WS-10“太行”蹣跚20年終成熟,殲10和殲11靠他封神,殲20也借用

空軍 殲-11 殲-10 戰鬥機 每點新防務 每點新防務 2017-09-24

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WS-10來自於CFM56?

WS-10作為中國目前最為成熟的渦扇發動機,在四分之一世紀的發展努力之後,仍然存在一定的缺陷。WS-10引擎旨在配備2002年的新型殲-10戰機,在最初的低速初始生產階段,至少最初的50架殲-10飛機裝備的還是俄羅斯AL-31F發動機。WS-10發動機由CFM-56商用渦扇風機進行逆向設計,後者又是最初設計於20世紀60年代的通用電氣F101發動機的衍生產品,最終被安裝在為B-1型轟炸機上。

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渦扇10在開發中如何將CFM56改造成戰鬥機用的渦輪段,目前尚無公開資料說明;渦扇10在1987年10月進入驗證機研製階段,1989年驗證機首次試車,1993年完成。1992年10月驗證機在一架由轟-6改裝的086號飛行臺上開始測試,但解放軍並不滿意初期的太行發動機性能,606所因此在1997年研製強化動力的FWS-10A(內部簡稱10A) ,考慮將其作為殲-11和殲-10兩種戰機的動力,並申請了一架蘇-27作為試飛平臺。1997年渦扇10A的開發開始進行。2000年10月,624所高空臺具有了大推力發動機的試驗能力,隨後開始高空臺試驗。

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也就是說,經過近四五十年的設計開發工作,中國依然無法生產出可靠的高性能戰鬥機引擎。到2007年,中國空軍對WS-10發動機仍然不滿意,性能和製造質量問題困擾著該項目。2009年搭載WS-10發動機的殲-11B型飛機的照片表明,太行引擎的大部分(不是全部)的問題已經解決了。

WS-10的性能滿足需求嗎

WS-10是具有12級結構的高功率、高推重比和低旁通發動機。包括3級風扇、9級定子、1級高壓壓縮機和1臺低壓壓縮機。對於WS-10的發展,中國在航空技術和材料方面取得了近300項突破,如跨音速渦輪機,氣膜冷卻葉片,電子束焊接的集成風扇轉子,擠壓薄膜阻尼器,金屬刷密封,高能點火器,變量外傾入口導向葉片和收斂/擴散噴嘴。渦輪聯合冷卻葉片採用高科技材料,稱為定向凝固共晶超合金,可耐5000次試驗,無裂紋。

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事實上,WS-10引擎的意義超出了引擎本身。聯合國安理會五個常任理事國都生產和擁有核武。但是,只有四個能夠獨立製造現代化戰鬥機的渦輪風扇的能力。缺席的是中國。WS-10的誕生是中國開始填補戰鬥機發動機空白的一個里程碑。

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WS-10A發動機在2001年6月裝上由瀋陽飛機公司組裝的殲-11戰鬥機實施首飛,解放軍在FWS-10研發過程撥用2架生產批號0004、0013的殲11供606所測試,這2架戰機後續變更代號稱殲-11WS;殲-11WS測試結果察覺自AL-31F拆來移植的液壓-類比發動機控制裝置的渦扇10A在發動機操控性能上無法通過考核,606所才開始研發全權數字化發動機控制裝置,之後在後續生產的FWS-10A上使用。

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2004年10月,生產批號0013的殲11WS測試時左發動機熄火,測試駕駛員成功降落;2005年5月11日,FWS-10A開始定型持久試車,2005年11月10日通過長久初始壽命試車,2005年12月28日完成定型審查考核。2006年宣稱即將進入量產,隨後在新出廠的殲-11B戰鬥機上陸續看見採用渦扇10A的機型。發動機本體則在2008年中國國際航空航天博覽會中正式對外亮相,西方觀察家認為該發動機有AL-31同級表現。

WS-10A與AL-31F哪家強?

WS-10A計劃的目標是生產與俄羅斯土星AL-31F相當的渦輪風扇,其具有27,600磅的優勢和可比的美國發動機,以推動像成都殲10和瀋陽殲11這樣的新一代戰機。

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2001年至2002年期間,WS-10開始使用Su-27(殲-11)進行飛行測試。2003年,解放軍官方報,解放軍報告有關WS-10引擎的報道。它說:我們的新型發動機正在中國的新型戰機(殲-11)上進行試驗,該戰機配備兩種不同的發動機,一種是由中國製造的,另一種是來自外國的。這是自2000年以來WS-10一直處於關鍵發展階段的主要證據。

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2004年12月,俄羅斯Salyut公司為殲-10(除了以前提供的54臺)提供250臺AL-31FN發動機,最終確定了一項合同,表明截至2005年WS-10發展情況並不理想。內部質量控制問題經常使WS-10陷入困境。2003年8月至9月,WS-10在此之後出現了一些質量問題。當時我國還沒有弄清楚製造可靠的耐熱噴氣發動機的合金複合材料。因此,WS-10的壽命比原來的AL-31還要短,因為國產工藝的金屬合金不合格,不能工作在高溫下。

WS-10差點下馬

2004年,一次致命的事故幾乎讓WS-10下馬。2004年7月20日,蘇-27從機場起飛進行WS-10發動機試驗。在飛行測試中,試飛員突然聽到一聲砰的聲音,然後左引擎關機。試飛員立即認定,這不是老飛機關機事故。據經驗,試飛員估計是機械故障。後來,試飛員開著一個引擎工作的蘇-27成功著陸。經過四個月的調查,直接原因是發動機軸承故障。自從WS-10項目開始以來,18年來,WS-10已經被數不清的漏洞所困擾,從高溫到神祕的聲音層出不窮。為了克服這些問題,我國工程師通過他們的才能,甚至是試飛員的勇氣來找到解決辦法。

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2005年5月11日,第606研究所啟動了WS-10發動機的耐力壽命試驗,該研究所宣稱該項目接近原型設計批准。這個時期包括兩個重要的測試操作:耐力壽命測試和全壽命測試。在中國發動機發展的歷史上,WS-10在測試範圍,方案和時間方面創造了一系列重要記錄。這兩項測試是對發動機可靠性的最嚴格試驗。2005年11月10日,WS-10終於進入了全壽命測試。WS-10在40天的試煉中“無驚無險”,沒有任何故障。WS-10項目經過近20年的工作,終於完成了。

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2005年強行通過考核進入量產階段的FWS-10A原先預定供殲11B使用,2006年3月,首架換裝10A發動機的殲11B開始試飛,多次發生發動機葉片斷裂等重大事件。由於原型機測試仍有大量問題,前幾批次生產的殲11B仍然只能採用AL-31發動機。由於殲11B前幾批次太多缺乏發動機的空機滯留在瀋陽廠,林左鳴在2009年4月承認發動機遇到嚴重的品質問題。

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FWS-10A的測試直到2007年殲11BS原型機試飛時才逐步完成測,2010年殲-11BS定型服役,FWS-10A的技術問題才大致解決。然而,FWS-10A的生產品質仍有問題,2010年時西方國家認為翻修循環為30小時,遠低於AL-31的400小時;該參數是否為真雖未得到證實,但外界可知的是2011年起黎明發動機廠進行品質改善計劃。相關品管提升下,FWS-10A聲稱壽命大幅改善。

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