1、俄制航空發動機簡析近期俄羅斯媒體報道，在俄國防部長9月訪華后，中國有意購買一批俄羅斯117S新型航空發動機。俄相關生產企業也在珠海航展上證實說中國確實具有較高的興趣。那么俄羅斯近年來的航空發動機進展究竟如何？中國購買117S發動機的可能性有多大？網易軍事將進行獨家解析。俄羅斯117S新型航空發動機，注意其尾部的矢量噴嘴。近期俄羅斯媒體和相關人士表示中國確實對該型發動機有較高的興趣。據俄羅斯獨立軍事評論周刊12月3日報道，在今年9月俄羅斯國防部長謝爾久科夫訪華之后，中國軍政領導層宣布有意采購一批117S型航空發動機、S-400防空導彈系統和伊爾-476（伊爾76的改進型）大型運輸機。另外，俄羅斯

2、117S發動機量產企業代表在參加珠海航展時也證實，中方確實對該型發動機有較高的興趣。對此，俄專家弗拉基米爾-謝爾巴科夫撰文指出，在中俄軍事技術合作領域知識產權保護協議的效果暫時為零之際，北京再次表示出對采購俄各種武器、軍事裝備和特種設備的積極關注，莫斯科應當特別謹慎，防止對方學習相應技術，隨即仿制出類似產品，與俄方競爭，特別是在航空發動機方面。謝爾巴科夫認為，117S發動機是俄羅斯性能最好的航空發動機之一，完全可以和西方同類產品有力競爭。該型發動機出口供應，特別是對中國出口的決定事關重大，事先需要進行全面的分析。莫斯科應當保證銷售出去的發動機不僅不能落入不合適的人手中，而且不能被進口國隨意利用

3、，進而生產類似的仿制品。筆者認為，以上只是俄羅斯媒體單方面的說辭，盡管中俄軍貿最近兩年一直受知識產權問題所困擾，但俄羅斯軍工企業和政府出于實際利益的考慮，仍然對向中國出口高技術軍事裝備抱有極大的興趣。近年來，隨著俄羅斯從前蘇聯解體和經濟休克的陰影中緩慢地恢復，加之俄羅斯五代機項目的刺激作用，俄羅斯的航空發動機研制成果又重新出現在世界各大航展上。各類俄羅斯航空發動機型號和編號以及對應的性能指標也讓大家眼花繚亂，本文就來梳理一下俄羅斯近年來在大推力加力渦扇發動機方面的進展，并對俄羅斯五代動力的研制情況進行分析。由克里莫夫設計局設計的RD-33發動機，該發動機曾裝備了米格29，其改進型RD-93也繼

4、續在梟龍戰機上使用。克里莫夫設計局曾是前蘇聯的著名設計局之一。前蘇聯航空發動機研制體系 前蘇聯的航空發動機研制采用設計局-批量廠模式。解體前，前蘇聯涌現出大量偉大的航空發動機設計師，其領導的設計局負責航空發動機的研制工作。筆者整理了一下前蘇聯航空發動機設計局以及其最著名的作品：克里莫夫設計局（RD-33渦扇發動機）、伊索托夫設計局（TV3-117渦軸發動機）、索洛維也夫設計局（D-30渦扇發動機）、科列索夫設計局（RD-36渦噴發動機）、庫茲涅佐夫設計局（NK-321渦扇發動機）、留里卡設計局（AL-31F渦扇發動機）、圖曼斯基設計局（P-29渦噴發動機）、伊夫琴科設計局（AL-25渦扇發動機

5、）。其中研制了前蘇聯唯一一型第三代大推力加力渦扇發動機AL-31F的設計局就是留里卡設計局，它也是今天俄羅斯“留里卡-土星”航空發動機聯合體的前身之一。前蘇聯航空發動機的生產單位是國有發動機批量廠，如：“土星”、“禮炮”、“進步”等。可以看出，前蘇聯的航空發動機行業是一種“設計單位百花齊放、生產單位三強并立”的格局。但是隨著前蘇聯的解體，前蘇聯的航空發動機行業“百花凋零”進入“嚴冬”。經過一系列改組和整合，俄羅斯航空發動機工業形成了現在“禮炮航空發動機聯合體”(下圖)和“留里卡-土星航空發動機聯合體”(上圖)兩強并立的局面。俄羅斯航空發動機工業的整合 上世紀90年代前蘇聯解體之后，俄羅斯經濟休

6、克療法失敗，原來國有的航空發動機設計局和批量廠紛紛被民營資本和國外資本收購。依然被國家控股的軍工企業也無法依靠俄羅斯政府和軍方嚴重縮水的撥款生存。在很長一段時間里，俄羅斯航空發動機行業競爭力非常低，行業的收益率從27%下降到7%，利潤減少一半，航空發動機銷售率下降了約93%。俄羅斯航空發動機的推力、壽命、耗油率、噪聲水平和環保水平等主要指標都落后于世界先進水平。原來國有的留里卡設計局和土星批量廠都被民營資本收購，成為私營企業。而禮炮批量廠依然維持國家控股，但是由于俄羅斯政府財力嚴重不足，只能依賴國外用戶的資金生存。為了挽救本國航空工業，并力圖重塑昔日大國形象，普京上任之后于2007年8月簽署了

7、關于成立聯邦國有獨資企業燃氣渦輪制造科研-生產中心“禮炮”的1039號俄聯邦總統令，正式開始了俄羅斯航空發動機行業的一體化整合。俄羅斯航空發動機行業根據政府的決定組建四個控股公司，其中兩個負責研制生產戰斗機使用的大推力渦輪風扇發動機。這兩個公司是：在莫斯科機械制造生產企業“禮炮”的基礎上成立的“禮炮航空發動機聯合體”；第二個公司是通過整合位于雷賓斯克的“土星”科研生產聯合體、烏法的發動機生產聯合體和彼爾姆的航空發動機股份公司中的國家股份成立的控股公司“留里卡-土星航空發動機聯合體”。該重組計劃仍在推進當中，現在已經形成了現在俄羅斯軍用大推力渦扇發動機研制 “兩強爭霸”的局面。中國空軍殲10和殲

8、11戰機都大量裝備了AL-31F發動機(下兩圖)。禮炮聯合體利用出售中國AL-31F發動機所獲得的資金進行了大規模改造，并成功研制出了第一步改進計劃中的AL-31F-M1發動機(上圖)。俄羅斯軍推大推力渦扇發動機行業“兩強爭霸”的局面形成之后，兩個航空發動機研制巨頭自然會按照各自的計劃進行航空發動機研制，形成各自的發展脈絡。首先來看禮炮聯合體，前面提到的禮炮聯合體前身之一“禮炮發動機制造廠”就是聞名遐邇的戰斗機發動機AL-31F的批生產工廠。經過改組之后，禮炮正式成為俄羅斯政府控股的國有航空發動機研制生產聯合體。禮炮聯合體利用向中國銷售Al-31F和AL-31FN發動機獲得的資金對企業實行了大

9、規模的技術改造，而且禮炮聯合體與中國黎明發動機制造廠計劃成立合資公司。現在該公司的發展重點就是“項目 99M”航空發動機研制計劃，值得一提的是，雖然禮炮聯合體一直就是俄羅斯政府所有的企業，但是99M整個計劃并沒有獲得俄羅斯政府的資金。99M計劃打算通過對于AL-31F發動機的四步改進，最終研制出真正的第五代航空動力系統。但目前，只有99M1發動機裝備了俄羅斯空軍，后續的99M2/3/4型都還在研制中。已裝備俄羅斯空軍的99M1發動機 99M1發動機（AL-31F-M1發動機）是禮炮聯合體在AL-31F發動機上進行小幅度優化改進的結果。該機主要更換了新研制的四級風扇，風扇的第一級直徑增加，流量相

10、應提高，壓比和效率略有改善；改進了發動機的渦輪單元體，使燃燒室出口溫度增加了25K；首翻期從AL-31F發動機的300飛行小時增加到了750飛行小時，目標是將發動機延壽至首翻期1000小時/總壽命2000小時；控制單元改為數字式KRD-99C；更換了新的啟動機，使發動機具備了3500米左右的高原啟動性能。高原啟動性能也是99M系列發動機都具備的技術指標之一，而俄羅斯國土本身并沒有3500米的高原機場，因而引起了外界的遐想。有些媒體認為禮炮聯合體之所以在沒有本國政府資金支持下能夠進行龐大的航空發動機研制計劃就是因為得到了“某些擁有高原軍用機場的國家”的支持，甚至有人認為99M系列發動機就是“國外

11、訂購人”投資研制的產物。99M1發動機后被正式賦予“AL-31F發動機第42批次”的編號，開始國家試飛。2002年12月國家試飛按計劃結束，該型發動機加力推力達到13.5噸的加力推力，其他指標與AL-31F發動機相比略有進步。在后續的發展中，99M3發動機（AL-31F-M3發動機）將會是AL-31F發動機向五代動力跨越的關鍵型號。它將采用整體葉盤結構的三級風扇和新的高壓渦輪葉片材料等一系列新技術。99M2/3/4發動機的改進計劃 99M2發動機將改進的重點從第一階段的風扇轉移到了航空發動機的熱端部件：燃燒室和渦輪，服役編號暫定AL-31F-M2。AL-3lF-M2上采用的風扇在KND-924

12、-4型風扇基礎上改進了葉型設計；將燃燒室改進成為短環型燃燒室并且采用了雙層壁面設計，提高了燃燒室本身的冷卻能力；采用新的低壓渦輪盤和三元流氣動設計的單晶高溫合金葉片；將發動機控制系統更換為全權數字電子控制系統；該機尺寸和重量無變化，燃燒室出口溫度增加到1740K-1780K，起飛推力增大至14噸。經過這個步驟的改進后，AL-31F-M2基本具備了上世紀80年代西方先進大推力渦扇發動機的基本要素，如短環燃燒室、單晶葉片、全權數字電子控制系統，但是依然保留了較為復雜的四級風扇。99M3發動機（AL-31F-M3發動機）將會是AL-31F發動機向五代動力跨越的關鍵型號，該改型不僅加力推力接近了15噸

13、，而且相比較AL-31F發動機，會進行結構上的大改。AL-31F-M3發動機可以成為五代機試飛的過渡性動力而且用于改進現有三代戰斗機可以大幅度提高作戰性能。AL-3lF-M3上采用了由三維氣動技術全新設計的KND-924-3型三級風扇，級數從AL-31F發動機的四級減為三級；所有級風扇均采用整體葉盤結構，提高了工藝水準并且降低了重量；風扇葉片采用小展弦比(即寬弦)和葉尖前掠設計，取消了阻尼凸肩，壓比增加到了4.2；采用了新的燃燒室改良了高壓渦輪葉片材料從而在渦輪前溫度不變的情況下延長了壽命，起飛推力增大至14.5噸，大修周期進一步延長。禮炮的五代動力系統就要以該改型為基礎發展。禮炮聯合體的五代

14、動力方案AL-31F-M4發動機將會在AL-31F-M3發動機基礎上研制，加力推力達到15噸左右。AL-31F-M4發動機將會采用三級風扇、六級壓氣機和單級高低壓渦輪的總體方案設計；繼續修改KND-924-3型整體葉盤三級風扇，使風扇壓比達到4.2的水平；在發動機所有葉片上廣泛應用三維有粘氣動算法，修改壓氣機和渦輪設計，提高部件壓比和效率；改進渦輪單元體，使發動機循環參數達到1800K的水平；并安裝三元矢量噴管以實現俄羅斯五代戰斗機的過失速超機動性。俄羅斯“新蘇35”戰斗機使用了“留里卡-土星”聯合體的117S發動機(上圖)。另外，由于五代機發動機還沒研制出來，俄羅斯正在進行試飛的五代機T-5

15、0據說暫時使用的也是117S發動機。俄羅斯最近裝備的蘇-35BM（在新聞中也經常稱為“新蘇35”）戰斗機使用了“留里卡-土星”聯合體的117S發動機。根據該發動機聯合體的宣傳，“項目117”航空發動機研制計劃是承接前蘇聯五代動力AL-41F發動機計劃的發動機研制系列工程。AL-41F型加力式雙涵道渦輪風扇發動機是由留里卡設計局在蘇-27動力裝置AL-31F和蘇-37動力裝置AL-37F基礎上研制發展的俄羅斯第五代發動機，該機加力推力達到了令人震驚的17噸、循環參數1910K。該機研制計劃進行到30%的時候就因為前蘇聯解體而中斷，后來留里卡設計局被土星合并成為“留里卡-土星”航空發動機聯合體。因

16、而“留里卡-土星”聯合體利用留里卡現有成果繼續進行AL-41F發動機的研制顯然是理所應當的。“項目 117”計劃分為兩個步驟：第一步，利用AL-41F發動機的現有技術對AL-31F發動機進行改進，研制出117S發動機；第二步，在117S發動機驗證的五代機動力技術成熟之后發展出真正的五代機動力“新AL-41F”發動機。現在留里卡-土星聯合體完成了117S發動機的研制，該機加力推力14噸/軍用推力8.8噸，推比7.5。所以，與留里卡-土星聯合體宣傳的不同，117S發動機其實就是類似AL-31F-M2發動機的三代改進型動力，而性能不足以談得上是五代動力的過渡型號。在117S發動機基礎上，土星計劃用兩

17、到三年研制117A發動機（AL-41F1-A）也就是AL-41F型號重新開始研制后的第一個正式型號，該機計劃達到15噸的推力，不過目前由于經費不足依然處于停滯階段。然后再繼續改進出真正的五代動力裝置，加力推力16噸左右，目前也沒有獲得到資金支持。F-22使用的F119-PW-100發動機早在02年就已經獲準使用，性能指標已與俄羅斯發動機形成相當差距，而目前俄羅斯的同代發動機卻仍然還在研制之中。1974年11月，世界上第一個第三代大推力渦扇發動機，美國的F100-PW-100投入使用。與美國F100-PW-100發動機相對應的前蘇聯AL-31發動機于1985年完成研制。考慮到AL-31F發動機不

18、僅完成研制時間晚了十年而且性能與F100-PW-100依然有一定差距，此時美蘇在航空動力領域方面的總體差距大概在15年左右。但是在前蘇聯解體之后，美俄在航空發動機領域的差距逐漸增大。以美國的F110發動機改進計劃為例，F110-GE-134發動機在上世紀九十年代末就實現了15噸的臺架加力推力，而俄羅斯達到15噸加力推力的發動機至今還沒有研制出來。而且俄羅斯發動機在性能不足的情況下，在耐久性方面的差距更大，F110-GE-134發動機首翻期達到了4300戰術循環（大概2000飛行小時），其首翻期已經達到了AL-31F-M2發動機總壽命的水平。美國在1986年完成研制的F100-PW-220發動機就裝備了發動機全權數字電子控制系統，而俄羅斯發動機從AL-31F-M2發動機才開始使用類似控制系統，并且AL-31F-M2發動機現在還未投入使用。當美國真正的四代動力（西方劃代方法，相當于俄羅斯的五代動力）F119-PW-100于2002年9月獲得美國空軍頒發的初始使用批準之時，其加力推力15.5噸/軍推10噸、推重比10.5和首翻期大于4000飛行小時的性能，已經足以對所有俄羅斯航空發動機形成質的代差。綜合考慮美俄發動機在型號研制和技術實力方面的因素，兩國在航空發動機研制領域的差距可能已經增加到了20年以上。俄羅斯近年來航空發動機研制有逐漸回暖的趨勢，經過產業重組之后形成了“99M