淺談國外艦載機發動機發展現狀及特點

■ 卜振鵬 吳雄 / 海軍研究院

（卜振鵬，海軍研究院，工程師，主要從事海軍航空發動機論證研究工作）

相較于陸基飛機，艦載機的發展與海軍艦艇的建設發展密切相關，而艦載機的發動機除需考慮電磁兼容、油料和防腐等特點外，還需要考慮更大的推力/功率和更好的加速性，同時還要做好質量、耗油率、結構尺寸與上述因素之間的平衡。

選取或研制艦載機發動機時，除了考慮與陸基飛機發動機共有的因素外，還須針對艦載機的使用需求和使用環境等因素進行綜合考慮。艦載機對發動機的需求通常包括更大的推力/功率和更好的加速性（以獲得更好的起飛性能），同時還要做好質量、耗油率、結構尺寸與上述因素之間的平衡。另外，在艦載使用條件下，發動機對電磁兼容、油料和維護保障資源的要求更為嚴格，海洋環境下的腐蝕防護工作也尤為重要。

美國艦載機配套發動機現狀

固定翼飛機發動機

美國海軍現役的固定翼艦載機主要包括AV-8B艦載攻擊機、F/A-18E/F艦載戰斗攻擊機、F-35B/C艦載機和T-45艦載教練機等。

AV-8B艦載攻擊機是在AV-8攻擊機基礎上改進而來，是一型可在艦上垂直起飛/短距降落的艦載攻擊機，配套動力沿用羅羅公司的“飛馬”推力換向渦扇發動機（編號為F402渦扇發動機）。推進系統是垂直起飛/短距降落飛機的核心，其原理、構型決定了飛機的特點。AV-8飛機的發展史在某種程度上就是“飛馬”發動機的發展史，甚至可以說，飛機機體就是為了“包住”“飛馬”發動機而設計的。“飛馬”發動機于1957年開始研制，1968年完成，只配裝于AV-8系列飛機。AV-8B艦載攻擊機早期配裝F402-RR-406渦扇發動機，后期換裝了性能更好的F402-RR-408渦扇發動機。

F404渦扇發動機

F414渦扇發動機

表1 F404渦扇發動機和F414渦扇發動機主要參數

F/A-18E/F艦載戰斗攻擊機的配套動力為兩臺GE航空集團的F414渦扇發動機。F414渦扇發動機是針對飛機使用需求，以F404和F412渦扇發動機為基礎，采用經驗證的技術改型研制的一型發動機，主要配裝于F/A-18E/F艦載戰斗攻擊機。在研制過程中，美國海軍要求F414渦扇發動機的長度和噴管直徑與F404發動機（F/A-18A/B/C/D艦載攻擊機配套動力）保持一致，以滿足將F414渦扇發動機裝入F404渦扇發動機艙的要求，并要求F414渦扇發動機的性能、可靠性、維修性和環境適應性等必須等于或優于F404渦扇發動機。F414渦扇發動機研制成功后，GE航空集團采用新的策略不斷對發動機進行改進升級，進而發展出兩種型號，即延長使用壽命的F414-EDE和提高性能的F414-EPE，兩型發動機的硬件完全相同，只是控制系統軟件不同。F414-EDE的推力不變，顯著提高了耐久性和維修間隔，熱端部件壽命提高3倍，耗油率降低3%～4%；F414-EPE壽命不變，推力提高20%以上，耗油率降低1%～2%，推重比達到了10∶1。

F-35B/C艦載機屬于F-35戰斗機系列（包括空軍的F-35A、海軍陸戰隊的F-35B和海軍的F-35C）。為滿足飛機多種功能要求，推進系統采用“主發動機+升力系統”的組合推進方案。主發動機為F135渦扇發動機，由普惠公司研制；升力風扇由羅羅公司研制，目前只配裝于F-35系列飛機。針對飛機使用需求，為降低研制難度和風險，F135渦扇發動機由F119渦扇發動機（F-22戰斗機配套動力）改進而來，采用了F119渦扇發動機核心機，重新設計了風扇和低壓渦輪，改進了加力燃燒室、噴管和控制系統。在推進系統研制之初，就強調不再遵循性能驅動原則，而是將經濟可承受性作為重要設計指標。據報道，與現役的F110和F100渦扇發動機相比，研制F135推進系統的費用節省35%，硬件和軟件的可靠性提高2倍，維護人員數量減少30%～50%，故障判斷和修理的時間減少94%。此后，美國海軍又安排普惠公司開展了F135發動機的壓氣機改進，使F135發動機的耗油率降低5%～7%，推力提高10%。

T-45“蒼鷹”艦載教練機是BAE系統公司在陸基“鷹”高級教練機基礎上的改型。T-45配裝1臺英國和法國聯合研制的MK871渦扇發動機。MK系列渦扇發動機于1965年開始研制，1972年完成，后經不斷改進，衍生發展多個型號，配裝多型陸基飛機。為滿足T-45艦載教練機的使用需求，MK871發動機采用了防腐措施，增加了備份控制系統，并提高抗電磁干擾能力。此外，為解決T-45艦載教練機著艦過程中發動機響應慢的問題，對燃油控制系統也做了相應調整。

T64渦軸發動機

T408渦軸發動機

表2 T64渦軸發動機和T408渦軸發動機主要參數

旋翼機發動機

CH-53E艦載直升機是在雙發構型的CH-53D艦載直升機基礎上改進研制的，配套動力沿用了3臺T64渦軸發動機。T64渦軸發動機是GE航空集團根據美國海軍要求，為地面支援和戰術飛機設計的渦軸/渦槳發動機，軍用型為T64，民用型為CT64。T64渦軸發動機于1955年開始研制，1963年定型，主要配裝于CH-53系列直升機。該型發動機不斷改型，衍生發展，功率等性能大幅提升。CH-53K是該系列直升機的最新發展型號，目前正在研制中。CH-53K艦載直升機配裝3臺T408渦軸發動機，該型發動機為GE航空集團針對飛機使用需求，在CFE73B民用渦扇發動機和T407渦槳發動機基礎上改進研制，相比T64渦軸發動機，其功率提高57%，油耗降低18%，從而使CH-53K的有效載荷是CH-53E的3倍。

MH-60R/S艦載直升機是美國陸軍“黑鷹”直升機衍生發展型，配裝兩臺T700-GE-401C渦軸發動機。T700渦軸發動機是GE航空集團針對美國陸軍的“黑鷹”直升機發展需求而研制的。T700-GE-401C在T700渦軸發動機基礎上，主要對海洋環境適應性、功率提升等進行了改進設計。該型發動機通過不斷衍生發展，功率等性能大幅提升，并衍生發展了民用型。

V-22傾轉旋翼機配裝兩臺T406渦軸發動機。在V-22傾轉旋翼機研制時，經評估認為需要1臺功率范圍3680～4420kW、可靠性高、維修性好、使用費用低和耗油率低的渦軸發動機。針對飛機使用需求，設計人員在T56渦槳發動機（E-2D預警機配套動力）基礎上進行改進，將單轉子的渦槳發動機改為自由渦輪式的渦軸發動機，發展出T406發動機。該型發動機僅用于V-22傾轉旋翼機，同時與T56渦槳發動機具有較大的通用性。

俄羅斯艦載機配套發動機現狀

固定翼飛機發動機

米格-29艦載戰斗機是在米格-29戰斗機基礎上改進研制的，配裝兩臺RD-33渦扇發動機。為滿足艦載使用需求，RD-33發動機提升了發動機推力和腐蝕防護能力。為滿足在航母上起飛需求，RD-33渦扇發動機的早期型號設置了應急工作狀態，可短時提高發動機推力。RD-33發動機于1981年開始研制，1984年完成，主要配裝于米格-29系列飛機，研制時對標美國F-18艦載機配裝的F404渦扇發動機（米格-29戰斗機針對美國空軍的F-16/F-18飛機而研制），兩型發動機的加力推力相當。該型發動機經過改型，性能不斷提升，其中配裝米格-29艦載戰斗機的RD-33MK發動機，通過采用新技術，進一步提高了推力，已不再設置應急工作狀態。

蘇-33艦載戰斗機配裝兩臺AL-31F系列渦扇發動機。同RD-33渦扇發動機一樣，為滿足在航母上起飛需求，該發動機的早期型號也設置了應急工作狀態，可短時提高推力。AL-31F渦扇發動機于1973年開始研制，1985年完成，主要配裝于蘇-27等飛機，研制時對標美國F-15戰斗機配裝的F100渦扇發動機（蘇-27戰斗機針對美國空軍的F-15戰斗機而研制），兩型發動機的加力推力相當。

旋翼機發動機

卡-29和卡-31分別是俄羅斯卡莫夫公司研制的雙發中型共軸式反轉旋翼戰斗運輸直升機和雷達預警直升機，均配裝兩臺TV3-117渦軸發動機或VK2500渦軸發動機。TV3-117渦軸發動機為克里莫夫-伊索托夫設計局為米-24武裝運輸直升機和米-14反潛直升機研制的，由烏克蘭馬達西奇生產，共有20多種改型，廣泛用于米-14/17/28/35以及卡-29/31/50等直升機。由于俄羅斯和烏克蘭關系趨于緊張，俄羅斯已開始研制替換TV3-117渦軸發動機的VK2500渦軸發動機，以達到“原位”替換的目標。

英法艦載機配套發動機現狀

固定翼飛機發動機

“陣風”系列是法國達索公司為法國空軍和海軍研制的多功能戰斗機，最初的動力裝置是兩臺GE航空集團的F404渦扇發動機，后續被兩臺法國斯奈克瑪公司的M88渦扇發動機所替換。在M88渦扇發動機研制過程中，為減少對飛機平臺的改動，其總體性能、外廓尺寸與安裝接口等被要求與F404渦扇發動機盡量保持一致。M88渦扇發動機于1996年完成研制，之后主要配裝于“陣風”戰斗機。

旋翼機發動機

英法兩國的艦載直升機主要為EH101和NH90直升機。EH101直升機是英國韋斯特蘭直升機公司和意大利阿古斯塔公司聯合研制的多用途直升機，選用3臺RTM322渦軸發動機或者CT7渦軸發動機，除能滿足兩國海軍的要求以外，還能執行民用和其他任務。NH90直升機是由英法等國聯合研制的雙發單旋翼中型軍用多用途直升機，可選用兩臺RTM322渦軸發動機或CT7渦軸發動機。EH101直升機研制早期配裝3臺GE航空集團的CT7渦軸發動機（T700渦軸發動機的民用型），但同時，英法兩國也開始聯合研制RTM322渦軸發動機，因此在RTM322渦軸發動機研制過程中，為減少對平臺的改動和替換CT7渦軸發動機，其總體性能、外廓尺寸與安裝接口等與CT7渦軸發動機基本一致。

RTM322渦軸發動機

T700渦軸發動機

表3 RTM322渦軸發動機和T700渦軸發動機主要參數表

艦載機發動機發展特點

受本國海軍的發展戰略和工業實力等因素影響，各國艦載機發動機的發展過程總體來看具有以下特點。

一是發展艦載機發動機須立足本國國情。美國海軍規模位于世界首位，其艦載機數量也是世界第一，其強大的航空工業體系較好地支撐了艦載機發動機的研制，使其艦載機發動機處于引領地位，進而支撐了艦載機的發展。英法等國艦載機規模小于美國，其艦載機發動機以“跟蹤”發展為主，研制的艦載機多先期采用美國軍用發動機，但又同步研制具有“原位”替換特性的配套發動機，以實現動力自主保障。俄羅斯艦載機規模較小，其艦載戰斗機多以岸基飛機衍生發展，其配套動力是在岸基飛機基礎上進行適應性改進，滿足艦載使用需求。

二是相對獨立發展，持續改進提升。航空發動機的推力或功率量級由平臺需求確定后，美國作為引領者，會根據國內現有技術水平按比當前現役同類發動機有所提升的方式，來確定發動機的耗油率、質量和可靠性等指標；其他國家的發展多對標美國相應型號的發動機，立足國內開展研制。無論美國還是其他國家，航空發動機的研制與平臺的研制都相對獨立，航空發動機投入使用后，再不斷解決使用中暴露的問題和應用新技術來改進改型，提升發動機性能，同時帶來飛機平臺性能的提升。

三是各軍種協同發展，注重軍民融合。由于航空發動機研制難度大、研制周期長，即使國力雄厚的美國也無法實現各軍種獨自研發航空發動機，在飛機研制中會優先選用成熟發動機，而在需要新研航空發動機時，也注重考慮各軍種需求，盡量聯合研制。對于軍民都有需求的發動機，有的是軍方研制并投入使用后，再取得適航認證，投入民用市場；有的是取得適航認證的民用發動機型號，經軍方認證后被軍方采用。

結束語

艦載機發動機的發展與各國海軍的發展需求以及本國技術基礎密切相關，加之航空發動機本身就存在研制難度大的因素，短期內各國海軍艦載機發動機發展難以有較大變化，因此，識別艦載機發動機發展特點，可為我國艦載機發動機的發展提供一定的參考和借鑒。