殲31已使用國產發動機：沈飛四代機全是黑科技

原標題：殲31已使用國產發動機：沈飛四代機全是黑科技

圖片鳴謝@超大大天使提供。

3月24日，《中國科技獎勵》雜誌2018年第一期，發表了題為《做搏擊長空的鶻鷹——記2017年度國家技術發明獎二等獎獲得者王向明》的文章，文章介紹了2017年度國家技術發明獎二等獎（國家專用項目）獲得者王向明研究員的先進事迹。王向明曾先後獲得和擔任工學博士、研究員、博士生導師。多年從事飛機創新結構設計和製造技術研究。現任瀋陽飛機設計研究所（601所）項目總設計師、「鶻鷹」中型四代機常務副總設計師。文章中對FC-31「鶻鷹」中型四代機的發展進行了深度介紹，文章介紹到，「王向明創建了研製快、性能好、費用廉的新機快速試製模式，在「鶻鷹」飛機研製中創造了多項研製紀錄，包括：3個月完成全機詳細初步設計和結構參數優化計算，6個月完成全機數字化詳細設計，22個月從參數優化到實現首飛；結構重量偏差僅43公斤，零件、疲勞薄弱部位和工裝數量減少了一半以上」。

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軍事專家陳忠告訴記者，目前，具有更高的生存力、隱身性能、超聲速巡航、高機動性等成為我國新一代戰鬥機的主要發展方向，國內外研製飛機結構開始大量採用新材料和新製造技術，如先進複合材料，鈦合金材料以減輕重量，但目前新技術的應用大都局限經典結構的等代替換常用的航空鋁合金材料，其材料的主要採用集中接頭連接對合、鉚接和螺接等機械連接組合板桿為主，就是大家常見的螺絲螺帽螺接，鉚釘鉚接。據了解，美軍F-22戰鬥機全機身就共有上萬顆鉚釘，而全機的螺絲螺帽估計也不會少於這個數。對於這些東西，大家已經習以為常，因為飛機的結構構型基本就沒有改變過，以至於很多人都認為結構沒什麼可設計的，結構已經很「經典」了。但實際上，這類飛機結構技術並不能滿足新一代飛機設計和使用需要，飛機的關鍵疲勞薄弱部位及裂紋集中在螺絲螺帽開孔附近。

軍事專家告訴記者，美國投入3.5億美元針對F-22的162架飛機進行抗疲勞結構改進，並付出了增加飛機結構重量的代價。目前國內外戰鬥機普遍超重8%至20%，達數百千克以上，如X-35原型機號稱超重2237千克，F-35A戰鬥機號稱超重640千克。但疲勞裂紋問題仍然不斷出現，多餘的重量代價並未在壽命和安全裕度上得到應有的回報。根據《中國科技獎勵》文章介紹，我國「鶻鷹」戰鬥機做到了飛機零件、標準件減少50%，決定全機壽命的疲勞薄弱部位減少50%，工裝減少56%，全機重量偏差僅43千克，比傳統降低一個數量級。全機結構沒有一個模鍛件，實現了「無模敏捷製造」，研製效果脫胎換骨。該成果部分內容同上述新概念結構一起榮獲2017年度國家技術發明獎二等獎。

F-22戰鬥機機鼻附近的鉚釘清晰可見。

據公開資料分析， 由於採用了北京航空航天大學的王華明教授為代表的國內各大專院校，科研院所的增材製造技術，突破了傳統工藝製造方法創造出的很多「經典」的結構構型，大大減輕了結構重量。例如傳統飛機的機翼油箱一般採用鋁合金加工或高昂價格的複合材料熱壓罐成型工藝製造，這樣機翼油箱中不可避免地採用大量的螺絲螺帽和制孔。對難以加工打孔的複合材料而言，大量的緊固件和制孔意味著大量專用工具和工時的消耗，並且帶來纖維連續性的破壞及更高的損傷可能性，降低了機翼油箱利用效率增加了成本，且產生巨大工作量。

而通過激光增材製造（也就是俗稱的激光3D列印），「鶻鷹」的機翼油箱各種管道從油箱中轉移到上下翼面裡面去，完成功能系統與機體結構融合設計，機翼油箱增大，使得儲油增加9％，且結構件、標準件和工裝數量減少50%，成本大幅度降低。另據瀋陽飛機設計研究所結構部副部長吳斌透露，FC-31結構係數從28%降到26.8%。目前並不知道從1.0到2.0版本的變化還是經過迭代優化設計的變化，但肯定都和增材製造密不可分，據公開資料披露，F-22的結構係數是27.8％，如果屬實的話，這是一個了不起的成就。此外，據媒體報道，我國的FC-31戰機已經開始更換我國最新型的渦扇-13E發動機（此前一直使用俄制RD-33改進型發動機），這款發動機是中國研製的第三代中等推力發動機，已經完全達到了國際領先水平，才加上上面的結構減重技術，FC-31戰鬥機的性能絕對值得期待。

據資料分析，由於四代機或俄羅斯稱的五代機普遍武器內置，以及超音速巡航的需要，結構係數一般認為在28至30%以內，很難降低。「為減輕一克重量而奮鬥」的理念在結構設計中幾乎成了空談，而不得不在別的方面減重，這必然降低了安全性和戰鬥力。例如美國F-35戰鬥機為了減重把發動機艙和彈艙之間的隔熱板都拆了。如果鶻鷹的正常起飛重量為17噸左右，則結構減重了210千克。軍事專家笑著告訴記者，「按照前蘇聯飛機設計局的慣例，王向明的結構設計部門可以獲得210千克重的黃金獎勵」。而且飛機結構重量每降低1%，油耗可以減少3%至4%。如果按照鶻鷹的3000千米的最大航程可以相應增加4%至5%，可以多飛行150千米。

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