最近中國殲-20戰鬥機成功更換國產太行發動機,這個團隊受到了表彰,這也是中國軍事裝備提高國產化率,自主可控的一個巨大進步,但是反過來,這也體現了中國航空發動機的一個窘境,作為殲-20戰鬥機的原配發動機渦扇15,從技術來說,直接對標美國F-22戰鬥機的發動機F-119,項目啟動時間比殲-20項目相比啟動更早,但是在殲-20戰鬥機試飛9年後,仍然沒有達到裝機要求。
大家都知道,航空發動機是一種非常複雜的裝備,項目上馬之前需要10年左右的技術預研,對國產渦扇15發動機來說,1996年中國渦輪院開始對渦扇15進行基礎部件預研,主要集中在高壓壓氣機,燃燒室,高壓渦輪這三大件上,經過10年的努力,2006年2月,渦扇15發動機正式立項,時間和中國空軍四代隱身重型殲擊機競標節點相近,迄今為止時間過去14年,仍然沒有取得成功!
殲-20首飛9年後的今天,原配渦扇15發動機還沒有完成,進度嚴重落後
中國渦扇15發動機,從技術預研開始,幾乎過去了25年,為何還沒有成功,很多人都難於理解,為了便於了解這個問題,我們看看美國F-22戰鬥機的研發過程,僅僅在YF-22技術驗證機階段,美國人就花費了110000(11萬)小時試驗時間,專門用於地面部件實驗,主要是以核心機三代機:高壓壓氣機,燃燒室,高壓渦輪開始,先搞定核心機,然後一點點增加外圍部件,包括低壓渦輪,低壓壓氣機,尾噴管等等。
發動機整機工程樣機試驗花費了3000小時,這還僅僅是一個開頭,隨後YF-22戰鬥機轉成正式型號,拿到美國空軍編制後變成F-22,隨著而來的就是上萬小時的飛行測試時間!雖然測試時間差距是一個巨大問題,但是中國空軍對於型號的認識是比較落後的,美國空軍在1981年5月和6月,分別發布了先進戰術戰鬥機和先進戰術戰鬥機發動機的需求,幾乎就在同一時間,而中國空軍對於四代戰鬥機需求則在2004年後才正常確定,目標就是直接針對F-22,發動機指標也是如此!
美國空軍最大的優勢是,新型戰鬥機研發計劃做的比較早而且預見性比較強
渦扇-15發動機卡殼的原因很多,其中一個重要原因是,對於自主研發不太重視,長期以來仿製外國型號成風,設計師在經驗缺乏的情況下,依靠簡單的拼湊,放大縮小就可以完成一臺新發動機,這是一種非常聰明但是極其外行的做法,對於戰鬥機飛機來說,某些部件設計是可以抄襲借鑑國外設計方案,這並非沒有先例,比如殲8戰鬥機大幅度抄襲俄制米格-23,還基本可以用,但是在航空發動機界,除非原廠自己設計,否則抄襲基本是死路一條。
中國渦扇-15發動機的技術預研起步,是從仿製俄羅斯垂直起降雅克-141戰鬥機的R-79-300發動機開始的,這是一款15.5噸推力的發動機,和渦扇-15發動機推力基本在一個級別,這也是中國航空發動機界第一次接觸如此推力量級的發動機,但是雅克-141是一款垂直起降戰鬥機,殲-20則是一款常規起降戰鬥機,所使用的發動機,不需要90度彎曲發動機噴口!
中國引進雅克141戰鬥機發動機,作為預研的基礎
但是雅克-141發動機非常落後,雖然推力很大,達到了15.5噸,但是發動機非常笨重,帶了複雜的推力矢量噴口,推重比只有5.64,距離四代戰鬥機發動機推比10,幾乎差距一倍,所以中國航空發動機設計師,也基於自己的研究進行改進,同時參照R-79發動機的部件,最終搞出來中國自己的核心機架構,這也犯了和太行發動機一樣的毛病,部件並不是自己設計的,而且R-79這個發動機並不成熟,僅僅製造了26臺,發動機運行總時間3500小時,飛行時間只有500小時,距離成熟幾乎差距10倍以上的時間,而且從測試結果來看,R-79發動機振動非常大,一直沒有解決,作為一個半拉子,賣到中國。
從全世界航空發動機強國發展歷程來說,除了早期航空發動機起步階段可以借鑑外國發動機現成設計或者部件之外,正常發展階段,任何一款外國發動機成品,都不可能作為本國發動機研發的起步基礎,原因是,缺乏原創國全套設計實驗計算數據和工藝技術,隨便抄襲是沒有任何好處的,航空發動機麻煩在於,任何一個部件稍微改動一點點,假如不清楚來龍去脈,完全抄襲的話,航空發動機部件之間高度耦合的兼容性問題,很快就會讓整個改進帶來的好處,淹沒在層出不窮的各種技術問題中,太行發動機就是一個例子。
即使航空發動機實力更強勁的俄羅斯,在研製蘇-27戰鬥機發動機AL-31的時候,雖然無意中得到了美國F-100發動機部件,但是經過認真研究後,徹底放棄,原因是,技術體系完全不兼容,工藝要求高,而且缺乏全套設計試驗數據,還是走自己的路子。