Zi 字媒體

航空發動機被譽為「現代工業皇冠上的明珠」，其中高性能渦扇發動機又因作用關鍵、需求量巨大以及設計生產難度極高而在各類航空發動機當中處於關鍵性地位。作為世界上主要幾個航空器研發國家之一，目前已經能夠研發和生產大部分類型的航空發動機。但由於歷史上在航空發動機領域技術積累相對薄弱，目前國產發動機在一些指標上距離國際先進水平仍然存在差距，特別是發動機的壽命指標仍然有待提升。在國產發動機的壽命問題上，首款實現完整技術研發流程的高性能航空發動機渦扇-10應該可以作為代表。2014年的珠海航展上，航空研究院的工作人員在接受採訪時曾透露目前渦扇-10發動機的改進型可以實現14噸推力和1500小時壽命。這個指標與世界頂尖水平的航空發動機相比仍然存在著不小的差距——渦扇-10在技術上與美國的F110渦扇發動機存在親緣關係，兩者目前最新一代產品的推力也處於同一檔次，但渦扇-10的全壽命僅相當於F110上世紀80年代中後期的標準，比起目前F110超過4000小時（大修時間周期為2000小時左右）的全壽命來說差距十分明顯。造成國產航空發動機壽命較短的原因一方面是材料問題，這一問題正在隨著國產高性能合金材料的大規模應用而逐漸得到解決；另一方面是工藝問題，師承蘇聯的航空發動機粉末冶金沒有使用擠壓工藝，結果是導致作為航空發動機關鍵構件的渦輪盤的質量比起美國同類產品來說質量較差。而渦扇-10的壽命問題，也可以參考F110的改進思路進行解決。F110在設計時吸取了曾導致F-15戰鬥機成為「機庫皇后」的F100發動機的教訓，在設計之初就已經考慮了壽命問題。而在後續改進工作中，則注重實用新一代航空發動機的技術對其工藝和材料進行改進，使其理論壽命得到充分挖掘。在GE公司為F110制定的壽命延長計劃中，通過採用三維氣動設計的新型葉片、整體葉盤結構的轉子實現了高壓氣機效率的提升，並簡化了零件數量；而新材料和新的冷卻技術，則可以使高壓渦輪的耐久性得到有效提升；採用數字化控制器，使得對發動機的控制實現精確化、避免浪費發動機壽命的無用工作。參考這些改進措施，渦扇-10的壽命有望進一步延長。同樣，這些措施也適用於其他型號的國產航空發動機。事實上，航空發動機的壽命指標確實是在不斷提升的。殲-8B和殲-7E的發動機為仿製蘇聯P-13發動機的渦噴-13，該型發動機後期型的壽命僅有900小時，相當於渦扇-10的60%——這還是在渦噴-13的加力推力還不及渦扇-10的常規推力、換言之就是渦噴-13的工作溫度遠低於渦扇-10時的水平。必須承認的是，比起航空發動機距離世界尖端水平差距最大的時期來說，目前航空發動機的壽命指標已經有了很大進步，但在航空發動機水平提升的同時世界領先水平的航空發動機技術也在發展，結果導致時至今日航空發動機在壽命指標上仍然有不小的差距。如果說渦扇-10的逐漸穩定已經基本可以滿足國產第四代戰鬥機的需求、並為渦扇-10的繼續改進提供了空間，預定配裝於國產第五代戰鬥機的新型渦扇發動機則必須考慮在壽命指標上盡量「一步到位」。更多軍事文章請關注軍機圖微信公眾號：JJT180本文為作者原創，未經授權不得轉載