俄国117发动机到底怎么样?
AL-41F发动机
第一章,AL-41F(АЛ-41Ф)的来龙去脉
提到俄制发动机,很多人都会想到大名鼎鼎的AL-31系列,这一系列的发动机作为Su-27(Cy-27)系列战机的动力,历经了数次升级,从AL31F(АЛ-31Ф),到AL31FP(АЛ-31ФП,矢量喷口),到AL31FN(АЛ-31ФН,机匣下置),AL31FM1、FM2(99M1、99M2,来自礼炮发动机厂的一阶段和二阶段改型)等等改型,推力不断增大,增加了推力矢量功能,增加了数字全权限控制系统(FADEC),性能不断提高。为了满足下一代战斗机的动力需求,前苏联在它的基础上,于1985 年开始研制AL-41F, 总设计师是车金博士。为适应第五代战斗机的要求,AL-4lF 的推力有大幅度增加,其军用推力约12000 kgf(117.6kN),加力推力的一般说法是不低于17857kgf(175kN),具体数字有18500 kgf(181.3kN)和20000kgf(196kN)等说法。无论是哪一种算法,都大幅超越了目前最强的F119-PW-100,即爱抚娘娘的心脏。(PS:为什么不说F135?不是选择性遗忘,而是F135大幅牺牲了高速性能,基本上是以涵道比换来的推力,而且是以F119为原型修改而来的)
第五代发动机的工作苏联在1981年年初就已经开始,当时的课题是歼击机-90。18-20吨推力的新发动机主研制单位选择的是留里卡设计局。这台发动机得到一个秘密代号“产品20”,媒体上叫AL-41F。单位推力0.09。这一点是由于广泛使用新的结构材料-陶瓷、金属陶瓷以及完善设计的缘故。AL-41F采用了新的推力可控方案,改变了循环参数,使用高负荷涡轮和压气机叶片,通过“纤维”渗碳强化了单晶结构。总之,AL-41F的科研,算上苏联时代,总共投入15亿美元。
作为AL-41F的备选方案,曾经考虑莫斯科联盟航空发动机科技集团研制的推力为20吨的R179-300发动机方案。这台发动机是为垂直起飞歼击机雅克141研制的R-79V-300发动机的进一步发展。R179-300单位推力可以达到0.085。按照联盟集团自己的介绍,这种发动机的输出参数达到了4+代的水平,机载连接达到五代机的水平。但是,空军选择了AL-41F,因为当时认为后者能够更快的适应飞行。但R179落选绝非是由于性能短板,恰恰相反,它的性能相当强悍,但从设计之初就是为垂直起降设计的,大推力、高速性能差的特点让它成为了雅克141的完美动力。
1987-1988年“产品20”在飞行实验室上进行了飞行试验:图-16亚音速轰炸机和超音速的截击机Mig-25PD(飞行实验室20-84)。头20台试验发动机是在莫斯科组装的。1998年类宾斯克发动机厂参与了新发动机生产技术的开发,以此为基础组建了土星科学生产联合体。2001年4月土星同意作为独立的法人分公司进入留里卡-土星公司(当时叫做留里卡设计局)。留里卡设计局与土星科学生产联合体总共生产了26台用于多功能前线歼击机(MFI)的AL-41F发动机,主要用于地面和飞行试验。
AL-41F应该装在多功能前线歼击机(MFI)项目下研制的新一代双发飞机上。米高扬设计局推出的MFI是1.42产品,苏霍伊设计局推出了S-37(Cy-47或Su-47)金雕。经过招标,空军选择了1.42产品。这种重型歼击机能够达到美国F-22的水平。在米格1.42的基础上建造了试验原型机1.44,安装了两台AL-41F。2000年2月完成首次飞行,同年4月完成第二次和最后一次飞行。
可以说,在那26台实验性质的AL-41F之后,再也没有一台“AL-41F”被生产出来,当年所宣称的技术指标究竟是否达到,也成为了未解之谜,我们只能做出如此的判断:AL-41F是一款标称强悍的发动机,设计理念先进,拥有FADEC等先进指标,但它还远远达不到当年苏联时代所宣传的那个水平,充其量只是通过特殊手段所制造出的验证机型,离投入量产还有非常大的距离。
第二章,117产品
曾经国力鼎盛的USSR(俄语CCCP)倒了,AL-41F正式流产,但毛国对于研制五代战机的需求没有消失,新发动机依然刻不容缓。洛马的X-35中标JSF项目,毛国还以颜色,于1996年提出LFS多功能单发轻型前线飞机(LFS)战术技术任务书,根据不同的消息来源,苏霍伊设计局制定了S-56和S-52/57方案,米格公司提出了4.12和1.27项目。
苏霍伊S56方案
LFS需要推力为14-16吨的发动机。留里卡决定使用两种现有的方案研制这样的发动机:用于1.41和1.44的推力为18吨的AL-41F方案,以及用于Su-27/Su-30歼击机的推力为12.5吨的AL-31F。前者的涡轮使用新的技术研制出来的,同比例缩小,保证发动机稍小的推力。涡轮前温度比AL-31F提高90度,改善了发动机的性能参数。采用了第二台基础发动机的AL-31F的风扇,进气孔的直径从905提高到932毫米,保证了推力的提高。低压压气机叶片的形状与AL-31F没有差别:低压部分有四级,高压九级。而且前几级叶片带凸肩,这是国际惯例不成文的规定。与批产的AL-31F相比,新的发动机重量减少了150公斤,推力提高了15-20%,达到14-15吨。发动机的单位推力保持在0.85-0.8之间。117产品研制了新的控制系统。这种发动机被打上AL-35、AL-37、AL-41F-1的代号。最后媒体公布的设计代号为117产品(注意,是没有S的)。
117C(117S,俄语字母中C对应英语中的S)发动机
但是,由于九十年代预算没有全部到位导致LFS和117项目只是纸上谈兵,MFI和AL-41F项目也没有继续做出一台实验机。在这种情况下,俄罗斯空军决定调整自己的未来计划。1998年出现二十一世纪的歼击机项目,在此框架下出现了中型前线歼击机项目(SFI),就是建造MFI和LFS中间型的歼击机,重量达到美国F/A-18E/F的水平。计划通过(与Su-27相比)降低起飞重量,减少机载无线电电子设备的质量和尺寸,提高发动机的单位参数,从而提高歼击机的性能。SFI的动力装置推荐使用LFS飞机的两台发动机。2000年空军按照SFI项目提出论证报告和技术任务书。根据2000年6月俄罗斯联邦政府的决定,研制117产品的土星公司成为第五代歼击机项目I-21发动机的主研制和生产单位。
2000年年底空军修改了对I-21项目的要求。结果,2001年4月取代SFI宣布了未来战术飞机项目(PAK FA)。计划标准起飞重量23吨,最大为30-32吨。
PAK FA项目最终版本:苏霍伊T50技术验证机
1999年拥有这样性能的歼击机苏霍伊设计局设计的T-50可以达到。这个方案在空军中标,2002年选定为PAK FA的方案。T-50曾经计划安装两台117发动机。2000年这种发动机处于试验机的制造阶段。按照空军的要求,五代发动机的总寿命应该为4000小时,大修寿命为1000小时。批产的AL-31F相应的指标为1000和500小时,用于印度苏30MKI的AL-31FP发动机分别为1500和1000小时。为完成这样的要求,土星公司将117项目分成两个阶段:开始为了研究各个部件建造了“无寿命”的117A,之后建造达到空军要求的能够批产的117S。
普京总统个人答应留里卡设计局负责人切普金的请求,“无寿命”的117A发动机首次允许在2001年莫斯科航展上亮相。实际上,参观者仅能看到发动机涡轮、风扇,整个发动机是被罩住的。
2003年夏天,117产品中标PAK FA发动机的“恶魔”项目。117的备用方案还是联盟集团的R145M-300。这是R-70V-300和R-179-300的进一步发展。但是117项目对空军更有吸引力,由于使用了现有的AL-41F和AL-31F的元件成本更加低廉。“今天应当说,俄罗斯政府要在发动机制造业领域搞几个项目资源是不够的。”当时,土星科学生产联合体总经理尤里?拉斯妥奇金宣布:“土星公司的经验是可以在改进阶段推广的,为国家节省了大量的资金。”曾经建议,117产品通过连续改进AL-31F,分阶段接近空军要求的五代机的水平。
两台117A试验发动机曾经安装到编号为710的苏27M飞行实验室上。飞行试验开始于2005年,但是由于振动超标飞行后一些试验被迫暂停。专家的意见是,振动的原因可能是压气机工作不稳定。看来这些问题已经解决,因为2007年航展上曾经展出了安装117S发动机的苏35飞机。当时,苏霍伊航空控股公司和土星公司领导宣布,飞机第一阶段的试验2007年年底结束。的确,另一个关于首次飞行的消息目前还没有出现。2009年年底载有两台批产117S的PAK FA将首次升空。
第三章,117S发动机的真实实力
实际上,117S并非PAK FA真正配用的动力,它的性能参数目前已经公布,军推仅为86kN左右,完全达不到五代战机超音速巡航所需的标准,甚至还略输给本兔的WS10A,以下赠送一个表格,AL31全系列家谱
AL-31系列发动机
大家闹得沸沸扬扬的Su35S,即1988年开始研制的Su35的重生版,所搭载的AL41F-1S发动机,就是大家天天挂在嘴边的“117S”了,它其实是相当侧漏的一款产品,最大军推仅为86.3kN,不仅远输F119的105kN,甚至还输给本朝已经定型的WS-10A(89.6kN)。鉴于Su-35S近年来多次参展因此其参数极易获得切可信度较高
Su-35参数
这种参数,基本上……看了就倒胃口。
117S之后的改进型叫做117,即AL-41F-1,毛国的编号一向比较乱,看不出什么传承关系,但毫无疑问117S是达不到T50最终所宣称的“超机动”、“超音速巡航”的,我们也可以再次对“歼20采用117S发动机”的谬论进行鞭尸。至于117发动机,目前的消息是2013年(本文写作时间为2012年11月底,作者注)才会真正装上T50进行试飞,因此它的参数未知。那么大家可以确定的是,目前曝光的几架T50prototype都是装的117S,对吧?
前两天看到的某位脑残毛粉说毛国的发动机其实很皮实,包括昙花一现的大神器AL-41F,以及现在的117S等等,稳定性都不输“频频因为发动机故障导致战机坠毁”的美国同类产品,这让我说什么好呢?且不论寿命上的硬伤,先来打个脸吧……
不解释
航展用的飞机都敢出问题,基本上就是毛国的专利的,当年那架图144叫一个壮观……虽然那次的确事出有因,但毫无疑问毛国的飞机发动机可靠性一直就没有很好的口碑。
PS:小道消息,很多人也都知道,T50-2号机的全动尾翼貌似是1号机拆下来的……看来光鲜的外表里面藏着什么?这只是冰山一角吧……
第四章,我们真的需要117S发动机么?
天朝的发动机不行,这是一个令人蛋疼的事实,但情况总是会改变的,近年来我兔在航空发动机领域的投入逐步加大,一批新产品正逐步赶超、取代进口产品,其中最出名的当属“太行”发动机了
涡扇10“太行”发动机
很多人误以为“太行”和AL-31师出同门,其实不然,追根溯源来看,“太行”的核心机其实源自1982年由美国进口的CFM56,也就是说……和霉帝当前依然如日中天的F110系列发动机是同源的。
涡扇10的最初型号性能一般,军推为73kN左右,加力推力不超过120kN,这种水平甚至还不如前苏联70年代的AL-31原型机,我们必须不能满足。
2003年12月装两台WS-10A的歼11A首飞,03-04年间WS-10A开始试装歼10战斗机。2005年5月11日开始定型持久试车,2005年11月10日通过长久初始寿命试车,05年12月28日完成定型审查考核。经过多年可靠性等方面的改进,WS-10A已经可以达到定型投产的水平了,定型后的WS-10A推力能够达到89.6/132kN的水准,已经全面超越AL-31FN。目前正在进行研制工作的歼10B中型战斗机、歼11B重型战斗机和歼15“飞鲨”重型舰载战斗机都将采用WS-10A作为动力,它们拥有真正的“中国心”。
歼10B战斗机
歼11B战斗机
歼15舰载战斗机
2011年1月,我兔航空史上近年来最浓墨重彩的一笔:国产的第四代(国际第五代)重型战斗机歼20首飞成功
龙之利刃
这架继美帝F22、毛国T50之后的世界上第三种重型四代机从一出现就引起了国内外人士的强烈关注,妖魔鬼怪一般的“发动机系俄制”言论不可避免地再次重演。简要分析一下,我兔目前最强的现役发动机是WS10A,性能全面优于毛国已经出口给我兔的AL-31F、AL-31FN,歼20用的发动机势必强于WS-10A,能超过WS-10A的毛国发动机就是117S了,毛国规划中最先进的发动机是117,自己都还没用上,会给我兔么?反正我是不信。至于FADEC和TVC,我只想说两点:1,毛国80年代的电子技术能做到的,毛国有电子技术么?有过……2,EJ200的矢喷是西班牙一家公司捣鼓出来的……多说无益了。
“退而求其次”的话,就是117S了……大家来看打脸图
活脱脱的高富帅和土肥圆
硬要说上下两图的发动机是一个东西的人,我承认你们赢了…
毫无疑问,安装在歼20原型机上的既不是AL-31F,也不是WS-10A,而是一种新型的发动机,它有可能是传说中的涡扇15,但更有可能是WS-10系列的某种改型,权且称为WS-10B,考虑到它的前身WS10A性能已经达到的水平,WS-10B至少拥有90+kN的军推和140kN以上的最大推力,并且很有可能是FADEC的试验机,至少在推力方面完全不输117S。至于稳定性……带翔的117S有说话的资格么?
综上所述,我认为所谓的“天朝军方眼馋117S”,纯属无稽之谈,支持这种言论显然是无脑的表现。如果我们的高层真的这样做了,可能是有什么深层次的原因,但毫无疑问对我们的科研人员来说是一种赤裸裸的不信任,这,不是我兔的风格。