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高老庄吉祥坊邮政编码·原创:歼-20从试飞到服役,俄罗斯土星AL-31系列发动机功不可没

发布时间:2020-01-09 12:51:01 阅读量:460

高老庄吉祥坊邮政编码·原创:歼-20从试飞到服役,俄罗斯土星AL-31系列发动机功不可没

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歼-20是中国首型装备整体座舱盖的战机。该整体座舱透明件研制重大攻关于2010年开始,研制团队提出“渐次悬拉+真空辅助”工艺实现整体座舱透明件成形、镶嵌式过渡边缘连接、柔性吸附定位高精度孔位加工以及复杂曲面均匀膜系镀制等系列技术,使中国成为继美国之后第二个具备研制该类透明件技术能力的国家。

歼-20在设计布局上,没有采用美国的f-22和俄国t-50的常规布局,而是采用了双激涡流升力体边条翼鸭式气动佈局,类似台风战机,此布局使飞机拥有较优秀的超音速控制率,良好的大仰角升力特性,较大的瞬时攻角与滚转率。但鸭式布局最大的缺点为最大攻角与持续攻角的矛盾性,而双激涡流可平衡这项缺陷。并且鸭翼偏转时产生强度较大的镜面反射回波,对飞机头向rcs影响甚至比常规布局飞机大。该机外形具有较佳的低可探测设计,但尾喷口的隐形处理不及f-22。按其针对机动能力进行强化的思路,预计该机可能拥有反介入、夺取制空权的重点战术目的。根据2016年11月12日的官方报导,歼-20装有与霹雳10格斗短距导弹配合的头盔瞄准器,能实行越肩向侧向后攻击。

歼-20的服役之前的多架测试机的发动机,都属于al-31发动机的某款改型,外媒报道说核心机声纹特徵与al-31完全吻合。歼-20的最终发动机将为涡扇-15,但声纹分析也发现歼-20动力已使用一型尚未被确认的发动机,与al-31m2同时在试飞。

对于歼20发动机具有多方猜测,有声纹频谱,有矢量喷嘴来判断为al-31f,目前都没有准确消息。尹卓将军曾在中央电视台表示歼20发动机为三代半国产发动机,最终使用ws15发动机。

2016年11月珠海航展亮相后表明歼-20已经几乎达到实战能力,央视11月2日专题节目称其隐身涂料优于f-22,整体隐身能力应该不低于f-22甚至有可能超过,同时航电雷达系统受惠于较晚研发所以较高水准,相比f-22于九十年代末设计只能採用当时的电子科技去设计和量产,同时11月中旬的探讨专题节目表明目前发动机为过渡型号,最终将有新的发动机研制完成换装,与f-22同等的超音速巡航能力是未来的目标。

莫斯科“土星”机器制造厂(今“留里卡-土星”公司,2001年并入“土星”科学生产联合体)研制的al-31f发动机被选为第四代战斗机苏-27的主要发动机。

具有回转喷嘴的al-31fp发动机首次在1989年进行了试验。1996年4月,装有这种推力矢量可控发动机原型机的苏-35战斗机试验型机进行了首飞。在这一部件的研制过程中,对喷嘴的有效控制得到了特别的重视,在研制活动和固定部分的可靠密封接头的过程中完成了复杂的任务。最后提交的发动机能确保全球闻名的机动性和操控可靠性。批量生产al-31fp发动机安装在苏-30战斗机上。

al-31试车

90年代,al-31f的生产者通过非正式协议瓜分了市场:乌法发动机制造生产联合体为印度飞机生产发动机,“礼炮”公司为出口中国的飞机制造发动机。2009年中国恢复采购al-31f/fn。同时,中国订货的增加是如此之多,以至于“礼炮”燃气涡轮机制造科研生产中心的生产能力差点不够——2009-2011年合同订购近400台(全部订货数量接近1千台)。乌法发动机制造生产联合体还应按2011年的合同供应140台al-31fn,用于替换歼-11战斗机上耗尽寿命的发动机。

俄媒称,俄罗斯战略与技术分析中心专家瓦西里·卡申指出,al-31fn由用于装备苏-27/30双发重型战斗机的al-31发动机发展而成,是俄方专门针对中国空军最新型的歼-10单发战斗机研制的。他表示,歼-10是中国自行研制的第一种第四代战斗机,堪称中国航空工业的骄傲。中国还为歼-10和仿制的苏-27(歼-11b)研制了类似al-31的ws-10型发动机。不过,由于ws-10的可靠性不高,将其安装到单发的歼-10上存在危险。到目前为止,中国出口的所有战机均安装了由俄罗斯或西方国家生产的发动机,而这显然是按照用户的要求进行的配置。

相信随着al-31f改进型(如al-31f-m1)高空加速性能、推力等级的提高,以及发动机启动高度提升到海拔3500m以上的实现,不仅将进一步打开在国际上价位较低的苏-27/苏-30系列战机的外销市场,而且也有利于有高海拔机场的用户在其国土上的全疆域部署。

虽然al-31f性能不够理想,各方面还有待发展,但它仍有不少成功的设计经验值得我们学习与借鉴,它的发展新动向,更值得我们关注。

土星公司的al-41发动机 是一款俄罗斯为新型战斗机设计的涡扇发动机。它的早期型号al-41f1a由al-31f发动机发展而来,即为al-31的117s型(al-41f1a),用于苏-35bm和pak-fa的早期原型机t-50。而后期真正的al-41f具备全新的内核(即al-41f1),最初是为米格1.44设计的,将用于未来俄罗斯五代机pak-fa。据称推力可以达到f-22的水平。

al-41f 的推力有大幅度增加,其最大状态推力约12000 千克(117.6千牛),加力推力的一般说法是不低于17857千克(175千牛),具体数字有18500 千克(181.3千牛)和20000千克(196千牛)等说法。

不管哪一种数据,al-41f的加力推力都高于f119-pw-100 ( f-22a的发动机)的16000千克( 156千牛)级,按照俄罗斯标准计算其推重比超过11(按照美国标准则约为10)。但是与f119发动机是不能比较的。因为f119发动机是以寿命设计为主,确保12000小时的寿命。而al-41f发动机是以牺牲寿命设计,提高推力。对于al-41f的寿命指标我们现在没有数据。

该发动机涡轮前温度为1828k ,低干f119-pw-100 、m88-1 . m88-2 (后两者是“阵风”的发动机)的1977k 、1843k 和1850k ,但比al-3lf、f100-pw-100和f110-ge-100的约1665k, 1672k和1644k 有很大提高,也高于ej200 ( “台风“使用的发动机)1803k 。这些性能数据说明它的确是一种典型的第五代发动机。

al-41f也是俄罗斯第一种实现“全权限数字电子控制”(fadec)的发动机,俄罗斯业已在al-31fu上对fadec 系统进行过验证,而al-3lf系列则一直采用液压电子控制。al-4lf的fadec系统与机上ksu-1-42 数字式电传操纵系统交联,能够根据飞行状态自动调节发动机的工作,从而提高飞行效率和发动机工作的可靠性。

al-41系列对比

由此可见米格-39 已经具有了“综合飞行/推力控制系统”(ifpcs) ,下一步应该是将其与火力控制系统(fcs)交联在一起,实现综合火力/飞行/推力控制系统(iffpcs) ,这一点俄罗斯专家在其1999年以前公开的第五代战斗机讨论中并未提及(其讨论侧重于各分项目应当具有的指标与特性),但它确实是真正的第五代战斗机应当具有的特征,依赖干iffpcs ,作战飞机将能够以最佳飞行时间、最佳任务航迹、最佳燃由消耗等为优化目标自动对飞机进行能量管理,实现作战过程全自动化,大幅提高其生存能力和作战效能。

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