这些进步还不仅仅只体现在发动机技术方面,随着英国技术资料的引进和消化吸收,我们学习到了一些更加先进的设计理念。
在传统的苏制发动机设计理念里,推力代表一切,对其他方面的考虑严重不足。因此我们可以看到,一直到追求高机动性的苏-27立项研发的过程中,苏联人吃足了进气道与发动机匹配的苦头。
而此前的苏制飞机出现进气道与发动机不匹配的问题是家常便饭,而且长期没有得到充分的认识和解决。而通过引进技术先进的“斯贝”发动机,我们学到了很多与苏联老师完全不一样的技术。大大开阔了国内相关行业人员的视野。
这其中就包括“进发匹配技术",现代飞机设计中,发动机与飞机的匹配问题越来越受到重视。因为这一技术对飞机和发动机性能的充分发挥及安全都有重要影响。
飞机进气道与发动机相容性方面,除了要满足进气量的需求外,还应满足的总压恢复系数、畸变等技术要求。如果设计的进气道能够达到这一指标,就可以初步认为进气道设计合理,并通过与发动机的匹配试验加以确证即可。达到这一要求,就意味着飞机进气道和发动机不会出现任何不相容问题。
但是对于超音速战斗机而言,进气道要在全飞行包线范围内满足这一要求是很难的。而在当时的情况下,按照传统的苏联研发模式,我们在设计进气道时必须实际测试各种状态下的进气道的技术指标,而在当时我国还没有可用的高空试验台。这就使得我们飞机的设计陷入了困境。
通过技术引进和消化,我国成功地掌握了英国的模拟板设计技术,并做到极致,实践证明,最终设计完成的全尺寸进气道,在与发动机进行的相容性试验和飞行试验中,在各种飞行状态下都没有出现压气机喘振。实际装机服役多年也没有出现压气机喘振造成的停车。可以说,在“秦岭”发动机的仿制研发中,我们完全掌握了“进发匹配”设计技术。
老"飞豹"歼轰-7在使用完库存的原装“斯贝"发动机后,又获得了一批二手"斯贝"发动机,随后涡扇-9项目的国产化仿制成功,使得"飞豹"有了持续不竭的动力“斯贝”的弱点成也败也:“斯贝”的弱点限制影响了“飞豹”的进一步提升。
虽然可以宅不夸张地说,歼轰-7的成功是建立在“斯贝”Mk202发动机成功引进并仿制国产化的基础上的。但是,成也萧何败也萧何,同样也是因为“斯贝”Mk202发动机的自身所存在的一系列原因,对歼轰-7的技术性能和结构设计产生了明显的影响,限制了“飞豹”的进一步提升。
与我国原有的仿制发动机相比,“斯贝”Mk202的加力比大,压气机喘振余度大、工作可靠、效率高、耗油率低,使用寿命远远的超过了我国仿制的苏式发动机,引进“斯贝”Mk202使我国在军用型航空发动机的技术上与世界先进水平的差距缩短了10年。
但是也需要看到的是,“斯贝”Mk202所代表的是国外上世纪60年代末的水平,发动机结构复杂,推重比低,高空性能差,虽然对我们来说已经是最好的发动机,却在技术上已经比国外当时的航空动力整整落后了一代。歼轰-7在1982年开始正式设计的时候,在航空动力技术上又已经与国外先进水平拉开了很大的差距。
“狂风”战斗轰炸机同为对地攻击机,歼轰-7与设计研制更早的“狂风” 相比无法处于优势,这一点在发动机上就有很明显的差距。“斯贝”Mk202与“狂风”使用的R B199相比,在体积、重量和推重比上的差距十分明显。
同样是罗-罗公司研制的RB199加力式涡扇发动机, 其加力推力7296千克,最大推力4460千克,发动机推重比7.6(不含反推力装置)。“斯贝”Mk202的加力推力9310千克,最大推力5500千克,超过丁RB199,但是最重要的发动机推重比却只有5,这就使“斯贝"Mk202在发动机的尺寸规格和重量都高于RB199。
2台“斯贝"MK202发动机及附件的重量接近4吨,在推力比 RB199 增加了28%的条件下,发动机重量几乎增加了一倍。而且“斯贝”发动机的结构非常复杂,尺寸庞大,压气机数量达到丁惊人的12级。
“斯贝"Mk202过大的结构重量和体积给全机配平带来了困难,为了保证飞机的重量平衡, 不得不增加歼轰-7的前机身长度,这就使歼轰-7的全机长达到了22米,比当时被西方戏称为“长须鲸”的歼-8II的机身还要长。
加长的机身虽然提高了内部的空间容积,但是却让飞机的结构重量大幅度的增加。因此歼轰-7虽然没有采用“狂风”IDS截击型上复杂沉重的变后掠翼结构,但是歼轰-7的基本空机重量却比“狂风”IDS要高0.5吨左右,歼轰-7较高的结构重量使“狂风”"IDS的最大起飞重量比歼轰-7低0.5吨的情况下,在载弹量和转场航程方面却都超过了歼轰-7。
动力系统性能的落后给歼轰-7的性能带来了一定的不利的影响,很显然,改进动力系统同样会提高歼轰-7性能。如果在歼轰-7上采用长度更短、推力更大、自身重量更轻的发动机,例如技术指标稍高一点的RD-33发动机,或者被誉为中推新标杆的EJ200发动机,仅就发动机结构重量近1吨,配合机身的缩小和改进,全机减重可以轻松超过3吨。能够在歼轰-7最大起飞重量保持不变的同时,把载弹量提高到10吨,也可以消除后期改进中增加的重量给飞机飞行性能带来的影响。
随着我国近年来在航空动カ上取得了很大的发展,无论是采用自行研制的发动机还是引进国外成品发动机进行改进, 在技术上都不存在不可克服的困难。而如果充分利用歼轰-7自身机体庞大的优势,为其改装上“太行”这样的大推力发动机,那么歼轰-7的战技术性能指标会获得质的飞跃。
"斯贝"发动机过大的体积和重量，以及进发匹配的技术要求,限制了飞豹的设计，限制了其性能提升当然,歼轰-7是作为战斗轰炸机设计的,并不需要追求高空、高速和高机动性能,目前的“秦岭”发动机虽然技术现在看已经显得陈旧,但是可靠性尚佳,已经能够满足作战的需要,盲目的增加发动机推力的意义并不大。
既然在结构设计上已经确定歼轰-7并没有争夺空中优势的战术要求,那么现有的推力的发动机已经完全可以满足歼轰-7的作战需要,改装更大推力的 AL-31F 或者国产“太行”发动机的必要性、急迫性都不大。因此空军、海军最终并未对歼轰-7大修大改,换装“太行”发动机,而是考虑将“太行”用在比“飞豹”平台性能更优越、改进潜力更大的歼-16平台上。
因此,未来歼轰-7这样的功能相对单一的机型逐步被歼-16这样的多用途战斗机所取代,这是技术发展的必然。按照一般的飞机寿命损耗规律,歼轰-7服役寿命一般要到2035年前后才会终止,因此“秦岭”发动机的生产和大修工作还会继续。算上1975年开始的引进,到2035年前后的寿终正寝,该型号发动机在中国的存在周期长达60年,这在世界发动机的研发和装备历史上也是罕见的。
结束语“斯贝”MK202发动机的引进和成功仿制,成就了一代名机“飞豹”,同时其对中国航空发动机事业的影响和意义十分深远。它使我们中国航发人睁开眼第一次看到西方先进航发是什么样的,这让此前师从苏联的中国航发人开拓了眼界。具体到发动机技术方面,在发动机结构、材料、工艺上,我们学到了很多;在发动机如何设计、进气道和发动机如何匹配、航空发动机研制和生产流程如何进行科学管理方面,我们学到的更多。■
声明：本文摘编自《兵工科技》月刊 文/杜宇平,
