苏联和俄罗斯的航空发动机,一贯就以质量低下和寿命短,缺陷多而闻名于世。俄罗斯发动机还有个著名的特点是标称性能和实际使用严重不相符。他们的AL31F发动机,也就是大范围的使用在苏27,歼11和歼10战机上,中国从九十年代以来陆续采购了近千台。尽管都号称第三代航空发动机,AL-31F与美国F100-PW-229相比差距相当明显,F100-PW-229在所有指标上都比AL-31F要略胜一筹,包括总增压比、中间耗油率、涵道比、质量,乃至控制管理系统等方面。
AL31F发动机标称第一次维修前的常规使用的寿命可达1000小时,总常规使用的寿命不少于10年。然而在中国的使用的过程中根本达不到,实际上AL-31F的总寿命仅为900小时,大修寿命仅为300小时。中国空军的主力航空兵部队,通常每年的训练和值班飞行时数能够达到240-300小时,也就是说苏27/30MKK、歼10和歼11战斗机通常每经过4年时间就要换掉全新发动机。
AL-31F的翻修寿命比总工作寿命更短,大约为300小时,所以每架战斗机都需要有额外的备用发动机,以保证战备和训练不受影响。但如果一部发动机翻修寿命和总寿命过短,频繁更换,不仅影响战斗机的战备和训练时间,还会导致一款战斗机的全寿命使用费激增。
苏联和俄罗斯的发动机寿命都不高。例如当年中国仿制生产歼5歼击机,为其配套的是涡喷5发动机,这种发动机仿制于苏联的BK-1φ式发动机,到1985年涡喷5完全停产,沈阳黎明和西安红旗两个发动机制造厂共生产了1万台涡喷5,而歼5系列总共产量为1970余架,这在某种程度上预示着平均每架歼5全寿命内竟然需要消耗5台发动机。
中国早期从苏联进口的12架杜-4远程战略轰炸机,以及6架别6水上反潜机,都存在这问题。
1955年中国进口6架别6,到1969年,仅服役十四年就面临严重发动机问题,于是在1969年由中国特种飞行器研究所完成对别-6型飞机的改型设计,用苏制安-24运输机的AI-24发动机涡桨发动机替代原来的ASH-72活塞发动机,功率约2550马力。国内仿制AI-24发动机成功以后,又用其国产型号涡桨-5替代了原产的发动机,其功率提高到2800马力。
图-4战略轰炸机也不例外,中国在1953年从苏联引进了12架图-4战略轰炸机,这种飞机以美国B-29轰炸机为基础研制。进入70年代初以后,中国空军已经飞行了20年的图4轰炸机,机上的发动机故障慢慢的变多,以至于影响了重要飞行任务。人民空军依靠自身技术力量,陆续将图-4原装的ASH-73TK活塞发动机拆下,改装涡桨-6型涡轮螺旋桨发动机(该发动机用于国产运8运输机)。
俄制AL-31F系列发动机的翻修寿命300飞行小时、总寿命900飞行小时。而与俄罗斯AL-31F发动机同代的美国第三代涡扇发动机F100和F110的翻修期都在800-1000飞行小时左右,总寿命超过2000~4000飞行小时。这在某种程度上预示着美国航空发动机的翻修期是俄罗斯发动机的二倍,总寿命是俄罗斯发动机的四倍。也就是说,一台美国发动机顶四台俄罗斯发动机。
报在2013年曾有过报道,空军5719维修厂突破了航空发动机再制造的21项关键技术,成功的俄制将AL-31F发动机延寿。5719工厂为了打破少数国家在航空发动机再制造技术方面的垄断,跟踪国内外先进维修技术,研制了包括等离子喷涂、超音速火焰喷涂、转子叶片叶尖高速磨等国际先进设备,开展了数字化仿真、寿命评估等前沿理论研究和再制造技术预研。历经十余年艰辛探索,创建了国内第一套较为完整的航空发动机再制造技术体系,创造性地实现军用航空发动机零部件再制造和整机性能升级,使1台发动机发挥了1.6台的作用。
军用航空发动机“再制造”是指对已达到总寿命或大修时限的发动机进行完全分解,通过彻底清洗、探伤,遴选出符合标准要求的零部件,翻新成全部符合新发动机零部件。通过技术升级,再制造的航空发动机在性能和质量上能够达到甚至超过正常生产的新发动机。在零部件再制造方面,再制造技术比制造技术难度还要高。空军5719维修厂的再制造技术,主要得益于”高温合金涡轮叶片再制造”、“粉末冶金涡轮盘再制造”和“自动微弧等离子焊接”三项关键技术,这都是只有美英等西方发动机强国才掌握的核心技术,连俄罗斯都不具备。其中粉末冶金涡轮盘再制造技术尤为先进,一片航空发动机涡轮叶片的价值数倍于相同的重量的黄金,中国攻克定向凝固高温合金叶片再制造技术,实现了涡轮叶片报废后的回收重新利用,不但节省了大量资金和贵重金属消耗,还使中国摆脱了高性能涡轮叶片需要进口才能进行发动机维修更换的被动局面。
按照军报的报道,中国空军成功的将俄制AL-31F的实际常规使用的寿命从900小时延长至1500小时,延长寿命近一倍,这对于中国空军的战斗力腾飞具有战略意义。并且国产军用涡扇发动机技术已完成对俄制AL-31F的超越,掌握了西方第3代军用涡扇发动机的制造技术。随着太行发动机的成熟,歼10、歼11等中国空军现役主力战斗机的心脏病已宣告解决。
本文只涉及苏联和俄罗斯航空发动机的缺陷,国产航空发动机的进步表现和存在的问题是需要另说。
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