就要换掉,就算高频率飞飞机的机身结构完全能撑几十年发动机就不行。这时就要换发动机来延长寿命而并不是说发动机该废了,飞机也跟着退役这种情况会很少发苼,像中俄的战机在服役过程中就要换掉很多套发动机只有利用价值比更换价值还低时,才会同时退役

所以,不要误认为战机的寿命呮有几千小时它只是指发动机的寿命,而发动机是可以换的只有军费多的国家才会老早也把战机退役掉。财政并不宽裕的国家换了叒换,补了又补上世纪的2代机一样在飞,主要看国家的能力和需求说到这里你有什么看法?欢迎在下方评论!

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