太行山为什么叫巍巍太行(历尽艰辛尚未凤凰涅槃)

太行发动机,代号WS-10(涡扇10), 是我国第一种研制成功的大推力涡轮风扇发动机,这种被寄予厚望的发动机命运忐忑,在定型量产后的12年里,一直被可靠性和耐用性问题困扰,原本中国空军期待太行能完全替代俄罗斯的AL-31F装备大约200架J10战斗机和大约300架J11战斗机,然而,到目前为止,太行因为种种原因,只被使用在数量不多的J11B和刚刚开始量产的J16上,总数仅约100架左右。

太行山为什么叫巍巍太行(历尽艰辛尚未凤凰涅槃)(1)

总师云:太行之难,难于上青天

网络上对太行发动机一直褒贬不一,鼓吹的人不仅吹嘘发动机推力高达14吨,而且性能优异,赶美超俄;贬低的人说它是机库皇后,只能修不能用。哪么太行到底行不行?作为一款定型量产的货架产品,它到底怎么了?

一说太行,难免说到历史,中国航空发动机史上对12吨级的发动机从60年代末就开始了,当时三机部为J9战斗机,强6攻击机,轰8大型轰炸机等飞机配套的910发动机研制项目就是为了研制一种推力达到12吨的涡轮风扇发动机。WS6的设计是一个航空大跃进,在中国当时连苏联引进的发动机生产都不算正常的年代,设计了一种与当时主流科技完全相当的发动机,凭借着对当时革命的狂热和科技领域一无所知的无畏探索,WS6轰轰烈烈的上马了。

ws6:吹牛不上税,吹牛不犯法,为何不吹?牛越大钱越多,不吹白不吹

WS6的研发团队很多人都成为后来发动机项目的骨干,它的一些作风,习气也不免带到其他发动机的研制中去了,另起炉灶的WP14昆仑,生搬硬拉,凑出一个号称世界上最先进的涡喷,实际上10几年前的JY101和P1128只是没好意思说话而已,昆仑的纸面性能确实非常不错,比当时国内的WP13推力大,油耗低,发动机迎风面积小,虽然比不上F404这类涡扇发动机,但也算是难得的一种中推发动机了,但是昆仑仅仅生产了不到100台就嘎然而止了,部队连续反馈发动机重大质量问题,最后干脆认为发动机根本不能用了,J8F直接装回原来老的WP13A2.空军更直接把一批装昆仑发动机的J8F退回飞机厂,拒绝接收。

直到现在,昆仑能不能用几乎是一个迷,一方面部队装备数量稀少,另一方面也缺乏积累应用和维修的足够采样数据库,但昆仑先成功后失败是毫无疑问了,国内后来用到中推发动机的飞机型号,不管是设计还是试飞,都想办法绕开它,完全当它不存在,可见多不受欢迎了。

太行山为什么叫巍巍太行(历尽艰辛尚未凤凰涅槃)(2)

昆仑发动机,发动机界著名的神坑王,很正常试飞,都动不动耍脾气,罢工,喷零件

转了一大圈,话题回到太行,原本如果WS6真的哪么杰出,太行基于WS6,用先进的设计技术和材料技术改进就行了,但是,总师其实心里有数,WS6那些成果不知道有多少能拿出来的,太行为了稳妥起见,设计实际上是有蓝本的,这就是美国通用著名的F110系列发动机,中国其实并没有获得过F110发动机,而中国有可能接触到的巴基斯坦,以色列等F16,F15飞机配置的都是F100系列的发动机,但是,中国实际上和美国GE的合作中,获得了很多关于F110的基础技术。

这其中包含CFM56-3的核心机技术,CFM56-3的发动机核心机是最接近F110核心机的衍生产品,但是CFM56毕竟是民用发动机,它并不是原封不动的移植了F110的核心机,我国最多仅能说有一个能掌握和了解F110核心机技术的机会,但这个核心机的拿来主义,为整个太行的计划总体设计埋下了失败的阴影。

太行山为什么叫巍巍太行(历尽艰辛尚未凤凰涅槃)(3)

F110发动机,核心机和737发动机CFM56共用,被太行强行移植,野蛮器官移植,出现严重排斥反应

为什么这么说呢?主要是GE这个高压压气机的压比太高,流量又偏小,压气机裕度很小,这导致了太行总体设计上一系列不合理的取值。比如说总增压比太高,第三代甚至第四代发动机大多设计压比都选择在20-30之间,比如AL31和F100,F404都在21-25之间,而太行追随F110达到了32,本来发动机压比高可以缩小发动机尺度,提高输出功率,但是,总增压比高导致压气机出口温度过高,太行的燃烧室进口温度比F100,AL31高了100多度,这意味着燃烧以后涡轮前温度也至少比这两者高100多度。

涡轮的耐温本来就是世界难题,别说高一百多度,提高10度20度都算一个不小的进步,太行总体上这个取值,首先就让我们遇到一个非常难以克服的困难。别看GE在F110多么可靠多么稳定,F110的前身F101可是扒鸡皇后,就是因为这个参数过高导致涡轮问题重重,GE技术水平高,花了10几年下死工夫用三代单晶叶片和双性能涡轮盘解决了问题,而我们呢?别说三代单晶,第一代单晶都弄不利索,太行最后被逼用定向凝固金属来实现三代单晶的设计,依靠复杂的冷却设计和加重加厚的涡轮设计,勉强通过了实验,太行高循环参数,发动机却并不轻,就因为这个原因,而后实际使用中,涡轮频频出现过热裂纹,甚至破裂飞散,太行于是有了喷零件的发动机的美誉。

太行山为什么叫巍巍太行(历尽艰辛尚未凤凰涅槃)(4)

太行发动机涡轮温度太高,载荷压力过大,高工况时候经常散架子喷零件,俗称小黎飞刀

仅仅是这个问题倒也罢了,你太小看太行设计师了。太行第二个严重问题是606在其所设计的所有型号上都遇到,至今没有能完全解决的一个问题,高低压配合。太行的设计采用核心机——主要部件单元体设计,实际上就是说,风扇和核心机是分开设计的,风扇低压和高压压气机的配合问题从一开始就一直需要解决,但是一直没得到解决。

太行都定型服役了,某一天某个研究突然发现,实际上风扇在某些状态下流速和压比根本没有什么裕度(俗称活动范围,调节范围),也就是说,后面的压气机理论上就无法正常工作,事实上太行是一种非常容易出现空中停车的发动机,从他定型开始应用开始,就频频发作,以至于单发战斗机J10只安装了飞了一次,就赶快拆下来送回工厂,以后再也不用了。而双发飞机J11B则为这个背了很多黑锅,好在双发飞机不容易两个发动机同时停,只要再启动可靠,还能勉强使用(更令人发指的是J11B这种双发飞机也遇到多次双发同时停车)。

太行山为什么叫巍巍太行(历尽艰辛尚未凤凰涅槃)(5)

太行遭遇大忽悠,国家定型实验弄虚作假,实验没做完就匆忙宣布定型,给用户带来了巨大的麻烦

上面说的问题还只是冰山的一角,在太行服役的前三年,爆发了非常激烈的故障和性能问题争论,以至于高层高度重视,专案专组调查这件事情,在此期间,空军海军委屈的提出了2万多个不同类型的问题和故障,这甚至超过了当初昆仑所创下的故障记录的总和的好几倍,眼看太行又要步昆仑的后尘了。

卧薪尝胆,忍辱负重,太行不太行这个结论出来以后,不仅是发动机研制单位受不了,发动机厂受不了,实际上整个空军海军也受不了,中国整个制造工业都受不了,奇耻大辱啊。这种情况下,空海军坚持要把太行搞下去,发展下去,坚决要求整顿航空工业整顿发动机工业,从2万多条问题入手,要求彻底解决太行不太行的问题

为了应对这个新的要求,研究所成立了三个独立的团队,分别针对太行的现状进行研究攻关,但三个组各有目标。A组是基于当前发动机,修正发动机目前的主要问题,让发动机实现可用的状态。太行架构其实蛮先进的,发动机设计推力高达129.97KN,排除了制造上的一系列工艺以及结构上的小问题,太行发动机采用俄罗斯AL31F的工作逻辑,降转限温,能有效提高发动机的寿命和降低故障的出现间隔以及概率,于是初版的发动机增加了俄式发动机的训练模式,和作战模式的主要区别是发动机被限制在最大转速的97%上,发动机最大推力从13吨降低到略低于12吨,只需拨动一个开关,发动机则可以恢复作战模式。

太行山为什么叫巍巍太行(历尽艰辛尚未凤凰涅槃)(6)

中国设计师眼光很高,除了美国发动机之外别的都看不上,但是经常忘记人家成功背后海量的投入

B组目标则着眼于改进发动机的生产工艺以及重要部件的配合调整,最重要的设计修改可能来源于将DD6单晶涡轮叶片作为标准进行了批量化生产,此外对风扇也进行了一些设计修正,调整了可调静叶的设计和活动范围与规律,加强了FADEC(发动机电调系统,和汽车上的类似)的设计和性能管理,B组最终目的是实现发动机的基本可靠性,实现单发飞机可用的发动机状态,以及推力进一步增加到137KN。

第三个小组重点完全和前两个小组不同,他们重新研究发动机的基本组件,重点是全新的重新设计的风扇,应用三代单晶和双性能粉末盘的高低压涡轮,燃烧室,加力燃烧室以及尾喷管,这个小组要实现发动机更高的可靠性,寿命,可维护性能,以及超过145KN的最大推力。

太行山为什么叫巍巍太行(历尽艰辛尚未凤凰涅槃)(7)

人类几千年文明史反复证明:台阶是最伟大的发明,基础薄弱妄想一步登天,后果就是粉身碎骨

到目前为止,实际上三个小组都完成了各自的研究,新型号的太行又重新开始批量制造,装备太行B的新11B又重新开始了批量生产,这些新发动机能否像F100提升到220,F101提升到F110那样凤凰涅槃,还需拭目以待。

太行山为什么叫巍巍太行(历尽艰辛尚未凤凰涅槃)(8)

中国人的精神图腾其实是凤凰,经过多少苦难都能再次重生,再造辉煌,航空发动机也不例外

,

免责声明:本文仅代表文章作者的个人观点,与本站无关。其原创性、真实性以及文中陈述文字和内容未经本站证实,对本文以及其中全部或者部分内容文字的真实性、完整性和原创性本站不作任何保证或承诺,请读者仅作参考,并自行核实相关内容。文章投诉邮箱:anhduc.ph@yahoo.com

    分享
    投诉
    首页