俄制航空发动机简析
苏联俄罗斯 米格-25
苏联俄罗斯米格-2550年代末,美国洛克希德公司开始研制升限30000米、3倍音速的YF-12高空高速截击机,即SR-71侦察机的前身。
为对抗具有上述划时代性能的YF-12截击机,米高扬设计局从50年代后期开始研制米格-25高空高速截击机。
-点击查看:米格-25家族| 第二次车臣战争俄空中力量使用经验与教训| 《伊拉克米格-25战斗机战史》| 米格-25与F-14之战与米格-25同时进行研制的还有米格-23。
米格-23由于是米格-21的后续机种,是未来前线战斗机的主力,所以由总设计师米高杨亲自负责具体研制。
因此米格-25从开始设计到造原型机都交由由米格设计局的二号人物格列维奇具体负责,于60年代初开始具体研制。
64年格列维奇退休,交由接班人继续工作。
米格设计局的设计人员都明白,要想飞3倍音速,上30000米,最大的障碍就是——热障!米格的第一种超音速战斗机米格-19在零摄氏度的空气中以马赫1.3飞行时,机首与气流摩擦生热,温度达到72摄氏度。
而在以马赫2.05飞行的米格-21上,这一温度上升到107摄氏度。
估算得出马赫3时,这一温度将达到300度。
这使得在机体结构要采用耐热而不能太重的金属材料,这个问题还算好解决,因为当时苏联的金属应用技术已相当完善。
但当时苏联却没有一种半导体能够在65摄氏度以上的温度里工作。
因此想飞3倍音速,必须解决这一问题。
经米格设计局与有关科研部门及厂家合作,研制米格-25的前期可行性准备得以完成。
在动力系统方面,苏联当时航空发动机的顶尖人物米库林和图曼斯基为米格-25研制了大推力的R-15B-300涡喷发动机。
因此米格-25研制的主要问题就集中在机体设计和电子火控系统/飞行控制系统问题。
苏联中央空气动力研究院为此进行了大量风洞试验,最后选中双发双垂尾两侧进气上单翼布局,有双腹鳍,整机有很多劈尖线条,完全是一种高速风格。
这是米格第一种两侧进气设计,也是第一种双垂尾设计。
在机体材料方面,传统的飞机结构材料硬铝因为耐热能力差而不能使用。
俄空军苏35战机将配备推力矢量发动机解读
俄空军苏35战机将配备推力矢量发动机
战斗机
发动机
俄罗斯《航空港》网站10月16日报道俄罗斯“乌法发动机生产联合体”与阿穆尔共青城航空生产联合体签订一份为最新型苏-35S多功能歼击机供应AL-41F-1S(117S)发动机合同。
这些发动机将安装在提供给俄罗斯空军的苏-35S歼击机上。
“乌法发动机生产联合体”将在2015年前生产出96台117S发动机,与此同时首批发动机将在2010年提供。
届时,俄罗斯空军中的苏-35S将首次配备推力矢量可变发动机,而在此之前,能保障推力矢量可变这种性能的转动喷口只安装在出口发动机上。
AL-41F-1S(117S)为4++代推力矢量可变双涵道涡轮喷气航空发动机,由“乌法发动机生产联合体”与“土星”科学生产联合体为“苏霍伊试验设计局”研制。
AL-41F-1S(117S)是在深度改进型AL-31F发动机基础上制造的,其推力超过基准型2吨。
目前,“乌法发动机生产联合体”正在试验设计工作框架内着手组装定型的发动机。
(中国航空工业发展研究中心星月)。
航空发动机简介解析
按照做功方式分五种基本类型:
涡轮喷气发动机(涡喷)(WP) 涡轮螺浆发动机(涡浆)(WJ) 涡轮风扇发动机(涡扇)(WS) 涡轮轴发动机(涡轴)(WZ) 螺浆风扇发动机(浆扇)(JS)
主要部件:进气装置、压气机,燃烧室, 燃气涡轮,尾喷管,(加力燃烧室) 特点: (1)涡轮只带动压气机压缩空气。 (2)发动机的全部推力来自高速喷出的燃 气所产生的反作用力。
从发展历程来说,航空发动机经历了两个显著的发展时期,
即:活塞式发动机时期和燃气涡轮发动机时期。
在第二次世界大战以前,所有的飞机都采用活塞式发动机 作为飞机的动力,这种发动机本身并不能产生向前的动力, 而是需要驱动一副螺旋桨,使螺旋桨在空气中旋转,以此推 动飞机前进。 但是,当飞行速度达到700-800公里每小时,高度达到了 10000米以上,飞机的极限速度无法在提高。由于螺旋桨始 终在高速旋转,桨尖部分已接近了音速,跨音速流场的直接 后果就是螺旋桨的效率急剧下降,推力下降,同时,由于螺 旋桨的迎风面积较大,带来的阻力也较大,而且,随着飞行 高度的上升,大气变稀薄,活塞式发动机的功率也会急剧下 降
克里莫夫设计局(RD-33涡扇发动机) 伊索托夫设计局(TV3-117涡轴发动机) 索洛维也夫设计局(D-30涡扇发动机) 科列索夫设计局(RD-36涡喷发动机) 库兹涅佐夫设计局(NK-321涡扇发动机) 留里卡设计局(AL-31F涡扇发动机) 图曼斯基设计局(P-29涡喷发动机) 伊夫琴科设计局(AL-25涡扇发动机)
1、湖南株洲南方公司: WS11:(仿乌克兰AI25)用于K8/JL8、无人机 WS16:(引进乌克兰AI-222-25F)用于L15/JL15系列 WZ8G:(引自法国-WZ8A改),用于Z9系列、Z11系列升级 WZ6:(仿法国TM-3C),用于Z8系列 WZ9:仿加拿大普惠PT6C),用于 Z10、Z15(6吨机)、Z8F 系列。WJ6C:用于Y9(国产6桨机)系列。 WJ9:(WZ8核心)用于Y12系列 WJ5E:(东安动力-通用)用于Y7系列 2、四川燃气涡轮院(预研基地): WS500:用于无人机、巡航导弹 WS15:用于未来四代战机
俄罗斯民用发动机复兴之路
由俄罗斯民用发动机复兴之路看国产民用发动机的发展俄罗斯是继美国、英国、法国等国家之后,少数拥有航空发动机设计、研制、制造和维护全产业链和价值链的国家之一,俄罗斯不仅在人们所熟知的军用航空发动机领域独占鳌头,在民用发动机领域,伴随其国产民机的发展,也要恢复往日的雄风。
俄罗斯民用发动机的发展也走过从无到有、从涡喷到涡扇,从中兴到衰退再复兴的曲折道路,但无论是苏联时期还是俄罗斯时代,其民用发动机始终秉承着与民用飞机协调发展的理念,“一代飞机、一代动力”是俄罗斯民用发动机发展的规律,这对我国发展民用发动机值得借鉴,伴随国产民机C919的首飞,人们也热切盼望着国产民用发动机的首航。
一、俄罗斯民用发动机的复兴之路国产喷气民机开启苏联民用发动机的新纪元图104客机是苏联首款、世界第二款投入运营的民用双发喷气式飞机,于1955年6月完成首飞,比波音707早一个月,这款飞机不仅宣布苏联民用飞机从此进入了喷气时代,使苏联在民机领域名噪一时,也是日趋成熟的涡喷发动机在民用飞机上的一次大胆尝试。
图104飞机采用了苏联米库林设计局自主研制的阿爱姆-3(AM-3)涡喷发动机,此前米库林设计局一直为苏联强击机、截击机、轰炸机等军用飞机设计研制涡喷发动机,设计出苏联时期第一代涡喷发动机,如爱尔德-9(PД-9)等。
阿爱姆-3(AM-3)是一款推力为9吨的轰炸机发动机,配装于图16飞机上,是苏联时期最先进的涡喷发动机。
早期的苏联民用飞机主要是军机改型,图104也是始于图16轰炸机的民机化,这也是首次采用涡喷发动机代替老旧的涡桨发动机作为民用飞机的动力,图104的成功坚定了苏联研制国产民用户涡喷发动机的信心,图104的后续改型图124、图134等一直沿袭使用国产发动机,助推了苏联民用发动机事业的发展,图104的确开启了苏联民用发动机的新纪元。
D30系列发动机引领苏联民机由涡喷进入涡扇时代涡喷发动机耗油高、使用寿命短,维护成本高的缺点在军用飞机的使用过程中日益暴露出来,苏联迫切需要一款替代涡喷发动机的新一代发动机,索洛维约夫设计局的涡扇发动机项目正式启动,其原计划配套米亚4大型中远程轰炸机,1960年苏联首款双转子涡轮风扇发动机D20P正式定型,但米亚4在与图95的竞争中失败,研制项目被迫下马,刚定型的涡扇发动机面临无配属飞机的尴尬!但图124支线客机伸出了援手,图124也成为世界首款短程涡扇客机,关键时刻,图124客机不但拯救D20P涡扇发动机,也保存了苏联民用发动机不断革新的火种,伴随民机的改进改型,图124改进为图134,促进D20P 改型为D30,采用相类似的核心机,增加空气流量和高低压涡轮级数,推重比提高到4.4;图154存在耗油量过大的问题,推动D30脱胎换骨为D30KP,涵道比增加到2.4,接近西方大涵道下限值3,推重比提高到4.8;后来D30KP改进作伊尔76发动机,发展出来D30KP2和D30KP3,促进了苏联时候民用发动机事业不断成熟。
俄制航空发动机简析..
俄制航空发动机简析近期俄罗斯媒体报道,在俄国防部长9月访华后,中国有意购买一批俄罗斯117 S新型航空发动机。
俄相关生产企业也在珠海航展上证实说中国确实具有较高的兴趣。
那么俄罗斯近年来的航空发动机进展究竟如何?中国购买117S发动机的可能性有多大?网易军事将进行独家解析。
俄罗斯117S新型航空发动机,注意其尾部的矢量喷嘴。
近期俄罗斯媒体和相关人士表示中国确实对该型发动机有较高的兴趣。
据俄罗斯《独立军事评论》周刊12月3日报道,在今年9月俄罗斯国防部长谢尔久科夫访华之后,中国军政领导层宣布有意采购一批117S型航空发动机、S-400防空导弹系统和伊尔-476(伊尔76的改进型)大型运输机。
另外,俄罗斯1 17S发动机量产企业代表在参加珠海航展时也证实,中方确实对该型发动机有较高的兴趣。
对此,俄专家弗拉基米尔-谢尔巴科夫撰文指出,在中俄军事技术合作领域知识产权保护协议的效果暂时为零之际,北京再次表示出对采购俄各种武器、军事装备和特种设备的积极关注,莫斯科应当特别谨慎,防止对方学习相应技术,随即仿制出类似产品,与俄方竞争,特别是在航空发动机方面。
谢尔巴科夫认为,1 17S发动机是俄罗斯性能最好的航空发动机之一,完全可以和西方同类产品有力竞争。
该型发动机出口供应,特别是对中国出口的决定事关重大,事先需要进行全面的分析。
莫斯科应当保证销售出去的发动机不仅不能落入不合适的人手中,而且不能被进口国随意利用,进而生产类似的仿制品。
笔者认为,以上只是俄罗斯媒体单方面的说辞,尽管中俄军贸最近两年一直受知识产权问题所困扰,但俄罗斯军工企业和政府出于实际利益的考虑,仍然对向中国出口高技术军事装备抱有极大的兴趣。
近年来,随着俄罗斯从前苏联解体和经济休克的阴影中缓慢地恢复,加之俄罗斯五代机项目的刺激作用,俄罗斯的航空发动机研制成果又重新出现在世界各大航展上。
各类俄罗斯航空发动机型号和编号以及对应的性能指标也让大家眼花缭乱,本文就来梳理一下俄罗斯近年来在大推力加力涡扇发动机方面的进展,并对俄罗斯五代动力的研制情况进行分析。
俄罗斯“侧卫”战斗机家族的收官之作——苏35重型多用途战斗机
22 / 军事文摘 / 2013.052013年3月,中华人民共和国主席习近平率团对俄罗斯进行了友好访问。
在习主席出访前,中俄两国签署了两份重大军售框架协议:与中方合作建造4艘“拉达”级AIP 潜艇,中方向俄方采购24架苏-35战斗机。
在一些军事大国如火如荼地研发第五代(苏联/俄罗斯标准,我国标准为第四代)战斗机期间,正是这一重大军事采购举动,使原本不太引人注意的苏-35战斗机再次引起世人关注。
三十年磨一剑张冠李戴—此苏-35非彼苏-35本文介绍的苏-35,不是俄罗斯多年前曾经出现过的大红大紫的苏-35战斗机,而是最近才开始进入俄罗斯空军服役的一种新型战斗机。
实际上,苏-35的编号在俄罗斯先后出现过三次。
最早称为苏-35的机型为三翼面布局的苏-27M,第二个使用苏-35编号的飞机则是苏-27SM2战斗机,第三个才是本文的主角—最新的苏-35。
对战斗机的升级改进是充分利用已有飞行平台多快好省地发展军备的有效手段。
从某一方面讲,能否研发出系列化的飞机家族,是衡量一种飞机优劣的重要标准。
俄罗斯『侧卫』战斗机家族的收官之作—苏-35重型多用途战斗机嵩岳大凡性能优异的飞行平台,如果没有特殊原因,总能衍生出一大堆飞机。
苏-27基本型飞机就是如此,该机采用的单座、双发、双垂尾的常规气动布局,达到了第三代战斗机的巅峰。
该机在1985年服役之后,很快成为西方国家的梦魇。
北大西洋公约组织依据自己对东方国家武器的命名规则,将苏-27战斗机家族称为“侧卫”。
鉴于苏-27机体庞大、非常有利于升级改进的事实,在该机服役之前,苏联政府即决定进一步挖掘“侧卫”家族的发展潜力。
苏霍伊设计局便开始研制被军方编号为苏-27M的新型战斗机。
1983年确定的该机研制目标,除了作战效能优于F-14、F-15、F-16战斗机的最新改进型外,还要求其必须是多功能战斗机,配备新型雷达、电子对抗、座舱显示、导航和飞行控制等系统,具有战斗机、截击机和战斗轰炸机的功能,并能使用雷达制导的中程空空导弹和各种精确制导的空地武器。
俄罗斯航空发动机制造史(上中下)
俄罗斯航空发动机制造史(上中下)作者:来源:《军工文化》2015年第05期Г.В. 斯米尔诺夫著向巧宁喜钰王良李娟译航空工业出版社2015年3月版本书一是有历史价值,如实复现了百余年来俄罗斯航空发动机发展历程中的重大事件和重要人物,资料翔实,是一套研究俄罗斯乃至世界航空的重要文献。
二是科研价值,详细介绍了俄罗斯各种型号航空发动机技术改进、性能提升、跨代发展的过程,可为我国航空发动机设计制造提供借鉴。
三是教育价值,大量讲述了俄罗斯同行艰苦奋斗、自主创新的故事,也蕴含着丰富的航空专业知识,有助于学生开阔视野、拓展思维,激发热爱航空、建设航空、献身航空的激情与梦想。
四是文学价值,这套丛书语言生动,故事感人,对于广大航空爱好者来说,不失为一套好的科普读物和励志经典。
中国核潜艇之路中国核工业集团公司、中国船舶重工集团公司、中国“两弹一星”历史研究会联合编写纪录了第一代核潜艇人在第一代核潜艇工程决策、研制、试验、生产、使用等有关过程中的亲身经历和实践体会,特别是凝练了核潜艇创业者“无私奉献、自主创新、大力协同、科学求实”的精神,反映了中国核潜艇之路是一条自力更生、艰苦奋斗之路,是科学求实、自主创新之路,是具有中国特色的武器装备发展之路,对弘扬核潜艇精神,建设先进军工文化,践行社会主义核心价值观具有现实指导意义。
流金岁月——42位核建人访谈回忆录中国核工业建设集团公司编写精心编辑了42位核建人的回忆或访谈录。
作为核工业发展的亲历者和见证者,他们的回忆,把我们带进了远去的历史,一幕幕生动的场景又重现眼前。
他们以亲身经历,从不同视角,真实记录了转战南北,承建我国核设施、核基地和核电站的工作生活场景;积极探索开拓市场的经历以及这些年中国核建发生的巨大变化,用实实在在、生动鲜活的事实见证着中国核工业以及中国核建的发展历程。
内容丰富,史料翔实,视野开阔,必定会给新一代核建人了解历史、传承优秀文化带来深刻的启示和教益。
万达哲学:王健林首次自述经营之道王健林著中信出版社2015年1月版26年经营真经,60载人生智慧,字字都是干货。
揭秘俄罗斯AL-31发动机是怎样炼成的
纯氩气的环境下焊接钛合金在“大气-24”加压舱里焊接,为了保证发动机部件的焊接完整性和精度,工人需要进入一个特殊加压舱对部件的关键点进行氩弧焊。
1981年,UMPO在列宁格勒的“普罗米修斯”研究所制造了这个俄罗斯最大的加压舱——能达到两个大气压的“大气-24”。
按照健康标准,工人每天在加压舱里工作4.5小时。
每天早上他们要检查工作服,进行体检,然后才能开始工作。
焊接工人身穿看起来像航天服的防护服装进入“大气-24”加压舱,穿过加压舱的第一道门进入气闸,他们把通气管连接在防护服上,然后关闭舱门,向气闸注入氩气。
等气闸注满氩气达到压力平衡后,焊接工人打开第二道门进入加压舱开始工作。
在纯氩气的环境下焊接钛合金不会被氧化。
减少氩气中的杂质能获得高质量焊缝,提高焊接结构的疲劳强度。
在难以够到的地方,焊接工人被允许拆掉焊qiang的保护喷嘴进行作业。
身穿全套防护服的工人看起来的确像太空人。
焊接工人要经过严格训练后才能进入加压舱工作,一开始他们要身穿全套防护服在普通环境中训练,一般经过两周后就能发现那些人能胜任了,这工作可不是人人都能做的。
一名专家在观察焊接作业,并与工人随时进行联系。
他还负责控制焊接电流、注意气体分析监测仪,以及加压舱和工人的总体状况。
其他人工焊接手段都达不到在加压舱中进行氩弧焊的效果,废话少说,用照片来证明吧。
真空电子束焊接UMPO的真空电子束焊接在Ebokam焊接台进行,而且是全自动作业。
真空电子束焊接能同时进行两到三条焊缝的焊接,而且把对零件外形产生的最小变形和变化降到最低一名专家可以同时控制几个焊接台进行电子束焊接。
等离子喷涂耐热涂层这个零件是尾喷管的一部分,圆形喷管和喷管叶片需要进行等离子喷涂耐热涂层,使用TSZP-MF-P-1000机器人进行作业。
铸造叶片模具UMPO有5个加工车间,共有约2500名员工,装备有先进设备。
在这里他们制造机械配件、对模具进行冷热金属加工、制造刃具和量具、制造黑色金属和有色金属铸造模具。
飞机与发动机-俄罗斯的新技术经济
来发展的先决因素。这比北约要好,更实际。因为已经存在了。
今天,扎波罗日的发动机斯奇公司是欧洲最大的发动机制造企
业,不仅只对俄罗斯的国防做出贡献,实际上俄全部直升机装备的是
扎波罗日的发动机。发动机斯奇公司作为技术火车头,不仅向俄罗斯
业,而且也使俄罗斯雄心勃勃的经济计划的实施变得更加复杂。
领军地位的机会
领军地位的机会领军地位的机会
领军地位的机会
俄罗斯今年提出的2020年前社会经济发展战略,实际上是俄罗
斯经济道路从惰性发展到创新发展转移政治决定。但是,新的经济重
点首先要依靠对现有能力、储备和竞争优势的冷静分析。稍微时髦点
够依靠自己的发动机、附件和飞机等产品占据国内市场,因为客观上
说,这些产品优于国外同类产品。
“
““
“把我们变成北约
把我们变成北约把我们变成北约
把我们变成北约......
............
......”
””
”
但是乌克兰准备加入北约。对于乌克兰当局不友好的举动,莫斯
一起停滞一起停滞
一起停滞
所以,必须将我们的能力和力量联合在一起,争取我们产品的目
标市场。在这个方面,我们要改变彼此的关系以及我们正在进行的经
营活动。俄罗斯的科技潜力必须整合,要创造下一代航空发动机。这
种能力我们有,重要的是现在也不差哪去。
此时,不能重复建设,不能恢复老旧型号发动机的生产,要集中
国在诸多领域的互惠合作,特别是飞机和发动机制造业。
乌克兰政客加入北约的计划引起莫斯科的回应是,警告、声明以
解析国内外微小型航空发动机发展现状及趋势
解析国内外微小型航空发动机发展现状及趋势导读微小型航空发动机是航空发动机的一个分支,它与用于大型飞机的“航空发动机”有明显区别。
微小型航空发动机( Micro Aero-Engine )是一种比较复杂和精密的热力机械,主要为无人机、巡航导弹等提供飞行所需动力,也可以为地面装置提供电力。
微小型航空发动机的技术难度没有民用飞机航空发动机那么高,很多国家都可以自行设计并制造微小型航空发动机,实力比较突出的国家有法国、德国、美国、英国、捷克等。
微小型航空发动机主要包括小型涡喷发动机、涡扇发动机、活塞发动机、转子发动机等,其涡轮发动机的推力在 500 公斤以下级别,活塞发动机功率在 100KW 以下。
太阳谷出版的《国内外微小型航空发动机发展状况及市场需求调研报告》针对国内外微小型航空发动机的发展现状、趋势,国内外微小型航空发动机市场发展现状、竞争格局,市场规模、未来发展趋势等作了深入研究,对于微小型航空发动机研制单位具有重要参考价值。
国内外微小型航空发动机发展现状分析国外微小型航空发动机的主要研制单位包括:赛峰集团 Microturbo 公司、荷兰 AMT Netherlands B.V .公司、捷克 PBS Velká Bíte?公司、奥地利 ROTAX 公司、德国Jet Cat 公司、塞尔维亚EDePro 公司、美国 Williams International 公司等。
相关企业在该领域的研发历史较长,产品较多,技术实力雄厚,特别是Microturbo 公司、 ROTAX 公司、 AMT Netherlands B.V .公司、Williams International 公司等拥有许多明星级的产品,在该领域享有国际声誉,产品竞争力非常强。
美国在微小型航空发动机领域拥有很强的技术实力,普·惠公司、 Williams International 公司、洛克菲勒·马丁公司、诺斯罗普·格鲁门公司等在该领域都拥有很强的研发实力。
侧卫之心——俄罗斯AL-31F航空发动机
侧卫之心——俄罗斯AL-31F航空发动机苏-27侧卫,它在笔者眼中,是最厉害的战斗机,没有之一。
其超强的机动性简直无可比拟,简直就是神来之手。
那眼镜蛇机动,简直就是炫技啊!谈到苏-27,除了翼身融合,超机动性,重型战斗机,实战检验等名字,还有一个就是其动力来源,侧卫之心——AL-31F航空发动机。
今天,小编就和大家一起看看AL-31F发动机的前世今生。
AL-31F属于第四代航空发动机,属于加力大推力涡扇航空发动机。
其由留里卡设计局在1976-1985年间研制的,留里卡设计局,就是现在的“土星”科研生产联合体,是前苏联,现在的俄罗斯的主要战斗机设计局。
AL-31F在研制中,遇到了非常多的难题。
据悉,在1976-1985年间,总共解决了685个难题,获得了128项专利,地面测试加试飞,一共用了51台发动机。
起初,发动机设计有4级风扇,12级高压压气机,2级高压涡轮和2级低压涡轮,一共20级,但是相当的超重,重量达到了1600kg,推力却只有11000daN。
在因重量进行大改之后,高压压气机改为9级,高低压涡轮改为1级,重量最终为1530kg,推力为12258daN,涡轮进口温度达到了1392℃。
以AL-31F为核心机,产生了大量的该型,其中也不乏带有矢量喷管的改进型,包括AL-31FN,还有安装在苏-37和苏-30MK机上的AL-31FP发动机。
此外,还改装出了AL-31ST煤气泵用燃气轮机和AL-31STS发电用燃气轮机。
AL-31FNAL-31FP发动机AL-31F为双转子涡扇发动机。
其采用了全钛合金的风扇,4级轴流式设计,还有多达23个可变弯度的进口导流叶片。
进气机匣也是钛合金结构。
前面3级转子叶片带有阻尼凸台,4级转子叶片对应外机匣,开有400个斜槽,用来提高风扇的稳定工作裕度。
高压压气机是9级轴流式,1~3级和4~6级转盘均用电子束焊焊接在一起,也是钛合金结构。
7~9级与第6级用螺栓连接在一起,材料为耐热合金。
俄罗斯第6_代战斗机发动机最新进展
收稿日期:2023-10-17基金项目:航空动力基础研究项目资助作者简介:刘晓瑜(1990),女,硕士,工程师。
引用格式:刘晓瑜,梁春华,索德军.俄罗斯第6代战斗机发动机最新进展[J].航空发动机,2023,49(5):78-82.LIU Xiaoyu ,LIANG Chunhua ,SUO Dejun.Current advancement progress of the sixth generation fighter engine in Russia [J].Aeroengine ,2023,49(5):78-82.航空发动机Aeroengine俄罗斯第6代战斗机发动机最新进展刘晓瑜,梁春华,索德军(中国航发沈阳发动机研究所,沈阳110015)摘要:为全面了解和掌握国外第6代战斗机发动机的研制历程和先进技术,基于有限资料综述了俄罗斯第6代战斗机发动机技术发展路线与关键技术的最新进展。
俄罗斯第6代战斗机发动机的构型已经基本明确,关键技术也已基本明确并开始筹划。
关键技术包括三涵道自适应循环、二元推力矢量喷管、陶瓷基复合材料(CMC )部件、3D 打印等。
关键词:第6代战斗机;自适应发动机;俄罗斯;二元推力矢量喷管;三涵道结构;3D 打印;陶瓷基复合材料中图分类号:V231文献标识码:Adoi :10.13477/ki.aeroengine.2023.05.010Current Advancement Progress of the Sixth Generation Fighter Engine in RussiaLIU Xiao-yu ,LIANG Chun-hua ,SUO De-jun(AECC Shenyang Engine Research Institute ,Shenyang ,110015,China )Abstract :In order to have a complete understanding of the development process and advanced technology of the sixth generation fight⁃er engines abroad,based on limited literature available,the technology development route and the current progress of key technologies of the sixth generation fighter engine in Russia were summarized.The configuration of the sixth generation fighter engine in Russia has been generally defined and the key technologies have also been essentially defined and their development planning initiated.The key technolo⁃gies include three-stream adaptive cycle,two-dimensional thrust vectoring nozzle,Ceramic Matrix Composites (CMC)components,and 3D printing technology,etc.Keywords :sixth generation fighter ;adaptive cycle engine ;Russia;two-dimensional thrust-vectoring nozzle ;three-stream structure;3D printing technology ;CMC material第49卷第5期2023年10月Vol.49No.5Oct.20230引言前苏联从20世纪60年代开始就在所谓的“影子计划”[1]下与美国开展战斗机及其发动机研制的激烈竞争,经历了20世纪60年代稍领先、70年代第4代战斗机及发动机水平相当、解体前后第5代战斗机及发动机出现差距的历程。
俄制航空发动机简析
俄制航空发动机简析近期俄罗斯媒体报道,在俄国防部长9月访华后,中国有意购买一批俄罗斯117 S新型航空发动机。
俄相关生产企业也在珠海航展上证实说中国确实具有较高的兴趣。
那么俄罗斯近年来的航空发动机进展究竟如何?中国购买117S发动机的可能性有多大?网易军事将进行独家解析。
俄罗斯117S新型航空发动机,注意其尾部的矢量喷嘴。
近期俄罗斯媒体和相关人士表示中国确实对该型发动机有较高的兴趣。
据俄罗斯《独立军事评论》周刊12月3日报道,在今年9月俄罗斯国防部长谢尔久科夫访华之后,中国军政领导层宣布有意采购一批117S型航空发动机、S-400防空导弹系统和伊尔-476(伊尔76的改进型)大型运输机。
另外,俄罗斯1 17S发动机量产企业代表在参加珠海航展时也证实,中方确实对该型发动机有较高的兴趣。
对此,俄专家弗拉基米尔-谢尔巴科夫撰文指出,在中俄军事技术合作领域知识产权保护协议的效果暂时为零之际,北京再次表示出对采购俄各种武器、军事装备和特种设备的积极关注,莫斯科应当特别谨慎,防止对方学习相应技术,随即仿制出类似产品,与俄方竞争,特别是在航空发动机方面。
谢尔巴科夫认为,1 17S发动机是俄罗斯性能最好的航空发动机之一,完全可以和西方同类产品有力竞争。
该型发动机出口供应,特别是对中国出口的决定事关重大,事先需要进行全面的分析。
莫斯科应当保证销售出去的发动机不仅不能落入不合适的人手中,而且不能被进口国随意利用,进而生产类似的仿制品。
笔者认为,以上只是俄罗斯媒体单方面的说辞,尽管中俄军贸最近两年一直受知识产权问题所困扰,但俄罗斯军工企业和政府出于实际利益的考虑,仍然对向中国出口高技术军事装备抱有极大的兴趣。
近年来,随着俄罗斯从前苏联解体和经济休克的阴影中缓慢地恢复,加之俄罗斯五代机项目的刺激作用,俄罗斯的航空发动机研制成果又重新出现在世界各大航展上。
各类俄罗斯航空发动机型号和编号以及对应的性能指标也让大家眼花缭乱,本文就来梳理一下俄罗斯近年来在大推力加力涡扇发动机方面的进展,并对俄罗斯五代动力的研制情况进行分析。
俄罗斯第四代航空发动机的发展
俄罗斯第四代航空发动机的发展NPO-Saturn的计划多年来进展缓慢的一个主要原因是公司体制问题。
其为民营公司,主要客户为俄罗斯石油天然气公司等而非军方企业(AL-31F其实是由其他工厂生产),因此该公司很难让股东支持投入不公开且获利不高的军用发动机研发项目。
或许正因为如此,俄空军于2022年底宣布第四代发动机将开放国营的MMPPSalyut加入竞标,后者自己的AL-31F-M计划进展顺利,并计划以AL-31F-M3为基础换装6级高压压气机而进化成第四代发动机。
让双方竞标的决定本来可能有促进良性竞争的考虑,然而俄航空发动机产业在这之后却出现了“大洗牌”,致使上述部分决策反而成为后来发动机发展上的绊脚石。
首先是俄政府在2022年趁”金融风暴”之便大量买下NPO-Saturn的股票并持过半股份,将这个民营公司收归国有。
2022年更集合几乎所有航空发动机企业成立ODK(联合发动机公司),其中也包括NPO-Saturn与加入其四代发动机计划的厂商,至此第四代发动机成为ODK与MMPPSalyut竞争的局面。
ODK与MMPPSalyut很快便取得共识,认为以俄罗斯的国情不可能同时投资两种原型发动机,因此不如以合作取代竞争。
但这首先需要军方取消竞标的要求,此外,MMPPSalyut是总统下令成立的股份公司,短期内难与ODK合并。
就这样又拖了一年,至2022年莫斯科发动机展状况才稍微明朗,MMPPSalyut虽未加入ODK,但其总经理却出任ODK副总经理,双方同意平分第四代发动机的研发费用(但ODK稍微过半),不过双方仍在相互争夺主导权。
2022年8月初,负责军工业的俄副总理伊万诺夫(S.lvanov)指出参与计划的双方必须在最短时间内消除彼此的竞争,尽快开展第二阶段的四代发动机研发。
他表示:“时间就是金钱,任何拖延都会降低我们的优势与竞争力”。
他同时还鼓励发动机产业更积极地将四代军用发动机的成果用于下一代民用发动机:因为现代与未来的军民用发动机有70%的共通性。
俄罗斯的火箭及发动机详细介绍汇总
俄罗斯的液体火箭及发动机详细介绍火箭简介“东方号”系列火箭是世界上第一个航天运载火箭系列,包括“卫星号”、“月球号”、“东方号”、“上升号”、“闪电号”、“联盟号”、“进步号”等型号,后四种火箭又构成“联盟号”子系列火箭。
“东方号”运载火箭是对“月球号”火箭略加改进而构成的,主要是增加了一子级的推进剂质量和提高了二子级发动机的性能。
这种火箭的中心是一个两级火箭,周围有四个长19。
8米、直径2。
68米的助推火箭。
中心的两级火箭,一子级长28。
75米,二子级长2。
98米,呈圆筒形状。
发射时,中心火箭发动机和四个助推火箭发动机同时点火。
大约两分钟后,助推火箭分离脱落,主火箭继续工作两分钟后,也熄火脱落。
接着末级火箭点火工作,直到把有效载荷送入绕地球的轨道。
东方号火箭因发射“东方号”宇宙飞船而得名,1961年4月12日把世界上第一位宇航员加加林送上地球轨道飞行并安全返回地面。
“联盟号”火箭是“联盟号”子系列中的两级型火箭,系通过挖掘“东方号”火箭一子级的潜力和采用新的更大推力的二子级研制而成。
因发射联盟系列载人飞船而得名。
最长49。
52米,起飞重量310吨,近地轨道的运载能力约为7。
2吨。
“能源号”运载火箭是前苏联的一种重型的通用运载火箭,也是目前世界上起飞质量与推力最大的火箭。
“能源号”运载火箭的主要任务有:发射多次使用的轨道飞行器;向近地空间发射大型飞行器、大型空间站的基本舱或其它舱段、大型太阳能装置;向近地轨道或地球同步轨道发射重型军用、民用卫星;向月球、火星或深层空间发射大型有效载荷。
“能源号”运载火箭长约60米,总重2400吨,起飞推力3500吨,能把100吨有效载荷送上近地轨道。
火箭分助推级和芯级两级,助推级由四台液体助推器构成,每个助推器长32米,直径4米;芯级长60米,直径8米,由四台液体火箭发动机组成。
发射时,助推级和芯级同时点火,助推级四台助推火箭工作完毕后,芯级将有效载荷加速到亚轨道速度,在预定的轨道高度与有效载荷分离。
美俄航空发动机大比拼
美俄航空发动机⼤⽐拼许多⼈听到美国F-22和F-35装配了F-119/135发动机,就以为美国的军⽤航空发动机⼀路领先俄罗斯了。
事实上俄罗斯的军⽤航空发动机技术领先美国10年以上。
下⾯不仿从⼏个主要技术性能参数作个⽐较。
综上所述,俄罗斯战机发动机在推⼒、推⽐、安全可靠性能、⽮量推⼒技术都在美国之上。
因此,中国的航空发动机应该以俄为师。
争取最后超过俄国。
J-10之所以被某些⼈认为相当于F-16的早期型号,就是因为发动机。
按他们的逻辑,如果J-10换装AL-31FU,岂不是F-16变成了J-10的早期型号??⼀、推⼒和推⽐。
军⽤航空发动机推⼒越⼤,对原材料质量和制造⼯艺的要求也就越⾼,推⽐越⾼,科技含量也就越⾼,发动机性能就越先进,稍有点军事常识的对这些应该不陌⽣。
据报道和资料称,F-22的发动机F-119单台最⼤加推⼒156千⽜,推⽐接近10。
F-35的发动机F-135加推⼒176千⽜,推⽐11。
⽽⽶格-1.44的发动机AL-41F发动机,单台加推⼒196千⽜,总推⼒392千⽜,全机推重⽐达12.5,⽆论推⼒还是推⽐都要⽐F-119/135的⾼出许多。
你最好别说AL-41发动机没有成孰。
它1983年开始设计(设计代号1.42),1989年开始⾸架飞机组装(⼯程代号1.44),2000年2⽉29⽇⾸飞,到2009年终⽌计划。
仅⼀架样机就飞⾏了⼏百⼩时,并成功达到空载最⾼时速4120千⽶/⼩时(3.4M)的极⾳速世界纪绿。
不开加⼒可达到2.35M的超⾳速巡航速度。
飞⾏中发动机没出过故障。
没装配T-50是因为推⼒过剩,且⽣产制造成本过⾼,单价超过2亿美元,⽐F-22还昂贵。
⽬前俄罗斯正在将它的推⼒改⼩到170千⽜的⽔平,装T-50还是⽐F-22的动⼒⼤得多。
⽽F-119发动机飞出的最⾼速度2M,不开加⼒超⾳速巡航速度1.6M。
其中两架F-22才飞⾏⼏⼗个⼩时就因发动机故障摔了,死亡2⼈。
能说明F-119⽐AL-41F成熟么?回过头来⽐较美俄三代战机的发动机技术⽔平。
俄罗斯新一代民用发动机的发展概况
-55%
-60%
相对与噪声第 4 15dB 部要求的噪声
20dB
10…15dB
目标值
4 研制特色
4.1 加强预研 俄罗斯在研制 PD-14 发动机之前开展了大量的预研工作,其中包括前面介绍的技术验证
机 PS-12 的研发和三大高压部件的基础预研。以燃烧室为例,为了能够研制出有竞争力的民 用航空发动机,对燃烧室提出了下列要求:有害物质的排放水平较 2008 年 ICAO 标准低 20~30 %;热端部件寿命不低于 20000 个飞行循环;燃烧室出口燃气最大相对不均度为 1.25;燃 烧效率为 0.995;总压恢复系数 0.95;点火高度为 9km。为此,开展了以下预研工作:
在开展 PD-14 发动机第二轮工作时,也进一步确定了该发动机核心机方案的通用性, 即,该发动机核心机的结构方案和参数允许以其核心机为基础派生研发环保指标提高和性能 进一步改善的动力装置,并以它为基础开发功率为 6~16MW、效率为 34~40%的工业燃气轮 机。
目前,PD-14 发动机的全尺寸燃烧室试验件(图 2)已经完成加工并进行了试验。初步 确定了发动机进气道、短舱整流罩、风扇整流罩、风扇机匣、整流叶片、反推力装置栅格、 反推力装置外整流罩等采用复合材料加工,见图 3。风扇叶片采用空心结构,内部填充物为 凯芙拉复合材料,采用扩散连接工艺制成。选用纳米结构,微粒子尺寸为 100~500nm 的 BT6 钛基合金,图 4 给出了采用这种材料制成的空心风扇叶片。
PD-14俄罗斯发动机产业整合的试金石
PD-14俄罗斯发动机产业整合的试金石尽管长期以来俄罗斯都以航空强国自居,但不可否认,民用航空发动机一直是其航空产业的一块短板。
从产品寿命、可靠性、油耗、噪声水平等指标来看,俄制民用发动机与欧美主流产品相比存在较为明显的差距。
如今,俄罗斯国内运营的民用飞机绝大部分都采用了欧美主流制造商的发动机产品。
为了扭转这种局面,俄罗斯政府继2022年整合成立飞机研发制造机构联合航空制造公司(OAK)之后,决定对国内的发动机产业进行整合,这也是普京政府在航空工业领域的又一项铁腕改革。
不断扩大的差距前苏联航空发动机产业以仿制起步,逐步培养了自己的设计和生产队伍。
进入喷气发动机时代后,其航空发动机产业发展迅猛,二战后与欧美强国处于同一水平,没有代的差距。
苏联鼎盛时期建立了强大的航空工业体系,能够研制、试验、生产几乎所有类型的现代航空装备,当时的航空发动机产业形成了“设计单位百花齐放,生产单位三强并立”的格局。
随着苏联的解体,俄罗斯发动机产业也进入“寒冬”。
由于缺乏资金,许多在研和预研项目被取消,一批国有航空发动机设计局和批量厂被民营资本和海外资本收购。
这直接导致俄罗斯民用航空发动机产品几乎完全退出国际市场。
此后,俄罗斯与欧美国家在航空发动机领域的差距被不断拉大。
以美国的F110发动机改进计划为例,其使用的GE-134发动机在上世纪90年代末就已经实现了15吨的台架加力推力,而俄罗斯达到15吨加力推力的发动机至今还没有研制出来。
在民用发动机产品方面,在PD-14发动机项目启动前,俄罗斯已经有近25年没有进行过全新民用航空发动机产品的研发。
有专家指出,与欧美发达国家相比,俄罗斯在发动机研制领域的差距可能已经从苏联解体前的不相上下被拉大到如今的至少20年以上。
为了扭转颓势,“战斗民族”迫切需要对航空发动机产业进行改革。
举步维艰的改革苏联解体后,俄罗斯大约拥有前苏联航空工业85%的科研力量和80%的航空生产能力。
为了充分利用好这些资源,重振昔日雄风,上世纪90年代,俄罗斯开始了一轮以市场牵引为主的航空企业一体化重组整合,这也是苏联解体后俄罗斯进行的第一轮航空工业体系结构大调整。
工业皇冠上的钻石——俄罗斯航空发动机涡轮叶片铸造工艺
工业皇冠上的钻石——俄罗斯航空发动机涡轮叶片铸造工艺隶属于联合发动机公司(UEC)的“乌法发动机工业协会(JSC)”,这里正在制造航空发动机的涡轮叶片。
这里正在加工瓷土,将瓷土打碎,制作涡轮叶片的内芯。
这是加工前的瓷土。
工人正在将塑形后的瓷土模型逐个检查修形,这些做好的瓷土模型将首先烧结成熔融石英陶瓷芯。
涡轮喷气式发动机需要中空的涡轮叶片,只有高质量的陶瓷芯是失蜡法铸造的最好内芯材料,它能够在浇铸金属时依然能够保持稳定,在铸件冷却后有能通过化学工艺轻易溶解,在叶片中留下所需要的空气通道。
这是等待进行加工的瓷土模型,在外部包裹蜂蜡进行失蜡法铸造,才能得到涡轮叶片。
瓷土模型可以制作成横截面非常小,而且在加工过程中变形小。
在这里工作的都是女性,细心而有耐心的女性才能胜任这里单调乏味,又特别需要认真负责态度的工作。
这些瓷土模型其实就是叶片中的空气通道,在发动机运转时,有空气在其中通过,从而冷却涡轮叶片保持工作稳定。
工人正在准备浇铸接口。
这些接口将安装二到四个叶片,这样浇铸熔融金属时可以提高效率。
工人正在给陶瓷芯包裹蜂蜡,蜂蜡的作用是在铸造范摸中形成空腔。
工人正在将蜂蜡叶片安装到浇铸接口上。
已经包裹了陶瓷芯的蜂蜡叶片。
粗壮的结构都是浇铸时的金属流道,叶片其实非常细小。
将叶片进行最后加工,这样熔融金属就可以将空腔充满,不会造成铸造砂眼。
加工好的铸造模型。
这里有很多类似的模型,生产不同规格的涡轮叶片。
下一步是将这些铸造模型包裹瓷土,制作陶范。
工人将铸造模型安装的一个旋转机械上。
用机械手在陶土液中旋转,使其均匀包裹住模型的任何部位。
这样才能算合格。
之后加入特殊风箱中,在外表喷淋瓷土,形成厚实的外壳。
操作机械的工人。
等待进行加工的铸造模型。
这是包裹陶土后的铸造模型。
这里进行风干。
精密铸造车间。
铸造模型在这里进行浇铸。
首先要进行加温,将铸造模型外部包裹的瓷土烧成陶瓷范模。
同时,将内部的蜂蜡排出,形成铸造空腔。
工人取出铸造范模。
走进苏霍伊,看看俄罗斯的超级喷气式飞机SSJ100是如何制造的
走进苏霍伊,看看俄罗斯的超级喷气式飞机SSJ100是如何制造的苏霍伊超级喷气式飞机100(SSJ100)是由俄罗斯联合航空制造公司旗下的苏霍伊民用飞机公司开发的一款100座支线客机,由多家外国公司参与开发。
该型飞机获得了美法的注资,与2011年开始正式运营客运航班。
但是现在因为欧美对俄罗斯的制裁,这款采用了大量欧美技术和零部件的客机已经无法继续制造,目前只能停飞一部分以便于为其他飞机提供可供替换的零部件。
当前俄产配件率约为50%,俄罗斯计划到2024年完成全俄产零件的置换,并将发动机替换为PD-8。
1. SSJ100是第一架完全基于数字技术设计的俄罗斯飞机。
在其生产中采用了引用了欧美的技术支持,例如机身自动对接,自动铆接等。
2.飞机的生产及其最终组装在苏霍伊民用飞机的阿穆尔河畔共青城(哈巴罗夫斯克地区)分公司进行。
3.机身和尾翼舱的生产和安装。
4.工人在进行SSJ100驾驶室框架的装配。
5.部分零件的生产和总装由苏霍伊民用飞机的阿穆尔河畔共青城分公司承担,在那里进行飞机的最终组装。
6.这是机身组装车间,在这里完成各个隔间的对接,这里采用了欧美的隔间自动对接技术,也是俄罗斯在飞机制造过程中第一次采用这种技术。
7、机身组装车间由四个生产区组成。
8.这是正在进行的机身不同舱段的对接,由这个工序我们就能看出来大飞机的制造机身并不是一体成型的,而是分段生产。
9.据不完全统计,SSJ100上共有超过60万个铆钉、螺母、螺栓,销钉和其他小零件用于生产组装SSJ100飞机。
10.工人正在进行舱内陆板框架、舱门以及行李舱门的安装。
11、这是正在安装乘客舱窗户和机身天线。
12.这是在给乘客舱安装隔热层。
13.机身在组装车间经过组装以后移至总装车间。
以这家工厂的产能每年能够生产50架飞机。
14、在总装车间安装飞机尾部、机翼与机身对接、安装起落架、安装发动机,并且检查飞机系统的可操作性。
15.机翼、方向舵和尾翼等部件均采用复合材料制成。
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俄制航空发动机简析近期俄罗斯媒体报道,在俄国防部长9月访华后,中国有意购买一批俄罗斯117 S新型航空发动机。
俄相关生产企业也在珠海航展上证实说中国确实具有较高的兴趣。
那么俄罗斯近年来的航空发动机进展究竟如何?中国购买117S发动机的可能性有多大?网易军事将进行独家解析。
俄罗斯117S新型航空发动机,注意其尾部的矢量喷嘴。
近期俄罗斯媒体和相关人士表示中国确实对该型发动机有较高的兴趣。
据俄罗斯《独立军事评论》周刊12月3日报道,在今年9月俄罗斯国防部长谢尔久科夫访华之后,中国军政领导层宣布有意采购一批117S型航空发动机、S-400防空导弹系统和伊尔-476(伊尔76的改进型)大型运输机。
另外,俄罗斯1 17S发动机量产企业代表在参加珠海航展时也证实,中方确实对该型发动机有较高的兴趣。
对此,俄专家弗拉基米尔-谢尔巴科夫撰文指出,在中俄军事技术合作领域知识产权保护协议的效果暂时为零之际,北京再次表示出对采购俄各种武器、军事装备和特种设备的积极关注,莫斯科应当特别谨慎,防止对方学习相应技术,随即仿制出类似产品,与俄方竞争,特别是在航空发动机方面。
谢尔巴科夫认为,1 17S发动机是俄罗斯性能最好的航空发动机之一,完全可以和西方同类产品有力竞争。
该型发动机出口供应,特别是对中国出口的决定事关重大,事先需要进行全面的分析。
莫斯科应当保证销售出去的发动机不仅不能落入不合适的人手中,而且不能被进口国随意利用,进而生产类似的仿制品。
笔者认为,以上只是俄罗斯媒体单方面的说辞,尽管中俄军贸最近两年一直受知识产权问题所困扰,但俄罗斯军工企业和政府出于实际利益的考虑,仍然对向中国出口高技术军事装备抱有极大的兴趣。
近年来,随着俄罗斯从前苏联解体和经济休克的阴影中缓慢地恢复,加之俄罗斯五代机项目的刺激作用,俄罗斯的航空发动机研制成果又重新出现在世界各大航展上。
各类俄罗斯航空发动机型号和编号以及对应的性能指标也让大家眼花缭乱,本文就来梳理一下俄罗斯近年来在大推力加力涡扇发动机方面的进展,并对俄罗斯五代动力的研制情况进行分析。
由克里莫夫设计局设计的RD-33发动机,该发动机曾装备了米格29,其改进型RD-93也继续在枭龙战机上使用。
克里莫夫设计局曾是前苏联的著名设计局之一。
前苏联航空发动机研制体系前苏联的航空发动机研制采用设计局-批量厂模式。
解体前,前苏联涌现出大量伟大的航空发动机设计师,其领导的设计局负责航空发动机的研制工作。
笔者整理了一下前苏联航空发动机设计局以及其最著名的作品:克里莫夫设计局(RD-33涡扇发动机)、伊索托夫设计局(TV3-117涡轴发动机)、索洛维也夫设计局(D-30涡扇发动机)、科列索夫设计局(RD-36涡喷发动机)、库兹涅佐夫设计局(NK-321涡扇发动机)、留里卡设计局(AL-31F涡扇发动机)、图曼斯基设计局(P-29涡喷发动机)、伊夫琴科设计局(AL-25涡扇发动机)。
其中研制了前苏联唯一一型第三代大推力加力涡扇发动机AL-31F的设计局就是留里卡设计局,它也是今天俄罗斯“留里卡-土星”航空发动机联合体的前身之一。
前苏联航空发动机的生产单位是国有发动机批量厂,如:“土星”、“礼炮”、“进步”等。
可以看出,前苏联的航空发动机行业是一种“设计单位百花齐放、生产单位三强并立”的格局。
但是随着前苏联的解体,前苏联的航空发动机行业“百花凋零”进入“严冬”。
经过一系列改组和整合,俄罗斯航空发动机工业形成了现在“礼炮航空发动机联合体”(下图)和“留里卡-土星航空发动机联合体”(上图)两强并立的局面。
俄罗斯航空发动机工业的整合上世纪90年代前苏联解体之后,俄罗斯经济休克疗法失败,原来国有的航空发动机设计局和批量厂纷纷被民营资本和国外资本收购。
依然被国家控股的军工企业也无法依靠俄罗斯政府和军方严重缩水的拨款生存。
在很长一段时间里,俄罗斯航空发动机行业竞争力非常低,行业的收益率从27%下降到7%,利润减少一半,航空发动机销售率下降了约93%。
俄罗斯航空发动机的推力、寿命、耗油率、噪声水平和环保水平等主要指标都落后于世界先进水平。
原来国有的留里卡设计局和土星批量厂都被民营资本收购,成为私营企业。
而礼炮批量厂依然维持国家控股,但是由于俄罗斯政府财力严重不足,只能依赖国外用户的资金生存。
为了挽救本国航空工业,并力图重塑昔日大国形象,普京上任之后于2007年8月签署了《关于成立联邦国有独资企业燃气涡轮制造科研-生产中心“礼炮”》的1 039号俄联邦总统令,正式开始了俄罗斯航空发动机行业的一体化整合。
俄罗斯航空发动机行业根据政府的决定组建四个控股公司,其中两个负责研制生产战斗机使用的大推力涡轮风扇发动机。
这两个公司是:在莫斯科机械制造生产企业“礼炮”的基础上成立的“礼炮航空发动机联合体”;第二个公司是通过整合位于雷宾斯克的“土星”科研生产联合体、乌法的发动机生产联合体和彼尔姆的航空发动机股份公司中的国家股份成立的控股公司“留里卡-土星航空发动机联合体”。
该重组计划仍在推进当中,现在已经形成了现在俄罗斯军用大推力涡扇发动机研制“两强争霸”的局面。
中国空军歼10和歼11战机都大量装备了AL-31F发动机(下两图)。
礼炮联合体利用出售中国AL-31F发动机所获得的资金进行了大规模改造,并成功研制出了第一步改进计划中的AL-31F-M1发动机(上图)。
俄罗斯军推大推力涡扇发动机行业“两强争霸”的局面形成之后,两个航空发动机研制巨头自然会按照各自的计划进行航空发动机研制,形成各自的发展脉络。
首先来看礼炮联合体,前面提到的礼炮联合体前身之一“礼炮发动机制造厂”就是闻名遐迩的战斗机发动机AL-31F的批生产工厂。
经过改组之后,礼炮正式成为俄罗斯政府控股的国有航空发动机研制生产联合体。
礼炮联合体利用向中国销售Al-31F和AL-31FN发动机获得的资金对企业实行了大规模的技术改造,而且礼炮联合体与中国黎明发动机制造厂计划成立合资公司。
现在该公司的发展重点就是“项目99M”航空发动机研制计划,值得一提的是,虽然礼炮联合体一直就是俄罗斯政府所有的企业,但是99M整个计划并没有获得俄罗斯政府的资金。
99M计划打算通过对于AL-31F发动机的四步改进,最终研制出真正的第五代航空动力系统。
但目前,只有99M1发动机装备了俄罗斯空军,后续的99M2/3/4型都还在研制中。
已装备俄罗斯空军的99M1发动机99M1发动机(AL-31F-M1发动机)是礼炮联合体在AL-31F发动机上进行小幅度优化改进的结果。
该机主要更换了新研制的四级风扇,风扇的第一级直径增加,流量相应提高,压比和效率略有改善;改进了发动机的涡轮单元体,使燃烧室出口温度增加了25K;首翻期从AL-31F发动机的300飞行小时增加到了750飞行小时,目标是将发动机延寿至首翻期1000小时/总寿命2000小时;控制单元改为数字式KRD-99C;更换了新的启动机,使发动机具备了3500米左右的高原启动性能。
高原启动性能也是99M系列发动机都具备的技术指标之一,而俄罗斯国土本身并没有3500米的高原机场,因而引起了外界的遐想。
有些媒体认为礼炮联合体之所以在没有本国政府资金支持下能够进行庞大的航空发动机研制计划就是因为得到了“某些拥有高原军用机场的国家”的支持,甚至有人认为99M系列发动机就是“国外订购人”投资研制的产物。
99M1发动机后被正式赋予“AL-31F发动机第42批次”的编号,开始国家试飞。
2002年12月国家试飞按计划结束,该型发动机加力推力达到13.5吨的加力推力,其他指标与AL-31F发动机相比略有进步。
在后续的发展中,99M3发动机(AL-31F-M3发动机)将会是AL-31F发动机向五代动力跨越的关键型号。
它将采用整体叶盘结构的三级风扇和新的高压涡轮叶片材料等一系列新技术。
99M2/3/4发动机的改进计划99M2发动机将改进的重点从第一阶段的风扇转移到了航空发动机的热端部件:燃烧室和涡轮,服役编号暂定AL-31F-M2。
AL-3lF-M2上采用的风扇在KND-9 24-4型风扇基础上改进了叶型设计;将燃烧室改进成为短环型燃烧室并且采用了双层壁面设计,提高了燃烧室本身的冷却能力;采用新的低压涡轮盘和三元流气动设计的单晶高温合金叶片;将发动机控制系统更换为全权数字电子控制系统;该机尺寸和重量无变化,燃烧室出口温度增加到1740K-1780K,起飞推力增大至14吨。
经过这个步骤的改进后,AL-31F-M2基本具备了上世纪80年代西方先进大推力涡扇发动机的基本要素,如短环燃烧室、单晶叶片、全权数字电子控制系统,但是依然保留了较为复杂的四级风扇。
99M3发动机(AL-31F-M3发动机)将会是AL-31F发动机向五代动力跨越的关键型号,该改型不仅加力推力接近了15吨,而且相比较AL-31F发动机,会进行结构上的大改。
AL-31F-M3发动机可以成为五代机试飞的过渡性动力而且用于改进现有三代战斗机可以大幅度提高作战性能。
AL-3lF-M3上采用了由三维气动技术全新设计的KND-924-3型三级风扇,级数从AL-31F发动机的四级减为三级;所有级风扇均采用整体叶盘结构,提高了工艺水准并且降低了重量;风扇叶片采用小展弦比(即宽弦)和叶尖前掠设计,取消了阻尼凸肩,压比增加到了4.2;采用了新的燃烧室.改良了高压涡轮叶片材料从而在涡轮前温度不变的情况下延长了寿命,起飞推力增大至14.5吨,大修周期进一步延长。
礼炮的五代动力系统就要以该改型为基础发展。
礼炮联合体的五代动力方案AL-31F-M4发动机将会在AL-31F-M3发动机基础上研制,加力推力达到15吨左右。
AL-31F-M4发动机将会采用三级风扇、六级压气机和单级高低压涡轮的总体方案设计;继续修改KND-924-3型整体叶盘三级风扇,使风扇压比达到4.2的水平;在发动机所有叶片上广泛应用三维有粘气动算法,修改压气机和涡轮设计,提高部件压比和效率;改进涡轮单元体,使发动机循环参数达到1800K的水平;并安装三元矢量喷管以实现俄罗斯五代战斗机的过失速超机动性。
俄罗斯“新苏35”战斗机使用了“留里卡-土星”联合体的117S发动机(上图)。
另外,由于五代机发动机还没研制出来,俄罗斯正在进行试飞的五代机T-50据说暂时使用的也是117S发动机。
俄罗斯最近装备的苏-35BM(在新闻中也经常称为“新苏35”)战斗机使用了“留里卡-土星”联合体的117S发动机。
根据该发动机联合体的宣传,“项目117”航空发动机研制计划是承接前苏联五代动力AL-41F发动机计划的发动机研制系列工程。
AL-41F型加力式双涵道涡轮风扇发动机是由留里卡设计局在苏-27动力装置AL -31F和苏-37动力装置AL-37F基础上研制发展的俄罗斯第五代发动机,该机加力推力达到了令人震惊的17吨、循环参数1910K。