深度:从台湾涡扇发动机发展历史看太行前进必经之路
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近日,某媒体称中国已像美俄一样能够研制推重比达到10一级发动机,暗示称太行发动机已达10,乍一看固然易令人欣喜。但冷静思考这到底是否属实呢?中国的航空发动机是战机最为薄弱的环节不可否认,但正视差距然后一步一个脚印的发展恐怕才是良策。一味的贬低和拔高太行都改变不了太行的技术现状。
今天,就着专家所称的台湾IDF战机是装的J79涡喷发动机的契机,笔者来谈谈台湾航空涡扇发动机的发展之路,及“太行”发动机应该吸取哪些先进经验。
台湾认为引进技术可更快速提高
在发展涡扇发动机时,台湾“中科院”的决策采取了与国外一流厂商合作研发和生产的模式。这种做法,不但满足了IDF计划时程上的需求,同时增加了产品的可靠度而减低了风险和成本。最为重要的一点,就是建立了应付美方对IDF推力上限制的对策。这样台湾方面选择了与美国加雷特涡轮引擎公司合作,共同投资,设立国际涡轮引擎公司来研发和生产IDF战机的涡轮扇喷射发动机。
加雷特引擎公司曾与台湾航发中心合作生产装置在AT-3高等教练机上的TFE-731-21涡扇发动机。台湾航发中心的构想是借用合作的方式,一面发展,一面增加自立研发的能量。而加雷特公司则是想借着发展IDF战机所用发动机的机会,向中型军、民用发动机市场进军。就在这样互惠的原则下,双方协议相等投资。在台中市和美国凤凰城两地执行业务,以ITEC公司本身资金依据IDF战机设计需求,先行研发代号TFE 1042型涡扇发动机。
TFE-1042型发动机的性能
TFE 1042型发动机的设计推力受了美国政府的限制,其最大推力(使用后燃加力器时)是8350磅,中级推力(基本引擎)是5000磅,IDF战机装置了两具TFE 1042发动机,所以其最大推力是16700磅,中级推力是10000磅,TFE 1042发动机经过设计、制造、装配,以及累积50小时以上功能验证测试与空中飞行测试,证明是一具性能非常优异的先进型发动机。1988年依照预定时程装置在第一架出厂的IDF战机上,1989年2月初步飞行合格完成,1990年3月全步飞行合作完成,开始进行量产。TFE 1042发动机的设计耐久度:高温组件是2000飞行小时,低温组件是4000小时。
TFE 1042发动机采取了模组块设计,不但便利后勤的维修,并增进日后增加发动机推力时设计及研发上的弹性。发动机的每一个模组具有互换性,均可单独地制造、库存及装运。TFE 1042发动机根据实际屡积测试结果,具有高可靠度,其平均故障间隔时间是430小时/次。
积极改进是硬道理
1982年,加雷特公司与台湾航空工业发展公司共同组建了国际涡轮发动机公司,并以TFE1042为原本,开发了TFE-1042-70发动机。所以TFE1042原始型号根本没量产过,台湾方面再接再厉将TFE 1042发动机基本设计改进,推出TFE1042-70型。在增加推力的情况下,保持其外型尺寸,并且仍可装置在IDF战机上。每具发动机的最大推力可由原有的8350磅,增加至高达10000以上,而两具发动机最大推力可增至20000磅以上。
IDF在正式装备台军后又对TFE1042-70进行了重大改进(改型编号是TFE1088-12),改进的结果是使TFE1088-12的加力推力提高到了54千牛(约5512公斤),提升幅度高达26%,如此一来,IDF的推重比得到了显著提高。
台湾航发还是出口大户
TFE-1042-70发动机不但用在了IDF战机上,1998年曾出口77具到捷克,1996年捷克台湾所合作生产的L-139及L-159“信天翁”攻击教练机,所使用的两具F-124-GE-101的发动机即为TFE-1042的无加力版,2005年还外销了4具到意大利,供M-346原型机使用。
1998年4月,洛克希德-马丁公司、波音公司、雷神公司和诺斯罗普-格鲁曼公司获得了无人机先进技术概念验证机(ATD)合同。1999年4月,波音公司被选中发展无人作战飞行器第2阶段验证机。第一架飞机选用的就是TFE-1042-70/F-124发动机。2002年5月,该发动机装备验证机X-45A上首飞,后面的X-45B尺寸比X-45A更大、重量更重。2002年初,美国空军才决定发展尺寸更大的UCAV,于是这才选择了F404用于X-45B的动力。
TFE1042-70的涵道比由TFE1042的0.66降至0.45以适应战斗机的需要,并采用了模块式设计,先进的数字控制系统,使得该发动机的操作十分灵敏。由慢车到加力推动力只需要5秒钟,而由慢车到最大推力只需4秒。并且检测、维护方便,可靠性高。
F-CK-1战机推重比或超大陆任意型战机
2009年的台北航展,汉翔公司的工作人员称TFE-1042-70发动机自制率已达9成 必要时可以100%自制 但关键部件的可靠性不能保证 寿命将会降低到1500小时(目前的寿命是4000小时)
IDF在正式装备台军后对TFE1042-70进行了重大改进(改型编号是TFE1088-12),改进的结果是使TFE1088-12的加力推力提高到了54千牛(约5512公斤),提升幅度高达26%,如此一来,新的F-CK-1C/D(IDF经国号战斗机改进型)的发动机得到了显著提高。TFE1088每具推力12500磅,两具就是12500*2*0.454=11350公斤推力。而IDF战机最大起飞重量12530公斤,正常起飞重量9072 公斤,推重比1.25。改进后F-CK-1C/D推重比高达1.2,IDF空战推重比性能在亚洲范围远没有对手,远比苏30MKK战机强!已经达到第三代战斗机中的较高水平。
不买俄制发动机行吗?
早在2005年12月28日,我国第一台自行研制的大推力涡轮风扇发动机“太行”就在沈阳诞生,然而10年过后,这款在当初受到无数美誉的“太行”发动机,仍然前途不甚明朗,迫使大量国产战斗机“有身无心”,只能转而向俄罗斯大批购买发动机甚至整机,“太行到底行不行”也成了几乎关注军事的人们最为揪心的一个话题。
中国的航空动力工业是从维修、生产和仿制苏联涡喷发动机开始的,经过多年发展,研制生产了多个涡喷主力型号。由于我国航空工业整体实力较弱,涡轮风扇发动机发展一直没起色。而太行发动机是中国自行研制的首款大推力高性能涡扇发动机,在中国发动机研制史上具有重要地位。然而到目前为止,太行发动机仍然不能满足中国空军对高性能发动机的全部需求,太行发动机搞了近20年,还要购买昂贵的俄制发动机,这多少显得有些尴尬。
痛心:“菊花残”的歼11晒太阳
由于“太行”发动机迟迟不能达到试验标准,计划在2003年底首飞的歼-11B战机其原型机也不得不适用了AL-31F发动机进行试飞工作。然而待“太行”发动机装上歼11战斗机后,出现了一系列技术问题,导致了这个型号的战斗机根本无法适应战斗力的要求。
2009年,大量新生产的发动机仍然处于排出故障阶段。同年,大量照片显示02批歼-11B和歼-11BS战机因无发动机可用而停在沈飞的停机坪上、和沈飞工厂大院内!被网友们戏称为“菊花残”。这一尴尬的境地直到2011年,才勉勉强强消失。
而定型以后,“太行”发动机性能和质量一直不稳定,这不仅影响了部队换装,还影响着中国军队战斗力的发挥,甚至于中国的国土安全保障!因为我们没有一架装有可靠的、高性能国产发动机的战机,在中国天空上守护领空、保卫家园!
据外媒报道(俄罗斯军工综合体新闻网2014年10月10日)中国空军也购买国产“太行”发动机,但其可靠性无法令人满意。平均工作不超过300小时就需要大修,而俄罗斯同类产品的飞行时间要高出几倍。中国又从俄罗斯订购了123台发动机,这说明中国国产WS-10A发动机性能仍不够好。
虚心学习才是未来必经之路
综观台湾涡扇发动机之路:在引进技术后积极学习该进,达到一定的国产化后,提高可靠性,最主要的就是战斗机能用!台湾航空工业发展走出一条适合自己发展的涡扇发动机之路!并且在这条道路越走越好!而“太行”在10年定型生产中还是“涛声依旧”,最近甚至出现“太行”发动机已到达推重比10的言论!
而美国的F22战斗机F119发动机在不开加力的情况下也只达到8-9,即使开加力后也仅仅到了10!难道我国航空工业超过了美国?那我们买什么波音飞机,又去买什么俄罗斯的AL-31和117S发动机呢?那为什么又被俄罗斯人在进口苏35战机的项目上,因117S发动机仿制问题掐住了我们?在推力这么大的情况下,那我们的2013号歼20战机(歼20已经6架试飞,2014号也马上试飞估计明年一月份)为什么还要用三代机初期的AL-31F进行试飞呢?这些让我们不禁沉思:一味的吹嘘就会搞好发动机吗?好消息都愿意听,但不尊重事实和事物发展的客观规律就不对了。
中国急需能用的发动机,而且是能堪大用的!
诚然,航空发动机是一个技术精深、新手难以进入的领域,它需要国家充分的保护并利用该领域长期的成果、数据和积累的经验,需要国家大量的投资。比如大名鼎鼎的美国F-15“鹰”战斗机曾今频频趴窝而被称为“机库皇后”,就是因为其使用的F100-PW-100发动机压缩段叶片失速、涡轮段损毁和零件寿命远低于预期等问题层出不穷而造成的。但是中国“太行”发动机已经不是给自己找理由的时间了,因为时间已经逐渐离我们远去,我们急需一款堪用的、可靠的发动机!
涡扇发动机的短缺是中国航空工业的顽疾之一,只有攻克了这个“山头”,中国的航空工业才能够获得大的飞跃。笔者是真心的希望中国的航空工业早日腾飞,同时相信这一天离我们已经不远了!(作者署名:太行山上)
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