在此前一篇题为《中国引进最成功的航空发动机,它的装备为空军缓解了30年的压力》的文章中我们特别提到,自上世纪90年代以来,由于中国在第三代涡扇发动机的研制上长期落后于西方国家,在歼10立项之初就面临着无发动机可用的局面。于是,进入到90年代以后,中国借助与苏联/俄罗斯的友好关系,在引进苏27“侧卫”战斗机的同时,进口一批AL31FN发动机, 以装备在歼10上进行试飞。1996年中俄签署订单,1997年俄罗斯开始向中国交付AL31FN航空发动机,1998年3月23日搭载该发动机的歼10战斗机首飞成功。
并在此后的相当长一段时间里,歼10战斗机一直都在装备从俄罗斯进口的AL31FN发动机,包括引进苏27“侧卫”战斗机生产线国产化后的歼11B,我国的首款舰载机歼15“飞鲨”,首飞和两个批次装备的歼20“威龙”隐身战斗机也都采用了从俄罗斯进口AL31FN发动机(以及改进型)。而国产涡扇10发动机,进入到本世纪以后,虽然开展了近10年的实验,在歼11B、歼11BS等机型上进行了小批量的装备,以考验可靠性和耐用性。
但究其性能迟迟无法满足中国空军的需求,并发生了多次空中停车等严重事故。直到211年以后,黎明发动机厂对涡扇10发动机开展进行品质改善计划,以提升涡扇10发动机的可靠性,使用寿命和推力等,这就是后来的涡扇10A发动机,2015年改进后的涡扇10A开始批量生产并装备在歼11B、歼11BS、歼16等机型上。
此后,黎明发动机厂又发展出涡扇10B、涡扇10C和矢量版本的发动机,2018年的珠海航展上,搭载涡扇10矢量发动机的歼10B在航展上进行了眼镜蛇机动、落叶飘等高难度机动动作飞行表演,标志着中国在航空发动机的研制上又上升到了一个全新的台阶,同时也意味着涡扇10家族的正朝着多元化的方向发展。
而在歼10上真正大批量装备,投入部队使用,又是在数年之后的2021年,当时空军宣布搭载涡扇10B的歼10C型战斗机服役,这标志着涡扇10发动机真正开始在单发的歼10战斗机上装备使用,意味着它的推力,可靠性和耐用性均经受住了考验,与双发战斗机相比,单发战斗机对发动机提出了更高的要求,一旦发动机发生空中故障无法重新启动,那么面临的就是机毁人亡的事故,而双发战斗机则只要还有一台发动机工作的情况下就能顺利返航。
所以,涡扇10系列发动机在早期一直没有在单发的歼10战斗机上装备使用,仅在歼11等双发的战斗机上小批量投入使用,以检验它的性能,为研制和改进提供宝贵的数据。
涡扇10B装备歼10C的第二年(也就是2022年),歼10C战斗机便成功出口到了巴基斯坦,也同样装备了国产涡扇10B发动机。同时,巴基斯坦官方在对歼10C战斗机的报道和平评价中还特别提到涡扇10B发动机的优秀性能,表示涡扇10B推力大,可靠性强,使用寿命长,可以非常肯定地说,如果涡扇10B发动机不成熟,巴基斯坦不可能花费巨资引进36架歼10C战斗机。
现如今,就连歼20“威龙”隐身战斗机也换装了改进后,尾喷口有锯齿状,且推力更大的涡扇10C发动机,意味着涡扇10系列发动机已全面成熟,可以大批量换装空军主力战斗机,至此中国对俄罗斯AL31FN系列发动机30多年的依赖也将成为历史。而我国在国产第三代涡扇10航空发动机的研制上,也耗费了30多年的时间(1987年立项),可以说如果没有俄罗斯AL31FN系列发动机作为过渡,中国的航空工业发展将受到极大的制约,起码要滞后10年以上,可见发动机对航空工业的发展有多么重要。
除了AL31FN系列发动机,在中国航空史上还从外界引进过一款装备时间更长的航空发动机,它的装备时间超过40年,至今还装备在歼轰7“飞豹”战斗轰炸机上使用。它就是从英国引进的斯贝RB.168MK202涡扇发动机。以下内容,我们将重点聊一聊这款传奇的航空发动机,看它是如何引进的,又为何能够装备如此之长。
斯贝涡扇发动机
斯贝发动机是英国在60年代中期,由罗尔斯一罗伊斯公司研制,70年代初开始在英国从美国引进F4K战斗机上装备使用,替换了原本的J79涡喷发动机,后美国也从英国引进了斯贝发动机的生产线,并装备在A-7“海盗II”攻击机上使用。它有着推力大、耗油低、可维护性好、使用寿命长等特点。除此之外,它的改进或衍生型号还装备BAC1-11双发支线客机、“三叉戟”三发客机、荷兰的F28支线客机、英国的“猎迷”反潜机、湾流公司的公务机湾流II和湾流III等机型,时至今日它依旧活跃在世界各地。
除了航空方面,斯贝涡扇发动机经过改造后,还发展出“海洋斯贝”舰用燃气轮机(SM1系列,如SM1A型加力燃气轮机),其装备的舰艇也是非常众多。如英国的22型和23型护卫舰,荷兰的“卡雷尔.多尔曼”级护卫舰、“七省”级驱逐舰,日本海上自卫队的“朝雾”级、“村雨”级、“高波”级、“秋月”级、“旗风”级和“阿武隈”等作战舰艇都曾使用过斯贝涡扇发动机发展而来的燃气轮机,可见在当时它不仅在军用领域被广泛使用,还大量装备在民用航空和海军军舰之上。
中国引进斯贝涡扇发动机
斯贝发动机除了被世界其它国家广泛使用以外,中国也曾引进及其生产线。上世纪60年代初,由于中苏关系恶化,苏联中断了对华的技术支持,导致中国航空发动机的技术引进中断,技术落后于世界先进水平,严重影响了中国航空工业的发展与进步。
1971年12月26日,周总理在航空产品质量座谈会上指出:
"航空工业就是有心脏病,要好好治一治这个心脏病。"
并表示,中国可以研究引进英国"斯贝"军用航空发动机,以改变中国航空发动机发展落后的局面,同时作为歼轰7的配套发动机。对于中国方面这一想法,英国方面也是很快就给予了非常积极的回应,经过上层一年多的商讨和接触,英国方面于1972年底便答应向我国单独出售民用"斯贝"发动机。1973年,中国经过考虑后再次决定,在引进发动机的同时,向英国引进军用"斯贝"发动机的专利技术,以实现国产化。为此,在此后的三年时间里,中国和英国方面进行了至少6轮的谈判。
1975年12月13日,中国在花费7679万英镑的情况下(不包括国内的投入费用),与英国签订了购买军用"斯贝"发动机(RB.168 MK202型)专利合同、发动机整机购销合同和发动机辅机专利合同,这在当时可是一笔非常不小的开支,还引进成品40多台。
而英国之所以会向中国出口"斯贝"发动机及其合同,究其原因就是当时以美国为首的西方国家都在积极拉拢中国,以达到对抗苏联的目的,于是在许多装备的出口上都比较放松。"斯贝"发动机也在这一特殊时期得以引进。
根据我国的目标,在引进"斯贝"发动机的专利技术以后,制定了两步走的计划,第一步是在三年之内,用英国提供的材料、毛坯、成品和附件,制造出英国本土制造同等质量水平的"斯贝"发动机发动机。第二步是5年内,用中国自己生产的材料、毛坯、成品和附件,制造出同等质量的发动机(也就是全面国产化),1979年下半年,西安航空发动机厂出厂第一批4台发动机,并进行一系列的考核实验。1980年2月至5月,又到英国进行更为严苛的考核实验,最终证明中国本土生产的"斯贝"发动机都符合要求,并将其命名为“涡扇9”发动机。
1983年年底,涡扇9发动机的第一期工程竣工验收。但在此后,由于授权费用高昂,国民经济调整,英国方面不派遣专家提供帮助、国内铸造发动机压气机叶片段等工艺无法过关等种种原因,涡扇9迟迟无法完全实现国产化。进入到80年代末,随着中西方关系恶化,英国方面也不再提供更多技术支持,导致涡扇9的国产化进程陷入到了瓶颈当中。
而与之配套的歼轰7“飞豹”战斗轰炸机,随着时间的推移,引进的40多台"斯贝"发动机很快耗尽。于是,进入到90年代以后,中国抓紧了对"斯贝"发动机的国产化工作。同时,为解决歼轰7的发动机问题,我国还从英国获得了一批推移,发动机还可以继续使用的F-4K与F-4M战斗机,以暂时缓解没有发动机可用的局面。
全面国产化的涡扇9则一直到2003年7月17日才终于通过国产化工程技术鉴定,开始批量生产,并装备在歼轰7上使用。时至今日,歼轰7依旧大批量装备中国空军和海军航空兵,执行战术对地和对海的打击任务。而"斯贝"军用发动机的引进,尽管国产化国产一波三折,但它的国产化过程却为中国航空发动机的发展提供了宝贵的经验和技术。
从中国航空发动机的发展历程不难看出,无论是涡扇9,还是涡扇10,它们的发展过程都充满了坎坷与挑战。不仅受制于人,还要克服一系列的困难,一切从零开始。不过从今天看来,背后付出的一切都是值得的,它们的成功将推动中国航空工业的进步,摆脱卡脖子的局面。未来,中国在航空发动机的发展上将全面走向独立自主,并一步步走向世界航空强国的行列。
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(潜望者2022年12月13日著,未经授权请勿转载,抄袭必究!)