624所生产什么发动机(624所 发动机)

长期以来,我国的先进战斗机都或多或少存在“心脏病”,歼10A、歼11、歼15都采用从俄罗斯进口的AL-31系列发动机,甚至连列装部队没几年的歼20隐身战机初期也被认为采用俄制发动机。

这种局面会让我国在处理一些国际事务时处于很被动的局面,战时还可能面临动力短缺问题。因此,为国产先进战鹰研制可靠的先进动力势在必行。

除了这点原因,更重要的一点原因是进口动力终究靠不住!

1、AL-31系列发动机主轴承存在致命缺陷。

主轴承是航空发动机的关键部件之一,其运转的环境非常苛刻,高速、高温、受力复杂,它们不仅要以每分钟上万转的速度长时间高速运转,还要承受着各种形式的应力挤压、摩擦与超高温,主轴承的质量和性能直接影响到发动机性能、寿命和可靠性。对于一般的结构部件来说,即便出现轻度裂纹也可以保证安全使用,这在专业上称为损伤容限,而航空发动机的主轴承不存在损伤容限一说,其在使用过程中绝不允许出现丝毫的裂纹等形式的损伤,然而AL-31FN却经常有表面起始的剥落现象。

Al-31f大推力涡扇发动机

不仅如此,在使用过程中,AL-31系列发动机还经常会出现轴系润滑压力过低的毛病,导致发动机自动降低转速,非常容易引发空中停车事故。我国的昂贵战鹰就因此吃过多次大亏。

据报道,2005至2013年,我军某型新机列装后累计发生数十起因主轴承损伤导致的发动机严重故障并报废,多次空中停车事故或飞机迫降直接经济损失数十亿元 。

2、去工业化导致航发供应厂商管理混乱,装配质量堪忧。

近几年来,随着俄罗斯去工业化的进程加快,其生产的AL-31发动机质量越来越差,已让其他国家用户越来越难以忍受。例如某国用户在进行战斗机首次出厂试飞时,就因AL-31发动机故障而坠毁,试飞员被迫跳伞。在事后事故调查中发现,该发动机残骸的高压压气机第一级可调叶片有多个零件忘记装配,从而导致压气机叶片折断。虽然俄罗斯“礼炮”工厂最终开除了该发动机装配工人和检验人员,全体装配工人需考试合格后才能重新上岗,但装配制造问题还是层出不穷。

由于生产线技术工人平均素质下降严重,发动机装配质量每况愈下,质量问题丛生。据媒体报道,2017年,苏-30战机的最大买家,印度军方也曾公开对外界抱怨,AL-31发动机经常性的引擎空中熄火和发动机故障,导致目前该国只有一半的苏-30MKI处于可用状态。

印度引进的苏30MKI战机

3、进口发动机寿命太短,大大增加了后勤保障压力。

据了解,出口版AL-31系列发动机的使用寿命普遍只有900小时左右。这并非俄罗斯技术不行,而是当初设计的时候正处于美、苏冷战时期,两国时长剑拔弩张,随时可能爆发大战,苏联当时认为战斗机的平均生存时间基本不会超过60小时。因此,发动机寿命没必要设计得太长。1986年刚装上苏-27时,寿命甚至只有50小时。

后来,随着美、苏关系逐渐缓和,为降低发动机使用成本,苏联开始想办法提升AL-31的使用寿命。AL-31系列发动机的寿命也逐渐提高到900小时,大修寿命提高到300小时,并开始随战机一起对外出口。然而,900小时的使用寿命在和平时期仍然太短,连美国同级别发动机的四分之一寿命都达不到。

俄罗斯早就认识到这点,却迟迟不愿意继续提升其寿命。主要有两方面原因:第一,这需要从设计、工艺、装配等多方面进行改进才能做到,这需要花费大量人力、物力、财力,同样的投入不如重新研制一款更先进的发动机。第二,提高发动机寿命会导致苏系战机全寿命周期消耗的AL-31系列发动机数量大大减少,收入并不能提高,甚至可能下降,吃力不讨好。

然而,大修间隔时间以及使用寿命太短都会导致后勤保障压力大大增加,同等数量的发动机,欧美发动机的后勤保障次数仅为AL-31系列发动机的几分之一,不仅维护使用成本更低,而且大大提升了战机的出勤效率。

总体来看,AL-31系列发动机还是一款不错的发动机,具有加速性能好、稳定性高、维修简便等优点,然而,其固有致命缺陷以及寿命太短也让用户既爱又恨。对于我国这样的国家来说,这款发动机始终难以满足需求,而且非常时期有断供的风险,终究是靠不住的!自主研制先进航发势在必行!

为从根本上解决国产战鹰“心脏病”问题,我国科研团队为之奋斗了30多年!

航空发动机之所以研制难度很大,主要是因为涉及的学科非常多,冶金、机械、电子、流体力学等等,涉及的几乎全部是基础科学,这恰恰是我国的薄弱之处。相比应用科学,基础科学因投入大,回报少,成本回收周期长,这也导致当时经济落后的我国不愿意过多投入。

由于太过复杂,航空发动机的研制成本非常高!例如,美国F119发动机的研制成本高达25亿美元,等价换算约等于现在的50亿美元!

正在试车的美国F-119发动机

因此,即使有足够技术力量,也没有几个国家能够承受得起如此昂贵的研发成本,这直接导致全世界范围内,仅5个国家能够自主研制大推力涡扇发动机。

虽然我国当时并不富裕,但为了国产战鹰不再受制于人,我国很早就下定决心研制涡扇发动机了,但因基础薄弱,研制过程异常艰辛,耗时长达30年。太行发动机研制历程大概可以分为3个阶段:

一、研制路线论证,“太行方案”凭借4个优点脱颖而出。

20世纪70年代末期, 中苏关系紧张, 西方国家严密封锁先进发动机技术, 引进无望。当时国内只有3种可能方案:

第一方案是仿制米格23的发动机P-29-300,即涡喷15。

第二方案是在624所高推重比发动机预研的基础上自主研发全新的第三代发动机, 目标是7500 kgf级的中等推力发动机。

第三方案是由410厂程华明总经理和606所宋殿奎所长共同提出的“太行”方案。就是充分利用国际、国内两种资源, 立足国内, 部分利用国外成熟的核心机技术和606所的部件技术基础, 自主研发一种第三代的大推力加力式涡扇发动机。也就是以民用航发CFM-56的核心机为基础,尽可能采用国产材料技术对其仿制,并适当改进。

涡扇10A核心机技术来源于CFM56-3大涵道比民用涡扇发动机

发动机局经过分析对比,认为第三方案有4个优点: 一是打基础上水平,得到一种先进的发动机, 既可满足飞机的要求, 又可使发动机行业走上自主研发的道路, 实现跨越式发展。二是可使606所得到自主研发先进发动机的锻炼, 培养提高技术干部。三是通过先进核心机的研发可以一机多用、系列发展, 满足多种飞机及工业和舰船动力需要, 为国防建设和国民经济做出重大贡献。四是这一方案虽有一定技术风险, 但成功的把握较大,特别是410厂和606所的意见一致, 就有了成功的基础。

因此,坚定地支持第三方案, 并向部党组提出报告。为了实现民主化决策, 部科技委于1983年9月在北戴河召开发动机专业组会议, 专门讨论新歼的发动机方案。与会代表在涡喷15、“太行”、斯贝改型和910改型4个机型中就技术水平、风险、经费、研发周期等7个方面进行评估打分, 结果“太行”方案以压倒性优势获胜。

二、1987年-2005年,涡扇10A历经20年研制,终因基础不牢固,仍然不太行。

经过多次路线抉择,最终邓小平同志拍板,支持“太行”方案立项开始研制,1987年-1993年,经过6年艰苦试制,终于造出验证机并通过考核。1993年-2005年,经过12年艰苦磨练,太行发动机终于2005年12月28日通过设计定型审查。这个阶段的太行发动机也称为涡扇10A,总师是张恩和,推力为132KN。

正在试车的涡扇10A发动机

在2001年-2005年装机试飞阶段,太行发动机先后发生各种技术问题和故障200多项,研制中几次大的故障,使研制工作陷入困境。尤其是质量管理能力欠缺,导致研制工作几度陷入绝境:一次是发动机在试车时,发生了高压压气机四级盘破裂事故;另一次是在高空台模拟试验和调整试飞中,5个起落出现3次“特情”(喷零件);第三次是配装太行发动机的飞机进行规定试飞的科目,发动机突然空中停车。在2004年7月20日的考核试飞中,太行再次出现因机械故障而引起的左发停车事故,“定型考核”以失败告终,幸亏依靠试飞员的机智勇敢使飞机单发着陆,606所才有机会从样机上查找原因。

然而,即使完成设计定型,太行也并没有从此一帆风顺,仍然是磕磕绊绊。

2007年歼-11B完成设计定型,原计划将在01批飞机上即开始装备太行发动机,但因在0004号原型机的试飞中,太行再次出现了叶片断裂等严重事故,空军只好决定在01批飞机上继续使用AL-31F发动机。2009年,02批歼-11B和歼-11BS因无发动机可用而停在沈飞停机坪上,被网友戏称为“菊花残”。经过1年的排故,2010年,太行发动机终于逐渐稳定。当年1月,研制团队终于荣获“国家科技进步特等奖”。

这个阶段的太行发动机之所以不太行,主要是因为我国研制期间经历仿制P-29-300涡喷发动机(涡喷15)、仿制AL-31涡扇发动机等技术路线之争,材料、工艺研制缺少工程经验,研制经费有限,试验不充分等原因导致,归根结底还是因为对航空发动机的研制规律认识不到位造成的。

三、2006年-2015年,涡扇10B经历重大改进,脱胎换骨,连试飞员也高度认可。

涡扇10A即便到2010年以后,仍然存在不少小毛病,例如加速响应速度远不如AL-31,故障间隔时间仍然太短等等,始终达不到“好用”的程度。造成这个情况的主要原因还是因为我国的涡扇发动机研制经验太少,部分设计不合理、发动机材料、工艺仍然不够好。

为从根本上消除这些毛病,我国又于2006年涡扇10A设计定型后,启动了其大改型号涡扇10B的研制工作,这个阶段的总师是刘永泉,推力达到144KN,比进口的AL-31FN大700公斤以上。

涡扇10B总设计师——刘永泉

2016年2月22日,《中国航空报》发布了一篇文章《铸国防空疆之重器——记中航工业发动机研究院、动力所总设计师刘永泉》。文章报道了刘永泉总设计师的事迹,并提到某型发动机试验成功,“十二五”研制目标顺利实现。

文中提到“十年磨一剑,发动机在经历了无数次地面、空中考核试验试飞,史上最苛刻的考核长试、创新试验项目后,验证了能力,得到了试飞员的高度认可。”

结合文章全文意思,可以推测出其研制工作是在2006年,并在2015年圆满通过最严苛测试。最终,涡扇10B广受好评!试飞员在一次会议上评价该发动机的空中起动:“完美!”还有试飞员评价:“该发动机性能优于国外同类发动机!”

当然,如果只是国内报道就有点自卖自夸的味道。好不好用关键还是看我国有没有为歼10C继续从俄罗斯进口AL-31FN发动机。2018年,俄罗斯知名媒体《生意人报》公布的与中国武器贸易的交付清单中显示,2017年度俄罗斯向中国交付的武器装备主要有:10架苏-35、6架卡-32A11BC消防直升机、和不等数量的D-30KP2涡扇发动机和RD-93涡扇发动机,前者主要用于运-20,后者则是用于枭龙战机使用。这份曝光的清单中,唯独缺少了AL-31系列发动机。这说明从2017年开始,我国再也没有从俄罗斯进口AL-31系列发动机。

2017年度俄罗斯与中国的武器贸易清单

再结合去年我国歼10C传出用完剩余AL-31FN发动机以后将使用涡扇10B的消息来看,涡扇10B真的行了!单发战机对发动机的可靠性要求非常高,如果涡扇10B不合格,没有人敢装上单发战机歼10C。

8月8日,根据“南部空军”公众号发布的消息,近日空军“金头盔-2021”检验性考核落下帷幕,南部战区空军飞行员高本超、杨帅组成的机组摘得桂冠,斩获2顶“金头盔”。文章提到“多轮对抗下来,我们都以大比分优势胜出”。这两位飞行员的座驾就是我国自主研制的四代半单发中型战斗机歼10C。根据文中的配图来看,歼10C的对抗对手是四代半双发重型战斗机歼16。这意味着,歼10C这款单发中型战机多次以大比分优势战胜歼16这种双发重型战机!由于涡扇10B技术指标已经优于AL-31f发动机,因此,我们也可以据此认为涡扇10B版歼10C空战可战胜歼16。

这无疑说明,我国的太行发动机终于在近30年的不懈努力下攻克了重重难关,从不太行蜕变成名副其实的“太行”发动机!

有了这台好用的涡扇发动机在前面趟雷,我国后续更先进型号发动机的研制工作将少走很多弯路。去年,程荣辉总师主持研制的涡扇15发动机也开始参与奖项评比,官方透露涡扇15推力高达18.5吨!

去年底,程荣辉参评军工大奖的成果简介

结论:前后历时近30年,太行发动机发展出了A型和B型,经历了2任总师,才最终修成正果。首任总师虽然没有造成好用的太行发动机,但为第二任总师的改进工作奠定了物质基础,两位都是国家功臣。因此,我们不能简单地评价哪位总师对国家贡献更大,两位都是所有中国人应该膜拜的英雄。

备注:涡扇10B官方报道链接:https://www.guancha.cn/Industry/2016_02_24_351978.shtml