蘇俄第五代軍用航空發動機的發展與啟示

2016年珠海航展上，俄羅斯展出了第五代AL-41F-1S大推力渦扇發動機模型。此前，俄羅斯空軍宣布PAK FA第五代戰機原型機T-50準備換裝“產品”30渦扇發動機，以替換“產品”117發動機，從而進入到最后的定型試驗階段。T-50裝備“產品”117發動機試飛時曾經發生多次事故，甚至有1架原型機因發動機故障被幾乎燒毀。加之結構強度、彈艙設計等諸多因素，使得PAK FA雖然首飛比中國殲-20早，但是研制進度遠遠落后于后者。凡此種種，不禁讓人感慨，昔日強大的俄羅斯航空工業竟然也患上了“心臟病”。

蘇聯第五代戰機動力系統的研發計劃起始于1981年。當年，美國率先提出了下一代戰斗機研發計劃ATF，按照冷戰中主戰裝備針鋒相對的原則，蘇聯也在同一年啟動“戰斗機”-90計劃。當時，如日中天的米格設計局與后起之秀蘇霍伊設計局同臺競技，最終前者的設計方案勝出，即后來被很多人以“出師未捷身先死”形容的米格1.42/1.44原型機。在戰斗機方案競標的同時，為其配套的發動機設計方案也進行激烈的較量，對陣雙方是大名鼎鼎的留里卡-土星設計局和莫斯科聯盟設計局。強者恒強，留里卡-土星設計局的AL-41F方案戰勝了莫斯科聯盟設計局的R179-300方案。米格1.44與AL-41F這一對不遜于YF-22/F119的強強組合就這樣走到了一起。

不過，與普惠公司全新研發F119發動機做法不同的是，留里卡-土星設計局是在此前已經非常成功的AL-31F發動機基礎上研制AL-41F的。AL-31F大推力渦扇發動機堪稱蘇聯航空發動機工業最后的巔峰之作。很難想象，沒有這樣一款強悍發動機的推動，蘇-27戰斗機會擁有如此優異的性能并發展出龐大的型號家族。不過，很少有人知道的是，AL-31F在歷時9年的研發中也像蘇-27戰斗機一樣經歷了超重、減重、為了補償強度再增重、又減重的曲折歷程。該發動機的設計性能幾度反復，進度拖延，以至于蘇-27首架原型機T-10-1首飛時安裝的還是AL-21F-3渦噴發動機。而且，AL-31F研制中的很多數字也創下了蘇聯航空發動機工業的歷史記錄，比如總共制造了51臺試驗用發動機，總運轉時間高達22900小時。當AL-31F發動機于1985年順利通過蘇聯國家試驗時，其出色的性能很快就征服了幾乎所有蘇-27系列戰機飛行員的心。

留里卡-土星設計局選擇在AL-31F的基礎上研制AL-41F，既可以有一定的設計傳承、減小技術風險，也可以節省一定的研發費用、降低成本。按照當時的設計指標要求，AL-41F要比AL-31F減重20%、推力增加30%、全壽命周期使用成本降低25%，同時配備有軸對稱矢量噴管。作為蘇聯空軍的重點項目，AL-41F的研制進度推進得很快，留里卡-土星設計局先后生產了26臺試驗用發動機，除了進行數千小時的臺架試驗，還在圖-16亞音速空中試車平臺上和米格-25超音速空中試車平臺上分別進行了亞音速、超音速飛行試驗。

然而，就在AL-41F安裝到米格1.44原型機上準備進行首飛的關鍵時刻，蘇聯在那個圣誕夜以一種悲愴而高效的方式宣布了自身的不復存在。獨立后的俄羅斯繼承了大部分蘇軍軍力，以及正在進行的一大批先進裝備研制計劃。這些在他國看來是讓人垂涎欲滴的財富，但是落到俄羅斯人頭上卻成了無法承擔的重負。于是，不僅大批軍力、裝備被裁減，包括米格1.44、T-95在內的下一代武器研發計劃也紛紛下馬或暫停。米格1.44直到2000年俄羅斯第二位總統普京上臺后，才以兩次告別試飛的方式徹底結束了自己的使命。

蘇聯解體對于這個昔日帝國的方方面面的影響都是翻天覆地的，航空發動機工業亦不例外。蘇聯航空發動機工業同其他軍事工業一樣，遵循著計劃體制下基礎研究、型號研制和產品制造三個相對獨立體系由政府部門統一領導的格局。但是，獨立后的俄羅斯首任總統葉利欽全面采取所謂“休克療法”，對其繼承的蘇聯工業體系實施私有化，其航空發動機工業因此遭受重創。從1991年到2000年，俄羅斯航空發動機工業因為國家撥款和國內訂貨急劇減少，只能依靠向中國、印度等國出口各型發動機來勉強維持自身運轉，不僅生產實力大幅下滑，基礎研究和型號研制等科研部門的人才流失也非常嚴重。2000年，奮發有為、精明強悍的普京登上總統之位后，決心重振俄羅斯國力，其中就對航空發動機工業進行了大刀闊斧的結構重組。由此，俄羅斯航空發動機工業才真正開始恢復往日的雄風。

俄羅斯研制第五代軍用航空發動機是從1996年空軍提出的“戰斗機”-2000計劃開始起步的。當時，新生的俄羅斯空軍雖然面對諸多困境，但是在美國推進研發F-35的壓力下，決定依靠自己的力量研制一款與之類似的輕型多用途單發隱身戰斗機。為此，留里卡-土星設計局啟動了代號為“產品”117的新型發動機研發計劃。不過，“戰斗機”-2000計劃很快就因為種種問題而下馬，“產品”117發動機項目也只進行到圖紙設計階段。1998年，俄羅斯空軍再次提出“21世紀戰斗機”計劃，研制一款任務定位類似于F/A-18E/F的中型多用途隱身戰斗機。此后，該計劃幾經反復，最終在2001年確定為研制一款能夠與F-22相抗衡的重型多用途隱身戰斗機，這就是今天經常登上各大媒體頭條的PAK FA第五代戰斗機，其原型機代號T-50，正式服役后型號可能為蘇-50。

PAK FA計劃確立后，其配套發動機采用的還是留里卡-土星設計局的“產品”117。同當初的AL-41F發動機設計模式類似，“產品”117也是在AL-31F基礎上進行深度改進設計而成，同時也采用了部分在AL-41F發動機上經過驗證的新技術。按照俄羅斯空軍的規劃，“產品”117分為兩個型號，一是用于技術驗證的117A，另一個就是為備受矚目的蘇-35戰機和T-50原型機配套的117S，其正式編號為AL-41F-1S。117S發動機雖然性能相比AL-31F有了大幅提高，采用的也都是俄羅斯航空發動機工業的最尖端技術，但是其可靠性和穩定性讓俄軍方感到很失望，在T-50和蘇-35試飛時發生了多起嚴重事故。因此，俄羅斯空軍決定，蘇-35戰機量產時雖然可以繼續裝備117S，但是PAK FA進入到定型服役階段必須換裝新發動機，這就是留里卡-土星公司和禮炮公司聯合研制的“產品”30發動機。該型發動機徹底擺脫了此前幾個型號均脫胎于AL-31F的設計理念，采用了全新的結構布局以及最新的材料、工藝，在可靠性大幅提高的同時，性能相比“產品”117還有相當程度的提高。如果不出意外，明年我們就可以看到裝備“產品”30發動機進行試飛的第二階段T-50原型機。

從1991年蘇聯解體至今的25年，俄羅斯第五代軍用發動機的研制歷程從某種意義上看，幾乎就是俄航空發動機工業幾番波折起伏的縮影。而就在今年8月，中國航空發動機集團公司正式掛牌?？梢哉f，對于剛剛從中航體系獨立出來的中航發，俄航空發動機工業的曲折經歷實在有太多值得借鑒的有益啟示。目前，俄羅斯航空發動機工業已經形成了規模較大的聯合發動機制造集團和規模較小的禮炮發動機科研生產中心兩大集團并立的局面。前者對原有的各個獨立分散的設計局和生產企業進行全面深度的資源整合，在俄羅斯國內外發動機市場上占有絕大部分的份額，是俄發動機工業的絕對主力。后者雖然產業規模和市場份額較小，但是專注于AL-31F改進型的研發，其代表性產品就是AL-31FN和AL-31FM1/M2/M3，中國空軍殲-10、殲-11、殲-15等戰機采用的都是該公司生產的發動機。也正是通過與中方的技術交流，使得禮炮發動機科研生產中心最終憑借過硬的實力，成為PAK FA發動機的參與研制方。此外，在基礎研究方面，俄羅斯政府無論資金多么緊張，也要擠出預算維持中央航空發動機研究院等機構的運作。今后，俄羅斯政府還計劃對所有航空基礎研究機構進行資源整合，建立自己的“NASA”。

（編輯/一鳴）