新一代小推力发动机,最后的短板,涡扇17,究竟有多强悍呢
在以往的文章里,笔者与诸位分享过诸多我国发动机发展的精彩历程,像涡扇 15、涡扇 19 等发动机的研发故事都在其中。今日,咱们将目光聚焦于我国新一代小推力发动机 —— 涡扇 17 的发展状况。需要留意的是,发动机研发的门槛极高,无论大推力、中推力还是小推力发动机,其研发难度实际上相差无几。那么,我国正在大力发展的涡扇 17 系列发动机,究竟性能如何呢?今天,咱们就来深入探讨这个问题。
我国发动机发展路径梳理
首先,我们来梳理一下我国发动机的发展脉络。涡扇发动机依据推力大小,可划分为大推力、中等推力和小推力发动机。要知道,发动机的研发难度并非单纯由推力决定。即便小推力发动机,其研发过程也充满挑战。步入 21 世纪后,随着我国科技水平全方位提升,我国开启了国产涡扇发动机的研发征程。需要注意的是,在涡扇发动机研发进程中,我国也遵循着轻重缓急的原则。
对于我国而言,大推力发动机的研发至关重要。因为我国的歼 11、歼 10、歼 16、歼 15、歼 20 等众多机型,无一例外都配备 1 台或两台大推力发动机。所以,大推力涡扇发动机的发展被列为重点项目。有限的资金、技术人员以及各类设备,都优先投入到大推力发动机的研发中。在这样的大背景下,2010 年代,国产涡扇 10 系列大推力发动机终于成功定型。
大推力发动机的发展成就与挑战
尤其是涡扇 10B,已成为各类主力战机的标准配置。据国外媒体报道,涡扇 10B 发动机的军用推力可达 9.094 吨,最大加力推力约为 14.5 吨。当然,与国外新一代大推力发动机相比,涡扇 10 系列发动机仅仅解决了有无的问题,仍存在一定差距。根据国外媒体的消息,目前我国研发的新一代涡扇 15 系列发动机,前期批次已开始进行小批量试装。
据国外推测,涡扇 15 系列发动机的最大推力约为 18.5 吨。由此可见,在大推力发动机领域,我国正全力追赶世界先进水平。与大推力发动机的发展情况不同,我国在中等推力发动机领域的发展相对较为缓慢。这是因为在很长一段时间内,部队对中等推力发动机的需求并不紧迫。我国的各种主力战机,基本没有采用中等推力发动机的机型。
中等推力发动机的发展波折
在为巴基斯坦设计枭龙战机时,由于国内缺乏适配的发动机,我国不得不从俄罗斯进口 RD93 系列发动机。RD93 发动机诞生于上世纪七八十年代,存在推力功率不足、体积偏大、油耗较高等一系列问题。据相关报道,俄罗斯的 RD93 发动机,最大军推为 50KN,最大推力 81.3KN,整机重量达 1055 公斤。
我国在俄罗斯 RD93 发动机的基础上,展开了仿制与优化工作,推出了涡扇 13 系列发动机。从航展公布的数据来看,涡扇 13 系列发动机的最大军推为 56.75KN,最大推力 86.37KN,全重 1135 公斤。特别是涡扇 13E,目前我国正在研发的歼 35 战机,就配备了两台涡扇 13E 发动机。不过,涡扇 13 系列发动机只是临时性的过渡产品。
与美国的中等推力发动机相比,涡扇 13 系列发动机的差距十分显著。在此情形下,我国启动了新一代涡扇 19 系列发动机的研发。2023 年,涡扇 19 发动机的总工程师黄维娜在 “中国航空推进技术论坛” 上透露,涡扇 19 发动机的最大推力在 95KN 至 100KN 之间,推重比约为 9.5 至 10 之间。然而,涡扇 19 系列发动机的研发需要时间,毕竟我国在中推力发动机领域的经验相对匮乏。
中等推力发动机的过渡方案
据国外媒体报道,由于涡扇 19 系列发动机的研发尚需经过测试、过渡、改进、定型等多个阶段,而涡扇 13 系列发动机又存在诸多实际问题,因此国外媒体推测我国推出了涡扇 21 系列发动机。涡扇 21 系列发动机是涡扇 13 系列发动机的全面升级优化版本。在涡扇 19 系列发动机定型之前,预计歼 35 战机的前期批次将采用涡扇 21 系列发动机。
直至涡扇 19 系列发动机全面定型后,歼 35 战机才会逐步进行换装。这与歼 20 系列战机的情况类似,在涡扇 15 系列发动机定型之前,歼 20 系列战机曾使用涡扇 10C 发动机作为临时过渡。随着涡扇 15 发动机的定型与交付,预计歼 20 系列战机将逐步开启换装工作。
我国在中等推力发动机领域的实力相对薄弱,而在小推力发动机领域,实力则更为欠缺。因为在相当长的时间里,我国没有使用小推力发动机的机型,直到教练 10(也称作 L15)战机的出现。教练 10 教练机配备了两台从乌克兰进口的 AL332 或者俄罗斯的 AL222 - 25 小推力涡扇发动机。AL322 属于小推力涡扇发动机,全重 560 公斤,加力推力可达 4.2 吨。
小推力发动机的发展契机与现状
俄罗斯的雅克 130 系列教练机同样采用了两台 AL332 发动机。2014 年后,乌克兰拒绝继续向俄罗斯出口 AL322 系列发动机。俄罗斯在该系列发动机的基础上进行了国产化改造,命名为 AL222 - 25 发动机,不过主要供自身使用。2019 年,中国从乌克兰进口了 45 台 AL322 发动机,2021 年 1 月,中国一次性从乌克兰进口了 400 台 AL322 发动机,总价值高达 8 亿美元。
需要注意的是,这个时间节点意义重大,幸亏是在 2021 年进口,倘若在 2022 年,乌克兰肯定无法交付。目前,我国教练 10 系列战机仍在使用当年从乌克兰进口的存货。因为我国在小推力发动机领域的经验极为有限。但进口数量毕竟有限,根本无法满足教练 10 战机大批量生产的需求。正所谓 “靠人不如靠己”,发展国产小推力发动机已迫在眉睫。
2012 年,我国启动了涡扇 17 “岷山” 小推力发动机的研发工作,其加力推力可达 4.7 吨。但在 2010 年代,该项目曾一度暂停或下马。据国外媒体报道,2021 年,我国已重新启动涡扇 17 “岷山” 发动机的研发。不过,关于涡扇 17 发动机的各项参数以及具体研发进度,均属于绝密信息,肯定不会对外公开。
从当前形势来看,我国对小推力发动机的需求极为迫切。在此之前,还能从乌克兰进口。但自 2022 年起,乌克兰已无法生产和交付。随着教练 10 战机数量的不断增加,自然急需国产小推力发动机来接替。在未来几年,希望涡扇 17 系列发动机能够逐步定型并实现批量生产,以解我国小推力发动机的燃眉之急,否则将面临 “受制于人” 的困境。
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关于解放军各类发动机发展与推进的精彩故事还有很多,笔者将在后续文章中与大家继续分享。