蘇俄第五代軍用航空發(fā)動機的發(fā)展與啟示

2016年珠海航展上，俄羅斯展出了第五代AL-41F-1S大推力渦扇發(fā)動機模型。此前，俄羅斯空軍宣布PAK FA第五代戰(zhàn)機原型機T-50準備換裝“產(chǎn)品”30渦扇發(fā)動機，以替換“產(chǎn)品”117發(fā)動機，從而進入到最后的定型試驗階段。T-50裝備“產(chǎn)品”117發(fā)動機試飛時曾經(jīng)發(fā)生多次事故，甚至有1架原型機因發(fā)動機故障被幾乎燒毀。加之結構強度、彈艙設計等諸多因素，使得PAK FA雖然首飛比中國殲-20早，但是研制進度遠遠落后于后者。凡此種種，不禁讓人感慨，昔日強大的俄羅斯航空工業(yè)竟然也患上了“心臟病”。

蘇聯(lián)第五代戰(zhàn)機動力系統(tǒng)的研發(fā)計劃起始于1981年。當年，美國率先提出了下一代戰(zhàn)斗機研發(fā)計劃ATF，按照冷戰(zhàn)中主戰(zhàn)裝備針鋒相對的原則，蘇聯(lián)也在同一年啟動“戰(zhàn)斗機”-90計劃。當時，如日中天的米格設計局與后起之秀蘇霍伊設計局同臺競技，最終前者的設計方案勝出，即后來被很多人以“出師未捷身先死”形容的米格1.42/1.44原型機。在戰(zhàn)斗機方案競標的同時，為其配套的發(fā)動機設計方案也進行激烈的較量，對陣雙方是大名鼎鼎的留里卡-土星設計局和莫斯科聯(lián)盟設計局。強者恒強，留里卡-土星設計局的AL-41F方案戰(zhàn)勝了莫斯科聯(lián)盟設計局的R179-300方案。米格1.44與AL-41F這一對不遜于YF-22/F119的強強組合就這樣走到了一起。

不過，與普惠公司全新研發(fā)F119發(fā)動機做法不同的是，留里卡-土星設計局是在此前已經(jīng)非常成功的AL-31F發(fā)動機基礎上研制AL-41F的。AL-31F大推力渦扇發(fā)動機堪稱蘇聯(lián)航空發(fā)動機工業(yè)最后的巔峰之作。很難想象，沒有這樣一款強悍發(fā)動機的推動，蘇-27戰(zhàn)斗機會擁有如此優(yōu)異的性能并發(fā)展出龐大的型號家族。不過，很少有人知道的是，AL-31F在歷時9年的研發(fā)中也像蘇-27戰(zhàn)斗機一樣經(jīng)歷了超重、減重、為了補償強度再增重、又減重的曲折歷程。該發(fā)動機的設計性能幾度反復，進度拖延，以至于蘇-27首架原型機T-10-1首飛時安裝的還是AL-21F-3渦噴發(fā)動機。而且，AL-31F研制中的很多數(shù)字也創(chuàng)下了蘇聯(lián)航空發(fā)動機工業(yè)的歷史記錄，比如總共制造了51臺試驗用發(fā)動機，總運轉時間高達22900小時。當AL-31F發(fā)動機于1985年順利通過蘇聯(lián)國家試驗時，其出色的性能很快就征服了幾乎所有蘇-27系列戰(zhàn)機飛行員的心。

留里卡-土星設計局選擇在AL-31F的基礎上研制AL-41F，既可以有一定的設計傳承、減小技術風險，也可以節(jié)省一定的研發(fā)費用、降低成本。按照當時的設計指標要求，AL-41F要比AL-31F減重20%、推力增加30%、全壽命周期使用成本降低25%，同時配備有軸對稱矢量噴管。作為蘇聯(lián)空軍的重點項目，AL-41F的研制進度推進得很快，留里卡-土星設計局先后生產(chǎn)了26臺試驗用發(fā)動機，除了進行數(shù)千小時的臺架試驗，還在圖-16亞音速空中試車平臺上和米格-25超音速空中試車平臺上分別進行了亞音速、超音速飛行試驗。

然而，就在AL-41F安裝到米格1.44原型機上準備進行首飛的關鍵時刻，蘇聯(lián)在那個圣誕夜以一種悲愴而高效的方式宣布了自身的不復存在。獨立后的俄羅斯繼承了大部分蘇軍軍力，以及正在進行的一大批先進裝備研制計劃。這些在他國看來是讓人垂涎欲滴的財富，但是落到俄羅斯人頭上卻成了無法承擔的重負。于是，不僅大批軍力、裝備被裁減，包括米格1.44、T-95在內(nèi)的下一代武器研發(fā)計劃也紛紛下馬或暫停。米格1.44直到2000年俄羅斯第二位總統(tǒng)普京上臺后，才以兩次告別試飛的方式徹底結束了自己的使命。

蘇聯(lián)解體對于這個昔日帝國的方方面面的影響都是翻天覆地的，航空發(fā)動機工業(yè)亦不例外。蘇聯(lián)航空發(fā)動機工業(yè)同其他軍事工業(yè)一樣，遵循著計劃體制下基礎研究、型號研制和產(chǎn)品制造三個相對獨立體系由政府部門統(tǒng)一領導的格局。但是，獨立后的俄羅斯首任總統(tǒng)葉利欽全面采取所謂“休克療法”，對其繼承的蘇聯(lián)工業(yè)體系實施私有化，其航空發(fā)動機工業(yè)因此遭受重創(chuàng)。從1991年到2000年，俄羅斯航空發(fā)動機工業(yè)因為國家撥款和國內(nèi)訂貨急劇減少，只能依靠向中國、印度等國出口各型發(fā)動機來勉強維持自身運轉，不僅生產(chǎn)實力大幅下滑，基礎研究和型號研制等科研部門的人才流失也非常嚴重。2000年，奮發(fā)有為、精明強悍的普京登上總統(tǒng)之位后，決心重振俄羅斯國力，其中就對航空發(fā)動機工業(yè)進行了大刀闊斧的結構重組。由此，俄羅斯航空發(fā)動機工業(yè)才真正開始恢復往日的雄風。

俄羅斯研制第五代軍用航空發(fā)動機是從1996年空軍提出的“戰(zhàn)斗機”-2000計劃開始起步的。當時，新生的俄羅斯空軍雖然面對諸多困境，但是在美國推進研發(fā)F-35的壓力下，決定依靠自己的力量研制一款與之類似的輕型多用途單發(fā)隱身戰(zhàn)斗機。為此，留里卡-土星設計局啟動了代號為“產(chǎn)品”117的新型發(fā)動機研發(fā)計劃。不過，“戰(zhàn)斗機”-2000計劃很快就因為種種問題而下馬，“產(chǎn)品”117發(fā)動機項目也只進行到圖紙設計階段。1998年，俄羅斯空軍再次提出“21世紀戰(zhàn)斗機”計劃，研制一款任務定位類似于F/A-18E/F的中型多用途隱身戰(zhàn)斗機。此后，該計劃幾經(jīng)反復，最終在2001年確定為研制一款能夠與F-22相抗衡的重型多用途隱身戰(zhàn)斗機，這就是今天經(jīng)常登上各大媒體頭條的PAK FA第五代戰(zhàn)斗機，其原型機代號T-50，正式服役后型號可能為蘇-50。

PAK FA計劃確立后，其配套發(fā)動機采用的還是留里卡-土星設計局的“產(chǎn)品”117。同當初的AL-41F發(fā)動機設計模式類似，“產(chǎn)品”117也是在AL-31F基礎上進行深度改進設計而成，同時也采用了部分在AL-41F發(fā)動機上經(jīng)過驗證的新技術。按照俄羅斯空軍的規(guī)劃，“產(chǎn)品”117分為兩個型號，一是用于技術驗證的117A，另一個就是為備受矚目的蘇-35戰(zhàn)機和T-50原型機配套的117S，其正式編號為AL-41F-1S。117S發(fā)動機雖然性能相比AL-31F有了大幅提高，采用的也都是俄羅斯航空發(fā)動機工業(yè)的最尖端技術，但是其可靠性和穩(wěn)定性讓俄軍方感到很失望，在T-50和蘇-35試飛時發(fā)生了多起嚴重事故。因此，俄羅斯空軍決定，蘇-35戰(zhàn)機量產(chǎn)時雖然可以繼續(xù)裝備117S，但是PAK FA進入到定型服役階段必須換裝新發(fā)動機，這就是留里卡-土星公司和禮炮公司聯(lián)合研制的“產(chǎn)品”30發(fā)動機。該型發(fā)動機徹底擺脫了此前幾個型號均脫胎于AL-31F的設計理念，采用了全新的結構布局以及最新的材料、工藝，在可靠性大幅提高的同時，性能相比“產(chǎn)品”117還有相當程度的提高。如果不出意外，明年我們就可以看到裝備“產(chǎn)品”30發(fā)動機進行試飛的第二階段T-50原型機。

從1991年蘇聯(lián)解體至今的25年，俄羅斯第五代軍用發(fā)動機的研制歷程從某種意義上看，幾乎就是俄航空發(fā)動機工業(yè)幾番波折起伏的縮影。而就在今年8月，中國航空發(fā)動機集團公司正式掛牌。可以說，對于剛剛從中航體系獨立出來的中航發(fā)，俄航空發(fā)動機工業(yè)的曲折經(jīng)歷實在有太多值得借鑒的有益啟示。目前，俄羅斯航空發(fā)動機工業(yè)已經(jīng)形成了規(guī)模較大的聯(lián)合發(fā)動機制造集團和規(guī)模較小的禮炮發(fā)動機科研生產(chǎn)中心兩大集團并立的局面。前者對原有的各個獨立分散的設計局和生產(chǎn)企業(yè)進行全面深度的資源整合，在俄羅斯國內(nèi)外發(fā)動機市場上占有絕大部分的份額，是俄發(fā)動機工業(yè)的絕對主力。后者雖然產(chǎn)業(yè)規(guī)模和市場份額較小，但是專注于AL-31F改進型的研發(fā)，其代表性產(chǎn)品就是AL-31FN和AL-31FM1/M2/M3，中國空軍殲-10、殲-11、殲-15等戰(zhàn)機采用的都是該公司生產(chǎn)的發(fā)動機。也正是通過與中方的技術交流，使得禮炮發(fā)動機科研生產(chǎn)中心最終憑借過硬的實力，成為PAK FA發(fā)動機的參與研制方。此外，在基礎研究方面，俄羅斯政府無論資金多么緊張，也要擠出預算維持中央航空發(fā)動機研究院等機構的運作。今后，俄羅斯政府還計劃對所有航空基礎研究機構進行資源整合，建立自己的“NASA”。

（編輯/一鳴）