殲10首飛非國發,太行為何就是不行?航發難點都在這!
(殲10首飛時使用的是俄制AL31發動機)
眾所周知,殲10戰機在2006年進入部隊服役時,裝備的是俄制AL31發動機,而最早配套研發的渦扇10發動機早在1978年就開始預研,1987年正式立項,到2005年才通過國家定型試驗,此後更是花了多年時間解決可靠性問題,一直到近兩年渦扇10B才裝備到殲10C戰機上,實現了殲10戰機全面國產化。
(渦扇10發動機)
中國之所以花了40年時間才為殲10裝上國產發動機,除了早年國家將重點放在導彈、火箭技術上,造成國內航空發動機研發進度落後外,更關鍵的還是航空發動機的研製難度極高造成的。由於戰機對減重要求極高,因此對航空發動機的重量極其敏感,高性能的渦扇發動機需要在儘可能輕、小的情況下,發出自身重量8倍以上的推力,也就是推重比在8以上,到了第五代戰機上,以F119為代表的新一代發動機,推力比要求更是增長到10左右。
(渦扇發動機結構圖)
航空發動機對材料的要求是極其嚴苛的,比如渦扇發動機在工作時,渦輪前溫度在1500攝氏度以上,遠遠大於渦輪葉片的熔點,因此對隔熱要求極高,並且發動機設計極為緊湊,隔熱層根本無法做到太厚,研發高性能的隔熱材料是研發航空發動機的必修課。此外航空發動機在工作時內部壓力高達50個大氣壓,是三峽大壩底部承受壓力的3倍!對內部軸承、葉片的質量帶來了嚴峻考驗。航空發動機就是需要在這種高溫、高壓環境下持續穩定工作,還要求儘可能輕、小、壽命長,幾個要求疊加在一起讓其研發難度成幾何倍提高。
(裝備F100發動機的F15戰機)
更變態的是,殲10這類第四代戰機,為了追求高機動性,戰機需要頻繁的進行加速、減速轉換,意味著發動機開啟加力燃燒室的頻率成倍提高;第四代戰機更追高大攻角機動,意味著發動機需要經常在惡劣的進氣環境下工作,如何保證發動機在進氣量驟然變化的環境下穩定工作是個大難題。即便是擁有最強航空發動機技術的美國,在研發F100渦扇發動機時,也遇到了渦輪葉片易斷裂,發動機易熄火、零部件壽命嚴重縮短等問題。F100發動機的問題讓F15戰機深受其害,動輒因為發動機問題大面積停飛,被美軍方內部譏諷為「機庫皇后」。美國花了近10年時間,在降低了付出發動機推力降低200千克、增重60千克的代價後,才解決了F100的可靠性問題。
(裝備渦扇10發動機的殲10戰機)
而殲10是一款單發飛機,唯一的一台發動機出現故障,就意味著機毀人亡。因此殲10對發動機的可靠性要求更高,在雙發殲11B戰機大規模裝備渦扇10發動機後,殲10仍等待了近10年,等到可靠性更高的渦扇10B出現後,才真正裝備上「中國心」。中國也成為美國、俄羅斯後,第三個能獨立研發大推力渦扇發動機的國家,而其它工業強國英國、法國,到現在也只有EJ200、M88這類中等推力渦扇發動機,航空發動機的研發難度可見一斑。
作者:火炎焱燚
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