歼15曾测试太行腐蚀严重：新太行性能升级

　　图为第一种投入实战的德军Me-262型喷气战斗机，实际上德军匆忙投入战斗的喷气式战机并不成熟，在与美军野马式活塞战机的对抗中不占上风。

　　欧洲是航空喷气发动机的早期诞生地，1930年代涡轮喷气发动机获得了专利，这种新型动力比传统的活塞式发动机有了极大提升，没有了螺旋桨等庞大而低效的结构，可以将空气作为工质，经过压缩、加热等工序后产生具有高温燃气从尾喷管高速喷出，形成较为强大的推力。

　　德国人在将涡轮喷气发动机装在战斗机上，Me-262型战斗机参加了第二次世界大战。1942年10月1日，美国也在参考了英国最机密的格洛斯特E-28/39喷气式飞机后试飞了自己的P-59型喷气式战机。随后日本也有了自己的喷气战机。

　　喷气战机作战能力较活塞式有了质的飞跃，喷气时代的飞行器具备了突破音障的必要条件，到了20世纪60年代至70年代，涡轮风扇发动机获得了较大发展，逐步提升了军用飞行器的机动性、最大飞行速度和最大航程，经过后续二三十年的发展，涡轮风扇发动机推重比一直提高到目前的10，以美军的F-119为例，推重比达到10，不加力推力为97kN，加力推力达到155kN，涡轮前温度为1977K，整体性能达到第四代军用航发动力水平。

　　到目前为止，航空发动机经过了四个时期，从早期的活塞式发动机发展到涡轮喷气、涡轮风扇、变循环动力阶段，早期的喷气式发动机的压气机主要使用轴流式和离心式，比如J-47系列等，加力推力仅为3400㎏，推重比为3，第一代发动机在大量使用在上个世纪40年代至50年代，典型的对应机型为F-86和米格15，这也是一代经典的喷气战斗机。

　　第二代军用发动机进入双转子、进气导流片可调阶段，推重比从3提升到5左右，涡轮前温度为1200K左右，比如R-11系列，作为经典的双轴涡轮喷气动力，加力推力已经提升到6000㎏以上，超音速飞行那是“信手拈来”。

　　而第三代军用发动机典型代表为AL31F、F100-220等等，也就是主流装备在诸如苏27、F-15、F-16这些战斗机上的动力，涡轮前温度能提升到1700K左右，在最大推力上，F100-220可以达到105千牛、AL31F可达到122千牛，总压比在20至40之间，推重比为7至8左右，改进型的第三代军用发动机推重比已经接近10。

　　涡轮涡轮前温度可以达到1800K左右，改进途径普遍为使用数字式控制系统，在风扇和压气机上使用高负荷叶片，高压涡轮和低压涡轮使用了耐高温设计，涡轮前温度获得了提高，加力燃烧室供油和火焰稳定技术更加成熟。

　　第四代军用发动机的最大特征之一是推重比超过10，突出了超音速巡航、短距起飞和垂直降落性能、在全寿命的费用降低的前提下提升发动机工作的可靠性，典型代表为F-119、AL-41F等，以F-119为例，整体结构为3级风扇和6级压气机、二元推力矢量喷管、涡轮前温度为1977K，推重比甚至可超过11。总体上看，从第一代到第四代军用动力的涡轮前温度不断提高，从早期的1000K左右，提升到目前的1977K，下一步能提高到2200K左右，发动机的各循环参数都在飙升，在油耗降低的同时也大幅度提升推力，使用寿命也达到数万个小时。

　　图为秦岭发动机，其属于中等推力涡轮风扇发动机，研制基础为英国的斯贝MK202发动机，主要装备“飞豹”战机。

　　中国的军用航空动力发展起步较西方发达国家晚，从上个世纪70年代开始仿制的WP-13系列、1975年引进生产的秦岭发动机、2002年定型的昆仑发动机以及目前最先进的自行研制的大推力“太行”涡轮风扇发动机，涉及航空发动机的历史也将近半个世纪。WP-13系列主要装备在J-7系列和J-8系列战斗机上。

　　设计方为贵州航空工业集团第二研究所、黎阳航空发动机公司等，研制周期历时10年左右，作为中国早期的带加力燃烧室的双转子发动机代表，最大允许飞行速度为2.2马赫，结构由八级轴流式压气机、二级轴流式涡轮和加力燃烧室组成，双转子结构为三级低压压气机和五级高压压气机，附件传动机匣位于压气机机匣下方。

　　秦岭发动机属于中等推力涡轮风扇发动机，研制基础为英国的斯贝MK202发动机，主要装备歼轰7/A“飞豹”战机，提升了中国国产发动机制造的工艺水平。昆仑发动机则是中国第一个全程自行设计、试飞的军用中等推力涡轮喷气发动机，也就是涡喷14。目前由中国研制的第三代大型军用涡轮风扇航空发动机就是“太行”发动机，是中国军用航空动力发展第三代涡扇水平，由中等推力进入大推力级别，“太行”发动机将作为中国第三代战斗机J-10和歼11B/BS的主要动力。

　　2005年12月，太行发动机通过设定定型审查，中国一航沈阳发动机设计研究所为“太行”发动机总设计单位，一航黎明等数十家机构参与设计，“太行”发动机从立项到研制成功时间为18年，相比较国外发动机10年左右的研制周期，18年显得有着长。

　　研制过程中遇到各种严重的技术故障，比如高压压气机四级盘破裂等，这一问题曾困扰了整个90年代，发生了多起压气机四级盘偏心孔边疲劳断裂，在高速运转时出现了共振现象，在静应力的叠加下，孔边疲劳断裂故障就难以避免了。

　　上个世纪80年代初，航空工业部科技委的专家会议确定了同时推进开展两项关键性的发动机研制计划，一方面研制“昆仑”中等推力的涡轮喷气发动机，另一方面研制新一代的“太行”大推力涡轮风扇发动机，1986年，鉴于CMF56-3发动机与美国F-110-GE-100涡扇发动机的核心机一致，在此基础上研制的军用发动机平台推力能够达到13吨左右，完全可以配合新的歼10项目。

　　于是“太行”涡轮风扇发动机项目上马。在1987年至1993年间，“太行”发动机走出验证机阶段，1998年，“太行”发动机的全尺金属样机完成装配，2003年，“太行”发动机装机试飞，2005年定型。在创新性上“太行”发动机使用了两级低压涡轮三维气动设计、外涵机匣使用复合材料、全程无级可调式收敛扩散尾喷口等。

　　2004年7月1日，中国航空工业集团606所召开定型考核工作誓师动员千人大会，“年底之前全面完成重点型号定型考核任务”，但在7月20日的考核试飞中，太行又出现因机械故障而引起的左发突停，定型考核以失败告终，幸亏依靠试飞员的机智勇敢使飞机单发着陆，606所方有机会从样机上查找原因。图为歼11试验太行。

　　“太行”发动机在研制过程中，一航面临着跨代式的挑战，从二代涡轮喷气提升到三代涡轮风扇动力，在高压压气机、收敛扩散超音速喷口、材料和加工工艺、组织燃烧技术等方面都存在研制难度，而“太行”发动机又将会是中国歼10和苏-27系列两型主力战斗机的动力，因此“太行”发动机是中国航空发动机研制史上的一个重要节点。

　　1993年，一航动力所申请一架飞行平台做领先试飞，1998年，总装调配苏27战机作为“太行”发动机的首装机种，并在该平台上完成设计定型，同年一航沈飞、黎明完成全尺寸金属样机并装机，2001年，装配“太行”发动机的试飞平台在沈飞的跑道上升空，作为领先试飞平台，04架也承担了后续的科研试飞任务，同年年底长达4个多月的科研试飞提前完成，2002年，00批13架（522）换装两台“太行”发动机进行试飞，到2003年，“太行”发动机高空台试验和装机试飞依然有序进行。

　　此后出现了数次大故障，比如空中停车、高压压气机四级盘破裂、高空台模拟和调整试飞中存在技术问题，起落过程中出现喷零件的特情。以空中停车为例，2004年7月，试飞员丁三喜在阎良上空遇到左发停车，后来试飞平台单发着陆，显然这样一些问题使得年底之前全面完成重点型号的考核任务没办法完成，先后发生的百来项故障直接让一航动力所进入边排故边整顿，成立了重大技术问题决策委员会和问题咨询组对“太行”发动机进行改进。“太行”发动机在定型前有必要进行设计定型持久寿命试车、长久初始寿命试车两项关键测试。

　　2005年11月，“太行”发动机完成40多天的长久初始寿命试车，同年12月28日，“太行”发动机在沈阳通过设计定型审查，参与研制机构包括一航黎明、动控所、试飞院、涡轮院等数十家单位，在2006年的珠海航展上，太行发动机宣传图出现，有必要注意一下的是，同一时期歼10平台也进行了“太行”发动机的换装测试，从后续的歼10B的亮相来看，“太行”发动机在歼10平台上的测试也不是一帆风顺。

　　2007年歼11BS首架原型机首飞成功，531号和532号两架原型机均使用太行发动机进行了试飞。但因在0004号原型机的试飞中，太行又出现了叶片断裂等严重事故，空军决定在01批飞机上接着使用AL-31F发动机。图为歼11B。

　　“太行”发动机进入空军部队服役应该与歼11B联系在一起，歼11B设计定型后本来应该在01批上使用“太行”发动机，但是0004号平台的叶片断裂事故和复合材料调节板事故使得01批无法按时使用“太行”发动机，就在前不久，AL-31F-M1涡轮风扇发动机拿到了国家试验证书，该动力比AL-31F推力提高0.8吨，加力推力达到13吨左右，如果在苏27平台上使用两台AL-31F-M1，能增加大约1.6吨的推力。已经没有回头路的“太行”发动机只得继续向前走。

　　空1师01批歼11B则只可以使用AL-31F，这时的“太行”依旧不太行，造成02批部分歼11B无发动机可用，事实上叶片断裂问题可能由叶片共振引发的疲劳损伤，而叶片共振则与发动机工作时气压不稳有关，不断循环加深后，叶片疲劳就会凸显，轻则裂纹、重则断裂，当然也不能排除是叶片工艺质量和锻造工艺问题，表面粗糙都会造成局部的应力集中。

　　歼15第0005号是“太行”发动机进入海军舰载机部队的主要测试平台，2010年“太行”发动机与舰载机配装的照片流露出来，显然海军舰载机已经开展对“太行”发动机的测试工作，为后续从辽宁号起飞和降落进行前期准备。这时的“太行”发动机依旧处于不能保证从航母平台起飞的稳定性，即便是两年后与辽宁舰联试时也没有接着使用“太行”。南海舰队海航8师也是首批使用“太行”发动机的单位之一。

　　相比较歼11B而言，海军航空兵使用的“太行”发动机显然会有些不同。根据此前海航作战单位使用经验，列装海航的发动机在压气机机匣、叶片还有附件外壳腐蚀较为严重，压气机叶片出现大面积麻点，部分叶片报废。

　　而对于歼15平台而言，高湿度、重盐碱的环境中，发动机的腐蚀控制体系显得更为突出，2012年，551号歼15使用了改进型“太行”发动机，对于新环境而言，“太行”发动机似乎才刚刚上路，此时的济空19师、兰空6师、沈空1师等的歼11B数量持续不断的增加，“太行”正接受强度更高的对抗性空战检验。

　　太行发动机在设计过程中也采用了多项性技术，使用了带进气可变弯度导向叶片的跨音速设计、空心低压涡轮两级导向叶片、外涵道机匣使用了复合材料技术、加力燃烧室采用分区分压供油以及全程无级可调收敛扩散尾喷口等，作为中国航空发动机里程碑的“太行”，在逐渐完备的过程中也将进行改进。

　　太行推力可增加到155千牛，推重比提升至9.5，接近F-119-100，涡轮前温度可达到1800K左右，未来将大量列装空军和海航，涉及歼11B、歼11BS、歼15/S、歼16以及歼10系列等型号。从发动机系列化上看，“太行”发动机源于CMF56-3发动机，通过改变风扇或者低压压气机直径和级数等能改变发动机循环参数，从而获得不同性能的发动机，大涵道比的加力改进型能够适用于轰炸机、大涵道比的无加力型能够适用于运20等运输机平台，衍生的舰用燃气轮机则可当作驱逐舰等大型水面作战平台的主要动力。

　　渐入佳境的“太行”发动机（涡扇-10）已经在多型战机平台上来测试，列装沈空、济空等作战单位的“太行”发动机表现稳定，并参加了去年11月鼎新大规模空战对抗演习，能预见“太行”后续的衍生型号将出现在各种海空作战平台上。