雄風依舊在？關於俄羅斯四代發動機的二三事

08-25

來自專欄戶田有希的整備庫114 人贊了文章

hello，大家好，有希又和大家見面了，之所以拖了這麼久是因為實在是忙啊（找了個兼職....煩死了），好了我們就不多說了介入正題吧。

關於俄羅斯的T-50（su-57）的動力系統一直以來坊間眾說紛紜有，有的踩得一文不值，比如某養豬場的；也有某漢奸大本營的黃鵝吹得神乎其技的（該論壇前幾天還說WS-15下馬，建議有關部門查處的說），總之如果拋開這些成見仔細觀察似乎還是能看見一點真相的說。

首先有一點必須的說清楚，蘇聯解體前就開始研製的真AL-41，已經下馬了！下馬了！下馬了啦！（重要的事情必須說三次）。因為AL-41是為蘇聯時期開始研發的MFI計劃研製的配套發動機，而MFI的原型機就是米格1.44。

在蘇聯解體之後到2000年米格1.44黯然下馬之際，AL-41計劃一直處在極度缺乏資金的狀態（誰叫蘇聯沒了呢），為了應付米格1.44的試飛，傳言AL-41發動機是東拼西湊的，甚至用了很多31F上的零件。由於AL-41在蘇聯解體時該發動機只完成了不到30%，解體之後的資金匱乏，人才流失，配套工程倒閉....AL-41能維持住這30%都要打一個大大問號。

米格1.44的試飛是第一次也是最後一次將蘇聯遺產AL-41展現在世人面前

米格1.44試飛計劃佔用了幾乎所有的發動機資源，MFI計劃的備胎S-37隻能將就一下用用D-30F6（米格-31的發動機），當然D-30F6無法滿足對四代機驗證，這當然也不是一個好主意。

不得不只能將就一下的金雕

在AL-41F黯然下馬之後沒多久，由於老對手米國在中東搞事導致國際油價瘋長。油價從2003年的37美元猛漲到2008年的130美元。大產油國俄羅斯自然也賺了個盆滿缽滿的說。俄羅斯的軍工系統也趁著伊拉克戰爭開始重新獲得資金。

於是俄羅斯的四代機項目重新上馬，目標發動機也瞄準了已經久經考驗的AL-31F。

AL-31F：是不是有點欽定感覺？

這裡有希介紹一下AL-31吧。AL-31F是一款雙轉子發動機海平面推力約為122.4KN，推力水平約等於美國普惠的F-100-PW-220或者F-110-GE-100的水平。不過這款發動機因為小涵道比（AL-31F函道比只有0.57，F-110-GE-100函道比約為0.87）使得這款發動機更像一個漏氣的渦噴，在高空高速環境下表現相當潑辣。留里卡設計局為了解決在高空喘振的問題，使用了4級低壓風扇，9級高壓壓氣機，壓氣機級數高於F-110（低壓3級，高壓9級），但抗喘振能力非常出色。同時該發動機擁有較高的渦前溫度——1665k......這些指標並不遜色於米國同代產品。

此圖根據中航工業《世界航空發動機手冊》整理

可以看見AL-31F和老美同時代的F110發動機在指標上互有長短，因此在AL-41下馬的情況下深度挖掘一下還是很有必要的。

值得一提的是在這裡某個對AL-31F有極大需求的國家給俄羅斯幫了大忙的說。該國新研發的J-10系列戰鬥機（包括早期的J-11戰鬥機）的旺盛需求，極大的刺激了鵝毛的發動機出口業務，原來負責發動機維修翻新的俄羅斯禮炮廠也在和該國的生意中逐漸發達起來。而這個土豪的海外用戶也根據自己的需求資助了禮炮聯合體大筆資金用於AL-31F的改進。

第一階段的改型是根據這個海外用戶提出的要求更大的後燃推力，並且要改善高原運作性能做出的。禮炮聯合體換用了新的KND-924-4風扇，增大了氣體流量（氣體流量從112kg/s增大到118kg/s）。

本來老毛子地處平原對發動機高原啟動性能並不關注，但是應某國在高原部署J-10的要求，採用了著名的克里莫夫設計局研發的新型發動機起動機。新起動機可以在3500米的高原完成啟動。
為了增強發動機的操作性能禮炮聯合體聯合了莫斯科中央航空發動機研究院等研發了新的數字全權控制系統（FADEC）。

這裡有希科普一下這個FADEC系統。FADEC 顧名思義 full authority digital electronic contro system，全部控制運算功能都由微處理機為核心的數字電路完成的發動機控制系統。

相比於過去的模擬電路操控FADEC具有以下優勢：

（1）提高發動機性能。FADEC的核心是計算機因此計算能力強、精度高，能夠在整個飛行範圍發揮發動機的最佳性能；能夠改善發動機的啟動和過渡特性；能夠改善發動機安全保護。FADEC的數值計算和邏輯判斷能力可在更合理的範圍選擇控制規律；容易實現發動機控制方案的變動，通過修改軟體就可以尋找最佳控制性能。
（2）降低燃油消耗量。由於FADEC可實現發動機的最佳控制，因此，發動機控制器更換時，可減少乃至不需要調整運轉，加之慢車轉速的閉環控制、引氣最佳化，結合自動油門等措施，能夠減少燃油消耗。
（3）提高可靠性。由於採用余度技術、故障診斷、恢復功能，而且減少了超溫、超轉、過應力等情況，使發動機的可靠性提高。
（4）降低成本。由於包括自測試、診斷、記憶等功能，可實施計算機輔助故障診斷，給維護帶來方便。加上更換控制裝置不需要調整運轉，使發動機維修成本降低。
（5）易於實現發動機狀態監控，易於實現與飛機控制的一體化。

因此改進後的發動機被禮炮命名為99M1，這也就是被某漢奸大本營吹得神乎其技裝機J-20的神器（打個引號）、和原版AL-31F相比新發動機加力推力提高到13500kgf，壽命延長到750小時首翻/1500小時全壽命，具備了高原啟動能力，推力響應也更加敏捷。

某些漢奸真是張口就來

這裡不得不提一下，99M1是工廠代號，俄羅斯直到2006年才給與99m1 AL-31FM1的正式編號，某國進口也是在俄羅斯正式定型之後才開始的。沒有人會去進口一個連俄羅斯都沒有定型的東西。99m1在定型之後交付俄羅斯空軍裝備了部分SU-27和SU-34戰鬥機，

99m1發動機的介紹，當然4000小時壽命是吹逼

接下來禮炮廠在99m1的基礎上想要進一步提高推力，競爭土星留里卡聯合體的新發動機。新發動機工程代號為99M2，在99M1的基礎上進一步改進了風扇葉片，提高了抗喘振能力。同時對FADEC進行改進實現了飛控-發控-火控一體化控制。同時99m2還使用了新型無餘量精鑄技術製造葉片，令發動機渦輪前溫度提高到1700k，後燃推力達到了14000kgf。

禮炮聯合體的計劃圖

可以看見99m2的設計依然是集中在冷端升級風扇，並且採用新工藝生產葉片來提高發動機的性能。99M2的領先工程師Sergey Rodyuk在介紹該發動機的時候說：

По сравнению с АЛ-31ФМ первого этапа на 9 проц увеличена тяга на полетных режимах.
與第一階段的AL-31FM相比，飛行模式的推力增加了9％。

按照俄羅斯禮炮聯合體的官方發言。

俄語機翻大意大家還是看得出

這是原文請黃俄自查

首先99M2仍然是禮炮聯合體的自費項目，並不能保證它一定能被俄羅斯一定會官方採用。99M2在2012年下半年正在和蘇霍伊談判是否上SU-34來進行測試。而令人覺得詭異的是，在這之後，禮炮關於99m2的消息就消聲滅跡了。2016年珠海航展宣傳的主力仍然是主力99M1。99M2定型即交付軍隊的消息並沒有見諸報端。有理由相信，俄羅斯官方更偏愛於土星-留里卡聯合體的新產品。至於某國用99m2？

紅紅火火恍恍惚惚

14年的時候某20已經試飛過半，你等著鵝毛拿一個半成品給你用？

而禮炮真正計劃的四代機發動機則是99M3，禮炮仍然決定在壓氣端深度挖掘。改用壓比更高的三級風扇，同時改進發動機葉片設計將渦輪進口溫度提高到1740k左右，改進燃燒室提高最大推力到15000kgf。

禮炮的四代機發動機計劃

這裡值得一提的是禮炮已經完成新的三級KND-924-3風扇的研發，該風扇單級增壓比從3.68提高到了4.25，直徑依然是924mm。

當然由於禮炮聯合體預定裝機的目標是SU-35，而SU-35系列採用了老競爭對手土星-留里卡的新發動機，因此現在的99M3已經人走茶涼。至於黃鵝們yy的99m3上某20還是那句話，不管你信不信......

接下來聊聊著名的土星NPO（土星聯合體），這家公司前身就是研發AL-31F的留里卡設計局，因此作為AL-31F譜系的「長子」他家的產品自然比，製造維修廠出身的禮炮聯合體更加受到俄羅斯政府青睞。

和禮炮一樣土星也對al-31f進行了深度改裝，生產代號為Izdelije 117S（項目117）.和禮炮不同土星因為在高溫葉片設計製造上擁有更加「原創」的技術。因此它大膽的使用了和美國F-119同級別的單晶ЖC-36單晶合金升級了葉片，使得高溫渦輪達到了1750k左右。同時放大了風扇進口直徑從905mm增加到932mm，空氣流量從112kg/s提高到120kg/s。117S在使用FADEC的同時還應用了軸對稱矢量噴管，這使得發動機將提供給戰鬥機超強的機動力。據土星官方資料

新的117s項目擁有最大14500kgf推力，俄羅斯將這個稱為緊急模式，在這個模式下會損失發動機壽命。而不加力後燃最大為8800kgf，至於壽命4000小時大家仁者見仁智者見智吧，老毛子吹水不是一兩天了。

而對於117S鵝毛更是給與了厚望，俄羅斯公開賦予117s項目AL-41F-1S的項目編號，作為SU-35的目標發動機。不過問題也就是在這裡，從剛才的介紹可以看到117S是AL-31的深度改型，從核心機結構（燃氣發生器）來看並沒有對核心機結構進行較大改動，仍然是AL-31F家族成員。這個做法頗像米帝牙膏廠的作風，八帶核心給個九代命名。