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殲-20的換發艱辛,堪比當年F-14……
送交者:  2020年05月25日05:43:32 於 [世界遊戲論壇] 發送悄悄話


對於當代飛機來說,在一個型號內通過換發來形成性能提升已經是一種常規操作了。對於當代中國軍迷來說,中俄兩國的側衛系列戰機都從經典的AL-31F出發,俄羅斯這邊沿着推力增加和矢量推力能力兩個方向螺旋上升,經歷了FP和99M系列,最後在117S上實現了二者的統一;中國則是先用WS-10實現了國產側衛的動力國產化,隨後又隨着型號的迭代更新,不斷提升發動機的推力,以實現戰機性能的不斷提升。

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▲ 除了海軍的殲-15系列,“太行”在解放軍側衛系列戰機里已經全面運用

當然側衛的這類換發屬於“從勝利到勝利”,更多強調的是戰機性能的不斷提升。而另外一些換發則屬於“階段性動力”的狀態。比如美國在上世紀50年代有一款普·惠J40渦噴發動機因為性能指標優秀,被多款當時的新型戰機選為主要動力,結果發動機因為故障頻頻無法實用,最終甚至乾脆被取消。由此導致大批計劃使用該機的戰機計劃不得不換用推力較小的J57或者J71發動機,以至於很多紙面性能很強的飛機造出來之後因為推力不足,表現不如人意。

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▲ 沒有J40的好幾個型號雖然後來都服役了,但一直深受發動機推力不足的困擾

還有一類換發則屬於“過橋”性質:即相對於戰機研製項目本身,航發系統的進度相對沒跟上,因此選擇一款其他的發動機作為過渡動力先湊合,之後有條件了再換上正選的發動機。這樣的案例就更加常見了,當代戰鬥機裡面,蘇-27在T-10原型機階段使用了AL-21渦噴發動機,後來才用上了大名鼎鼎的AL-31F;法國的“陣風”就是在驗證機階段使用美制F404發動機,然後在量產型上則換裝了法國自行研製的M88渦扇發動機;歐洲戰鬥機“颱風”在EAP驗證機階段也使用了“狂風”戰鬥機的RB.199渦扇發動機以簡化研製程序,直到正式研製“颱風”時才用上了先進的EJ200渦扇發動機。

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▲ 這種驗證機到原型機的變化中,換發幾乎是常見姿態

相比這些進入量產就用上目標發動機的產品,另外一些型號的“過橋”的時間就比較長。比如在航空發動機工業底子比較薄弱的中國,上世紀80年代開始研製的殲-10一開始就打算用渦噴-15A在原型機階段“過橋”,再換上作為目標發動機的渦扇-10。但後來隨着AL-31FN作為更合適的“過橋”動力出現,加上渦扇-10的研製進度與裝備需求發生的變化,AL-31FN系列發動機從“過橋”也變成了殲-10系列隨後十幾年裡的正選動力,直到最新的幾批次殲-10C上,原定的目標發動機“太行”才成為量產殲-10系列的動力。

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▲ 殲-10使用AL-31的時間之長,以至於更像是“XXX特大橋”那種以橋代路的工程

事情到殲-10這樣狀態的時候,與其說是用AL-31FN“過橋”,某種程度上不如說是“騎驢找馬”,先用性能不錯的AL-31FN系列滿足殲-10的列裝需求,再選擇合理的時機和型號,擇機對後續發展型號進行升級。雖然用俄發不是一開始就說好的國發,而且一用就是二十多年這事兒,讓一部分在乎國產化比例的人覺得不那麼舒服,但從實用主義的角度來看,這樣的方式比起“槓”在目標發動機上導致型號進退維谷要科學得多。

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▲ 對於部隊而言,什麼都不如能用來的重要

類似的情況美國也沒有少遇到過,其中F-14“雄貓”艦載戰鬥機的故事可算相當有代表性。該機使用的TF30發動機最早可以追溯到上世紀50年代末期,對於一款70年代研製的第三代艦載重型戰鬥機來說,這款推力不足、且容易產生喘振或停車的早期渦扇並不合適,因此格魯曼向海軍建議將使用TF30發動機的F-14A作為過渡型號,而將使用新發動機(當時計劃的是普惠的F401渦扇發動機,其空軍型就是F-15使用的F100渦扇發動機)的F-14B作為正選,並在屆時將所有的A型升級為B型。

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▲ 原本F-14A這個狀態應該沒幾年就要消失的,後來的命運真是誰也想不到

原本美國海軍如意算盤打得很好,打算只生產66架F-14A,並從第67架開始生產使用新發動機的F-14B。但F401發動機在研製中遭遇了嚴重的可靠性問題,導致發動機沒有通過飛行測試(同期的F100也因為可靠性差讓F-15變成了“機庫皇后”),F-14B項目也在1974年4月被放棄,僅有的一架F-14B原型機也在飛了不到35小時候就被封存。後者在1981年又試着測試了F101DFE發動機,但後者的適配性問題導致其只能再次被封存。而面對蘇聯日益壯大的遠程航空兵部隊威脅,美軍只能選擇在對TF30發動機進行有限的改進後硬着頭皮繼續生產了近400架F-14A。

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▲ F401和F101DFE兩款發動機的測試失敗,讓F-14被迫“過渡”TF30“過渡”了十多年

至於後來我們看到的F-14B使用的發動機,是1986年這架F-14B被第三次啟用後使用的F110渦扇發動機。由於此時F-14B項目早已停止,美國海軍只能以F-14A FSD計劃或者F-14A+的名義,在改進F-14A的概念下進行包括換裝F110在內的改進工作。F-14A+最終還是繼承了F-14B的型號,全新生產了38架並改進了48架A型。後來出現的F-14D改進型(包括37架新機和18架A型升級型)也使用了F110發動機。即使如此,使用F110的F-14B/D加起來也只有141架,遠少於使用推力不足且有喘振甚至停車風險發動機的F-14A的數量。

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▲ 這經歷了4款發動機的F-14B原型機也算是換發界的元老了

類似的情況在殲-20上也有體現,儘管我們都清楚使用俄製發動機的殲-20作為A狀態,註定是要發展到使用目標的渦扇-15發動機的殲-20B狀態的。但是當使用“太行”的殲-20作為A2狀態出現,並且開始批量投產的時候,不難看出在刻不容緩的現實需求下,解放軍對A狀態殲-20的需求也在不斷增大,畢竟即使性能有限,這樣的殲-20也是目前我們能獲得的最先進的實用殲擊機產品。

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▲ 從AL-31到“太行”再到“峨眉”,殲-20的換發之路,也是和F-14類似的

當然,這種發動機型號的“連續過橋”自然也預示着儘管渦扇-15作為一款已經進行了長期試飛的發動機距離全面量產的時間越來越近,但距離B狀態殲-20面世的時間也許要比我們所期待的更長,等待一款新型殲擊機完成相關的改進、調整和試飛,並將整款改進後的飛機包括發動機修改到能夠量產的狀態,顯然還有相當的工作要做。

 


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