LeiNuo 2011-3-8 22:36
太行难道真的会比俄国发动机差么?[6P]
前苏联的航空发动机研制采用设计局-批量厂模式。解体前,前苏联涌现出大量伟大的航空发动机设计师,其领导的设计局负责航空发动机的研制工作。其最著名的作品有:克里莫夫设计局(RD-33涡扇发动机)、伊索托夫设计局(TV3-117涡轴发动机)、索洛维也夫设计局(D-30涡扇发动机)、科列索夫设计局(RD-36涡喷发动机)、库兹涅佐夫设计局(NK-321涡扇发动机)、留里卡设计局(AL-31F涡扇发动机)、图曼斯基设计局(P-29涡喷发动机)、伊夫琴科设计局(AL-25涡扇发动机)。
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由克里莫夫设计局设计的RD-33发动机,该发动机曾装备了米格29,其改进型RD-93也继续在枭龙战机上使用。克里莫夫设计局曾是前苏联的著名设计局之一。
上世纪90年代前苏联解体之后,俄罗斯经济休克疗法失败,原来国有的航空发动机设计局和批量厂纷纷被民营资本和国外资本收购。依然被国家控股的军工企业也无法依靠俄罗斯政府和军方严重缩水的拨款生存。在很长一段时间里,俄罗斯航空发动机行业竞争力非常低,行业的收益率从27%下降到7%,利润减少一半,航空发动机销售率下降了约93%。
俄罗斯航空发动机的推力、寿命、耗油率、噪声水平和环保水平等主要指标都落后于世界先进水平。原来国有的留里卡设计局和土星批量厂都被民营资本收购,成为私营企业。而礼炮批量厂依然维持国家控股,但是由于俄罗斯政府财力严重不足,只能依赖国外用户的资金生存。
为了挽救本国航空工业,并力图重塑昔日大国形象,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根据政府的决定组建四个控股公司,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。
这两个公司是:在莫斯科机械制造生产企业“礼炮”的基础上成立的“礼炮航空发动机联合体”;第二个公司是通过整合位于雷宾斯克的“土星”科研生产联合体、乌法的发动机生产联合体和彼尔姆的航空发动机股份公司中的国家股份成立的控股公司“留里卡-土星航空发动机联合体”。该重组计划仍在推进当中,现在已经形成了现在俄罗斯军用大推力涡扇发动机研制 “两强争霸”的局面。
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经过一系列改组和整合,俄罗斯航空发动机工业形成了现在“礼炮航空发动机联合体”(下图)和“留里卡-土星航空发动机联合体”(上图)两强并立的局面。
俄罗斯军推大推力涡扇发动机行业“两强争霸”的局面形成之后,两个航空发动机研制巨头自然会按照各自的计划进行航空发动机研制,形成各自的发展脉络。
首先来看礼炮联合体,前面提到的礼炮联合体前身之一“礼炮发动机制造厂”就是闻名遐迩的战斗机发动机AL-31F的批生产工厂。经过改组之后,礼炮正式成为俄罗斯政府控股的国有航空发动机研制生产联合体。礼炮联合体利用向中国销售Al-31F和AL-31FN发动机获得的资金对企业实行了大规模的技术改造,而且礼炮联合体与中国黎明发动机制造厂计划成立合资公司。
现在该公司的发展重点就是“项目 99M”航空发动机研制计划,值得一提的是,虽然礼炮联合体一直就是俄罗斯政府所有的企业,但是99M整个计划并没有获得俄罗斯政府的资金。99M计划打算通过对于AL-31F发动机的四步改进,最终研制出真正的第五代航空动力系统。但目前,只有99M1发动机装备了俄罗斯空军,后续的99M2/3/4型都还在研制中。
已装备俄罗斯空军的99M1发动机
99M1发动机(AL-31F-M1发动机)是礼炮联合体在AL-31F发动机上进行小幅度优化改进的结果。该机主要更换了新研制的四级风扇,风扇的第一级直径增加,流量相应提高,压比和效率略有改善;改进了发动机的涡轮单元体,使燃烧室出口温度增加了25K;首翻期从AL-31F发动机的300飞行小时增加到了750飞行小时,目标是将发动机延寿至首翻期1000小时/总寿命2000小时;控制单元改为数字式KRD-99C;更换了新的启动机,使发动机具备了3500米左右的高原启动性能。
高原启动性能也是99M系列发动机都具备的技术指标之一,而俄罗斯国土本身并没有3500米的高原机场,因而引起了外界的遐想。有些媒体认为礼炮联合体之所以在没有本国政府资金支持下能够进行庞大的航空发动机研制计划就是因为得到了“某些拥有高原军用机场的国家”的支持,甚至有人认为99M系列发动机就是“国外订购人”投资研制的产物。99M1发动机后被正式赋予“AL-31F发动机第42批次”的编号,开始国家试飞。2002年12月国家试飞按计划结束,该型发动机加力推力达到13.5吨的加力推力,其他指标与AL-31F发动机相比略有进步。
99M2发动机将改进的重点从第一阶段的风扇转移到了航空发动机的热端部件:燃烧室和涡轮,服役编号暂定AL-31F-M2。AL-3lF-M2上采用的风扇在KND-924-4型风扇基础上改进了叶型设计;将燃烧室改进成为短环型燃烧室并且采用了双层壁面设计,提高了燃烧室本身的冷却能力;采用新的低压涡轮盘和三元流气动设计的单晶高温合金叶片;将发动机控制系统更换为全权数字电子控制系统;该机尺寸和重量无变化,燃烧室出口温度增加到1740K-1780K,起飞推力增大至14吨。经过这个步骤的改进后,AL-31F-M2基本具备了上世纪80年代西方先进大推力涡扇发动机的基本要素,如短环燃烧室、单晶叶片、全权数字电子控制系统,但是依然保留了较为复杂的四级风扇。
99M3发动机(AL-31F-M3发动机)将会是AL-31F发动机向五代动力跨越的关键型号,该改型不仅加力推力接近了15吨,而且相比较AL-31F发动机,会进行结构上的大改。AL-31F-M3发动机可以成为五代机试飞的过渡性动力而且用于改进现有三代战斗机可以大幅度提高作战性能。AL-3lF-M3上采用了由三维气动技术全新设计的KND-924-3型三级风扇,级数从AL-31F发动机的四级减为三级;所有级风扇均采用整体叶盘结构,提高了工艺水准并且降低了重量;风扇叶片采用小展弦比(即宽弦)和叶尖前掠设计,取消了阻尼凸肩,压比增加到了4.2;采用了新的燃烧室.改良了高压涡轮叶片材料从而在涡轮前温度不变的情况下延长了寿命,起飞推力增大至14.5吨,大修周期进一步延长。礼炮的五代动力系统就要以该改型为基础发展。
礼炮联合体的五代动力方案AL-31F-M4发动机将会在AL-31F-M3发动机基础上研制,加力推力达到15吨左右。AL-31F-M4发动机将会采用三级风扇、六级压气机和单级高低压涡轮的总体方案设计;继续修改KND-924-3型整体叶盘三级风扇,使风扇压比达到4.2的水平;在发动机所有叶片上广泛应用三维有粘气动算法,修改压气机和涡轮设计,提高部件压比和效率;改进涡轮单元体,使发动机循环参数达到1800K的水平;并安装三元矢量喷管以实现俄罗斯五代战斗机的过失速超机动性。
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中国空军歼10和歼11战机都大量装备了AL-31F发动机(下两图)。礼炮联合体利用出售中国AL-31F发动机所获得的资金进行了大规模改造,并成功研制出了第一步改进计划中的AL-31F-M1发动机(上图)。
俄罗斯最近装备的苏-35BM(在新闻中也经常称为“新苏35”)战斗机使用了“留里卡-土星”联合体的117S发动机。根据该发动机联合体的宣传,“项目117”航空发动机研制计划是承接前苏联五代动力AL-41F发动机计划的发动机研制系列工程。
AL-41F型加力式双涵道涡轮风扇发动机是由留里卡设计局在苏-27动力装置AL-31F和苏-37动力装置AL-37F基础上研制发展的俄罗斯第五代发动机,该机加力推力达到了令人震惊的17吨、循环参数1910K。该机研制计划进行到30%的时候就因为前苏联解体而中断,后来留里卡设计局被土星合并成为“留里卡-土星”航空发动机联合体。因而“留里卡-土星”联合体利用留里卡现有成果继续进行AL-41F发动机的研制显然是理所应当的。
“项目 117”计划分为两个步骤:第一步,利用AL-41F发动机的现有技术对AL-31F发动机进行改进,研制出117S发动机;第二步,在117S发动机验证的五代机动力技术成熟之后发展出真正的五代机动力“新AL-41F”发动机。现在留里卡-土星联合体完成了117S发动机的研制,该机加力推力14吨/军用推力8.8吨,推比7.5。
所以,与留里卡-土星联合体宣传的不同,117S发动机其实就是类似AL-31F-M2发动机的三代改进型动力,而性能不足以谈得上是五代动力的过渡型号。在117S发动机基础上,土星计划用两到三年研制117A发动机(AL-41F1-A)也就是AL-41F型号重新开始研制后的第一个正式型号,该机计划达到15吨的推力,不过目前由于经费不足依然处于停滞阶段。然后再继续改进出真正的五代动力装置,加力推力16吨左右,目前也没有获得到资金支持。
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俄罗斯“新苏35”战斗机使用了“留里卡-土星”联合体的117S发动机(上图)。另外,由于五代机发动机还没研制出来,俄罗斯正在进行试飞的五代机T-50据说暂时使用的也是117S发动机。
俄罗斯与美国的差距有多大?
1974年11月,世界上第一个第三代大推力涡扇发动机,美国的F100-PW-100投入使用。与美国F100-PW-100发动机相对应的前苏联AL-31发动机于1985年完成研制。考虑到AL-31F发动机不仅完成研制时间晚了十年而且性能与F100-PW-100依然有一定差距,此时美苏在航空动力领域方面的总体差距大概在15年左右。但是在前苏联解体之后,美俄在航空发动机领域的差距逐渐增大。
以美国的F110发动机改进计划为例,F110-GE-134发动机在上世纪九十年代末就实现了15吨的台架加力推力,而俄罗斯达到15吨加力推力的发动机至今还没有研制出来。而且俄罗斯发动机在性能不足的情况下,在耐久性方面的差距更大,F110-GE-134发动机首翻期达到了4300战术循环(大概2000飞行小时),其首翻期已经达到了AL-31F-M2发动机总寿命的水平。美国在1986年完成研制的F100-PW-220发动机就装备了发动机全权数字电子控制系统,而俄罗斯发动机从AL-31F-M2发动机才开始使用类似控制系统,并且AL-31F-M2发动机现在还未投入使用。
当美国真正的四代动力(西方划代方法,相当于俄罗斯的五代动力)F119-PW-100于2002年9月获得美国空军颁发的初始使用批准之时,其加力推力15.5吨/军推10吨、推重比10.5和首翻期大于4000飞行小时的性能,继F119-PW-100发动机之后,美国研制成功的F135系列大推力涡扇发动机证明了美国依然是世界航空领域整体实力绝对第一的动力强国。目前世界公认的推比10一级的涡扇发动机有:欧洲合研罗罗公司的EJ200中推涡扇发动机、法国M88系列中推涡扇发动机、前苏联AL-41F大推力涡扇发动机和美国的F119(包括F135系列)和F120系列发动机(包括F136系列)。
虽然这些发动机型号都号称推比达到了10一级,但是目前推比达到10的发动机系列只有美国的F119和F120系列,而只有F119和F135系列完成研制正式投入使用。欧洲的EJ200和M88系列发动机推比只能达到9左右,而俄罗斯号称推比过10、加力推力17吨的AL-41F发动机仅仅完成30%就随着前苏联的解体而中断,至今俄罗斯仅仅研制成功了推比8一级的117S发动机。
F119系列发动机(F135属于F119发动机衍生型号)能够完胜世界上其他国家的航空发动机,主要源于其先进的总体设计、高循环参数和尖端的材料工艺水平。目前推比10一级发动机中,F119-PW-100是唯一一个采用3611(三级风扇+六级压气机+单级高压涡轮+单级低压涡轮)总体设计的涡扇发动机,而EJ200和M88都比F119-PW-100增加了一级压气机,而且即便在叶片级数多于F119的情况下,压比和喘振裕度也未见接近F119的气动设计水平。而F119采用的第三代单晶叶片和双性能涡轮盘又赋予了F119发动机极高的循环参数水平,达到了1900K以上甚至超过了2000K。极高的循环参数赋予F119烈焰汹涌的驱动力和高燃烧效率,这样就使得F119发动机在性能提升的前提下,单位耗油率却保持了较低的水平,为F-22战斗机能够超音速巡航做出了不可磨灭的贡献。
综合考虑美俄发动机在型号研制和技术实力方面的因素,两国在航空发动机研制领域的差距可能已经增加到了20年以上。
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F-22使用的F119-PW-100发动机早在02年就已经获准使用,性能指标已与俄罗斯发动机形成相当差距,而目前俄罗斯的同代发动机却仍然还在研制之中。
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F135发动机推比10.5、加力推力18吨级别、军推13吨级别、质量1700千克,其18吨的加力推力目前没有任何实际装备战斗机的加力式涡扇发动机能够企及。
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我们用萨图恩-31来装备歼十或是歼十一大家都知道怎么回事,还不是因为我们没有一款合格质量过硬的核心机?其实军装部门也知道像发动机这么重要的玩意依赖进口可不是个妙计,不过现阶段看我们的太行确实有点不太稳定之前听说歼十一用太行都只装一台另一台还要用al-31不过歼十用太行的图片也不是没有。文中说到了f-119和f-120其实前一阵我看到了一篇文章详细的介绍了当今发动机或是核心部件的制造工艺,不过确实看起来有点抽象就没转过来,那个f-120和f136完全是备用计划美国军方才不想在四代战斗机的动力上完全依赖一家公司呢。说句题外话为什么有对苏霍伊战机叫法为 苏恺的?希望有了解的朋友解答下
青黛如眉 2011-3-8 23:22
发动机就是心脏,重要性需要置疑么?这种核心技术,就是综合国力的体现,别自己做不好就推说该项不重要。
至于苏恺,是苏霍伊的另种译法,台湾那边常用。
舒畅 2011-3-9 00:27
太行”诞生的过程也是锻造中国研发航空动力顶尖人才的过程,我国开始拥有了一支能够独立研制大推力航空发动机的人才队伍和创新梯队,对于中国航空动力事业来说,“太行”只是一个起点。
cqsz2005 2011-3-9 01:14
我觉得发动机对于一个国家而言,是核心竞争力的一个体现,现在TG才30年时间的发展时间,其实远远的不够,看看改革开放100年的时候是什么情况吧
andyhaa 2011-3-9 01:54
如果我们的发动机真的过关了,那么首先我们将不会进口俄的发动机了,因为自产的肯定比进口的成本低,其次,如果太行的真的有用那么我们将会有一系列的发动机研制出来,因为技术有时真的就像一层窗户纸,我们目前只是复制或者叫仿制就是因为我们还没有摸索出其核心技术,中国的科研确实有大的提高,可是我们离美俄这些武器大国还是有差距的。我们有J20人家的X47都试飞好多次了,我们有东风系列人家的战略核导弹都更新到下一代了,S300你能仿制不是吗?人家其实S400技术早已成熟,就是想把S300卖个好价钱而已,但是美俄绝对不会让你对他形成战略威胁了。所以,我们只有发展新观念才能和他们并齐前进
xbd 2011-3-9 09:01
看了楼主图中美国航空发动机的尾焰,一下子就想起了一个词:炉火纯青。美国的发动机技术还真不是吹的。难怪有人说,绑上F119-PW-100发动机,肥猪都能做超音速巡航,用上F119-PW-100发动机,连肥猪的机动性都不会差,航空发动机很关键啊。
太行会不会比俄国发动机差俺不知道,但肯定没有资格与美国发动机比。网上一直有“太行不太行”的说法。
另外楼上的说法我不大同意,与美国的差距那是明摆着的,我们再前进人家也在前进,中国跟在美国后面吃土都吃不到。但与毛子的差距肯定是越来越小了。再说中国什么时候仿制S300了,有证据表明红旗九是仿制的S300吗?
shangdajun 2011-3-9 09:20
飞机发动机确实是一个高科技的结晶我们要是想赶上是要付出很大的精力开发的,简单的模仿复制方式是不可以的,我们的差距最少是10年的,但我们有信心,只有发动机研发成功我们的飞机出口成本就大大降低,竞争力加强,就可以以军养军了!
ktv1978 2011-3-9 11:48
说到发动机,我国的理论研究也许和老毛子差距缩短了很多,不过一款合格的发动机并不仅仅是只有理论就可以研制成功的,多年以来,我国的应试教育使得能够进入研制行列的人才本来就不多,加上在相当长一段时间中存在的"当教授不如卖茶叶蛋"现象,又流失了相当一部分人才,虽然近年来我国注意加大了相关方面的投入和保障,但是这种投入和保障是需要较长的持续时间才能获得成果的,太行应该被认为是10年前投入和保障所取得的成果.同时,我国的精密加工和材料制造方面仍然和美俄有一定差距,这种差距直接影响到了发动机的性能,就算得到了F119-PW-100的全套图纸,国内也不一定能仿制出来,为什么,因为相关材料过不了关,没过硬的材料,你发动机的燃烧室能承担那么高的温度么,你压气机的叶片敢做成别人那样么.所以发动机的成功还要靠国家整体国力和生产技术的提高.
ils 2011-3-11 20:58
航空发动机已经成为中国新型战斗机研制的瓶颈了! 可是,这不是一年两年就能弥补的领域;听说,太行发动机的稳定性和使用寿命都要比美俄的发动机差很多。 希望,中国的航空发动机人才能真正快速的成长起来,不求超越美俄,至少达到能和他们并驾齐驱的水平吧。
home_office_no1 2011-3-11 21:07
一开始一定没有 俄罗斯的好了。但是中国必须要有己的发动机啊。所以一开始差点无所谓。不制造怎么能直接出来最好的发动机。
shx123456 2011-3-11 21:20
性能有差距应该是肯定的。有说是动力输出不如俄罗斯产的,也有说稳定性不好。
我估计稳定性的问题应该不存在,更大的可能性应该是产量上不去。所以,才会在有了“太行”发动机的情况下,还在继续进口俄罗斯发动机。
odin_2002 2011-4-5 11:01
中国的发动机技术起步较晚,很多经验性的东西和苏美的差距很大,而且在材料等基础学科上的差距更大
蹦蹦球 2011-4-5 14:12
只有当先进发动机的理论出来时才能够说发动机的未来一片光明
wjnkevin 2011-4-5 14:14
只能说革命尚未成功,同志们仍需努力。只要有了第一种那就会有第二种,越来越好。
fdxxxstar 2011-4-25 20:47
*** 作者被禁止或删除 内容自动屏蔽 ***
xman8670 2011-6-23 14:38
中国经过了几代人的努力现在终于有了自己的飞机发动机了,这些人才是国家的财富啊:excellence
wangyuzzl 2011-6-24 00:11
一个连汽车发动机都弄不好的国家,还跟人家比飞机发动机?搞笑吧?
wyy318 2011-6-24 11:07
太行发动机成功与否直接影响到歼十,歼十一的国产化,还会对歼二十的发展
ssssmanman 2011-6-24 11:16
不好意思,不是很看得懂,但是还是学了一些东西了,楼主很强,对这些专业性的东西很了解啊。