原标题:俄第五代战机T-50的换“心”之术

近日,俄罗斯宣布,第五代战机T-50战机放弃“117型”发动机,将装配“30型”新一代发动机,计划于2017年完成首飞——

T-50的换“心”之术

俄罗斯T-50战机

新闻提示

发动机是飞机的心脏,是战机性能的动力之源。近日,有消息称,俄罗斯新一代发动机“30型”将成为第五代战机T-50的标配,性能比第一阶段“117型”优越15%-18%,装配“30型”发动机的T-50将迎来新的生命。俄罗斯总统普京曾自豪地说:“T-50在机动性、武器和航程上都将优于主要竞争对手F-22。”

回首俄五代机发动机的发展历程,几多欢喜又令人堪忧,从设计之初的踌躇满志,到研制阶段的枝节横生,直至“30型”的姗姗来迟,可谓吊足了世人的胃口。“30型”发动机到底有何独特优势?目前发展到什么阶段?未来前景如何?本文为您一一解读。

亮点颇多 推出矢量

王牌战机的赋能器

美国F-22“猛禽”战机以前所未有的“4S”理念引领了五代机发展的潮流。然而,“4S”理念的难度与风险巨大,动辄数百亿美元的投入让不少国家望而却步。对于俄罗斯而言,在T-50的设计理念中剑走偏锋,依托长期对机动性与速度的追求,在传统的技术强项上更加突出超音速巡航和高机动性。

如此追求超音速巡航与超机动性能的T-50,必须拥有超一流的“心脏”,才能起到“好马配好鞍”的最佳效果。飞机发动机的核心是高压涡轮,为此“30型”发动机采用耐高温的镍合金叶片,升级新一代压气机技术,并大量采用提升发动机寿命的新型复合材料,包括新的单晶铸造技术、更多陶瓷与陶瓷合金的应用等。俄罗斯对外宣称,“30型”发动机的单位重量比第一阶段发动机“117型”轻30%,寿命周期费用低近三分之一,其他性能如燃油消耗率、散射面积也都有了显著提升。“30型”发动机在巡航状态下推力达到107千牛,加力状态下为176千牛。除此以外,“30型”发动机加装了全权限数字式电子控制系统,相对于传统俄系发动机的液压机械控制,该系统可以通过修改软件来实现发动机的最佳控制,不仅精度高,而且可靠性更强,易于实现与飞机控制的一体化,有效降低燃油消耗和维护成本。

“30型”发动机最大的亮点是推力矢量控制,在矢量推力技术的探索中,俄罗斯并没有一味地依照美国的技术模式,而是另辟蹊径,独创性地采用了喷口转向技术。莫斯科航展上加装“117型”发动机的T-50已经用精彩表演向外界诠释了超凡的机动性,一旦换装“30型”发动机,T-50的机动性将更上一层楼,不仅可以确保近距空战中的灵活性,而且在超视距攻击中提供优越的机头指向和目标锁定能力。在“发现即击毁”的现代空战中,谁能优先锁定目标就意味着胜利,从这个意义上讲,“30型”发动机所赋予的超机动性将成为T-50这一空中王牌的力量倍增器。

奋起直追 先易后难

背水一战的翻身仗

起始于二战后的美苏(俄)战机的“瑜亮之争”,随着F-22的完胜而失衡,出现了难以逾越的“代差”,F-22首飞比T-50整整早出十几年,俄罗斯的窘境可见一斑。30多年前,苏-27正式服役,当前迫于夺取制空权的压力,俄罗斯新型发动机计划正大步追赶。

梦想是丰满的,现实是骨感的,“30型”发动机始终处于漫长的改进研发之中。然而,俄罗斯的强军目标迫在眉睫,T-50的交付不容拖延。为此,俄罗斯务实地采取了“先解决急需、再实现长远”的两步走发展战略。计划先以AL-41F的技术改进AL-31F发动机,AL-31F是苏-27战机的专用动力装置,而AL-41F作为五代发动机的预研技术在90年代初便达到设计指标并完成官方试验。改进后的型号为AL-41F1,又称“117型”,已装备至苏-35S等俄4++代战机,并作为第一阶段的过渡型发动机用于T-50的原型机和初始型。随后,再以成熟的技术发展第二阶段五代发动机,用于T-50量产型。

“30型”发动机最初由莫斯科礼炮机械制造生产公司与留里卡“土星”科研生产联合体进行竞标,后经航空工业的兼并改组,演变为联合发动机公司与莫斯科礼炮机械制造生产公司之间的合作,由留里卡“土星”科研生产联合体设计主导,11家公司合作开发,其中克里莫夫设计局主导矢量喷口,马达公司负责低压压气机,阿维达维格特尔发动机公司负责加力燃烧室,留里卡“土星”科研生产联合体则负责高压压气机、控制系统及喷口隐身处理等。俄罗斯以“30型”发动机为牵引,拉动与优化整个航空发动机制造体系,从困境中起步,展现出俄罗斯航空工业强大的创新能力。

差距尚存 充满变数

喜忧参半的荆棘路

动力强则航空强,航空强则空军强。“30型”发动机凝聚着数代人的梦想与希望,更是俄罗斯背水一战、打赢翻身仗的国之重器。它的问世使T-50战机摆脱了长期困扰的“心脏病”,为俄夺取未来制空权的斗争注入了一支强心剂,俄罗斯昔日航空大国的风采隐隐重现。

虽然“30型”发动机取得了跨越式发展,但仍是在拼命赶超。冰冻三尺非一日之寒,俄美之间多年形成的差距并非一朝一夕能够弥补。即使傲视全球的美国,也未曾懈怠,美国空军和工业部门自1987年开始进行“综合高性能涡轮发动机技术”的发展计划,到2000年前后基本完成。为了未雨绸缪和不断突破,后继计划“通用经济可承受先进涡轮发动机”早在2003年便由美国空军实验室及其工业伙伴通用电气、普惠公司发起。自适应变循环技术项目是该计划的核心,发展理念由片面追求大推比转为提升燃油效率和更好的速度适应性,使下一代战机可以通过更改配置实现任意速度、高度点的最高效率,这项技术被认为是航空发动机发展史上又一个重大里程碑,意义相当于涡喷发动机向涡扇发动机的跨越。

与西方相比,俄冬眠已久的军工体系尚未真正激活,俄系发动机一贯缺少细节上的精雕细刻,“30型”的可靠性乃至使用寿命仍有待考察。面对航空发动机这一有名的“吞金兽”,如今俄罗斯由于受到西方制裁以及油价大跌,经济形势严峻,长期与乌克兰紧密合作的航空发动机项目也面临诸多障碍,使俄军备经费捉襟见肘,T-50的研制经费也遭大幅削减,俄空军原定2020年前生产52架的计划已经缩水到12架。可以预见,“30型”发动机的未来发展之路仍然荆棘密布、任重道远。