大器晚成的渦扇-10發動機
如果把現代作戰飛機比作工業上的皇冠,那作為飛機核心的航空發動機則是“工業皇冠上的明珠”,因為它的研發難度並不亞於核武器。放眼全球,目前能獨立研製大推力航空發動機的國家只有5個(美俄英法中),而擁有核武器的國家卻至少有9個,所以從某種意義上來説,航空發動機是比核武器更重要的戰略產業,也是衡量一個國家是否進入工業強國的重要標誌之一。
而由於我國在航空發動機領域的起步較晚,在很長的一段時間內都嚴重落後於主流強國,特別是在上世紀70年代,全球開始逐步進入第三代航空渦扇發動機時代,此時我國在航空發動機領域與世界主流強國的差距被拉到二十年之上。面對航空界的嚴峻局面,此時我國也開始下決心,研發屬於自己的第三代大推力軍用航空渦輪風扇發動機,也就是渦扇-10系列發動機。
渦扇-10(WS-10)“太行”發動機立項於1987年,以當時的技術水平想要全新研製出一款大推力、高推重比的發動機並不容易,所以渦扇-10的核心機是CFM56-3的測繪仿製版(美軍F110 核心機的民用版),結合了研製渦扇-6留下的技術積累。1992年渦扇-10的第一台驗證機在地面進行試驗、2001年裝機首飛、2005年完成定型審查考核,也就是最初型號的渦扇-10A。
渦扇-10的具體技術細節
渦扇-10是一種採用三級風扇,九級整流,一級高壓,一級低壓,即所謂的3+9+1+1結構的大推力高推重比低涵道比先進發動機。其中三級風扇為帶進氣可變彎度導向葉片的跨音速氣動設計,採用懸臂支撐,不帶進氣變彎度導向葉片;超塑成形擴散連接的進氣機匣、氣冷高温葉片、鈦合金精鑄中介機匣等是國內在該方面設計技術的全新突破;
而在材料上,目前渦扇-10發動機的改進型渦輪葉片也已經採用了鎳基單晶高温合金(大概率是DD6單晶合金),並採用了對流、前緣撞擊加氣膜“ 三合一”的多孔迴流複合冷卻先進技術,使渦輪葉片的冷卻效果提升了不少,渦輪盤則開始應用FGH95粉末冶金。
渦扇-10發動機在研發成功之後,也一直在改進升級中,其中在2005年定型的渦扇-10A發動機加推力為12.5噸,性能不夠穩定所以該型號未進行大批量生產;到了2010年左右,渦扇-10B基本定型,此時該發動的加推力達到了13.5噸,已經基本夠用並進行了大批量生產。
而目前渦扇-10發動機性能最先進且已經批量生產的型號,則是殲-20戰機所用的渦扇-10X(渦扇-10B的增推鋸齒版),該型號的最大加推力達到14噸(138KN)、推重比達到了8,、渦輪前温度1800K左右,涵道比0.78,而這樣的渦扇-10X在第三代發動機中也是屬於頂尖的存在。
另外,衡量一款航空發動機性能的標準不只是看該發動機的推力和推重比,還要看該發動機的使用壽命。從一些“八股文”的描述中可以推斷出,目前渦扇-10發動機的全壽命已經超過了3000個小時,這一性能已經明顯超過了俄製AL-31F系列,但遜於F110-GE-132發動機。
綜合來説,無論是在最大推力上,還是推重比,亦或者渦輪前温度和使用壽命,目前的渦扇-10X已經不弱於AL-31FM2(最大推力14.5噸、推重比不足8)以及F110-GE-132這裏兩款美俄主流第三代發動機(最大推力14.5噸、推重比0.78、渦輪前温度1800K)。另外,渦扇-10發動機也推出了三元矢量版(TVC),這則是AL-31與F110所不具備的。
渦扇-10發動機已堪大用
渦扇-10發動機從立項研發至今已有30年的時間,如今可以説已經取得了很大的成功。目前,渦扇-10發動機已經生產了約500台左右,其中殲-11系列戰機部分採用了渦扇-10A/B;殲-10A/B也曾少量採用,到了第4批殲-10C則已經開始批量換裝;而超過120架的殲-16則全部採用的渦扇-10B發動機。
而近一段時間,有不少媒體引用外媒的報道,稱全新型號的殲-20B戰機將於近期開始量產,並且會採用矢量發動機(有説是AL-31F的矢量版)。而在布武看來這個矢量發動機很有可能就是渦扇-10 TVC的增推版,畢竟渦扇-10 TVC早在兩年前就已經在安裝到殲-10B中進行公開展示。
總的來説,經過30年的研發,作為我國的第一款大推力渦扇發動機,如今的渦扇-10“太行”發動機已堪大用。當然,單單一款渦扇-10取得成功還不夠,期待我國的渦扇-15、渦扇-19以及渦扇-20發動機也都能取得成功,然後在航空發動機領域徹底突破“瓶頸”!