斯贝发动机传奇

世界各地新闻
freemind
帖子: 4179
注册时间: 周六 3月 27, 2021 6:55 pm

斯贝发动机传奇

帖子 freemind »

1、斯贝为啥会从技术最强的沈阳黎明发动机厂转移到西安飞机发动机厂?

谈谈斯贝与涡扇6及其它的那些事

首先斯贝发动机在当时使用的技术是先进的,但是它在设计上是有问题的,明明是当做民用涡扇发动机设计的,但是涵道比偏小,根本不像民用涡扇发动机,几乎跟几款军用涡扇发动机差不多,导致推力偏小,油耗相对高(相对于其他民用涡扇),要推动一般客机要用多台发动机,而且飞机也不得不设计的小,三叉戟这样名气大,但是销量才117架,跟同类的波音727上千架的销量不好比。

斯贝发动机它的技术水平是高于美国JT3D(波音707上的发动机,中国仿制代号涡扇8用于运10),开发的时间也晚于JT3D发动机,斯贝民用发动机是59年开发,60年代中期投入使用的,而就60年代中期来说JT3D也是属于比较老旧的技术。但是由于JT3D的涵道比达到了1.4,斯贝512仅为0.70,导致其推力远比JT3D小(5170公斤:8165公斤)。如果斯贝采用与JT3D相近的涵道比的话,其推力应该可以达到甚至超过JT3D的8吨级。

JT3D涡扇发动机是涡喷发动机JT3C的涡扇改型(去掉3级低压端换成2级风扇),起源于J57涡喷发动机(民用编号JT3C),J57是属于美国第一代双转子涡喷发动机,40年代末开发,50年代初服役,用于早期的美国战机,比如其加力版F100战斗机和F101战斗机,其不加力版用于早期的B52。JT3D发动机开发于58年,60年投入使用,用于首先用于波音707。

最早的斯贝发动机是英国给民航飞机开发的民用发动机,1959年开发,1964年服役,主要型号是斯贝512,用于大名鼎鼎的三叉戟,三台装在其尾部,开始最大推力只有4.3吨,后来逐步达到了5.1吨。

后来在60年代中期,英国经过工党误国保守党卖国后,国力直线下降,当然即使他们不这么干,英国的国力也是要跌落的 ,没财力给自己的空军研制先进战斗机,也为了巩固英美同盟,主要可能是这个原因,采购了美国的F4战斗机,可是受到国内航空界的批评,所以执意要将F-4战斗机上J79涡喷发动机换成英国发动机,那么就开发了斯贝军用发动机。

斯贝军用发动机就是在民用斯贝512发动机修改的基础上加上了加力段,缩小了直径,不缩小不行,否则塞不进原来J79发动机的位置,这样涵道比也缩了,然后为了保证一定推力,加大了涡轮前温度和转速,最大推力5560公斤,最大加力推力9300公斤,推重比5.05,中低空推力比原来的涡喷发动机J79大,耗油率也降了近20%,但是高空推力比J79降了,阻力又稍微增加了点,所以英国斯贝版的F-4的最大速度不如J79版的。

编号叫斯贝202,1964年开始研制,1965年开始试车,1966年试飞,1968年服役。海军型发动机为斯贝201,战机为F4K,空军型为斯贝203,战机为F4M,两者差别很小,后来统一叫斯贝202。

涡扇6最早是准备作为歼9的动力,最大加力推力12.6吨,推比5.93。1966年5月投入试制,1982年10月,通过24小时飞行前规定试车。要指出的是涡扇6一直没有完成研发,而且离完成还非常遥远,甚至连轰6试飞台都没有上去过。后来由于受到涡喷15(R29-300)的竞争,丢失掉最重要的歼13战斗机的配套任务,仅剩下为歼9和强6的配套,随后由于空军装备体制发生变化,歼9 和强6 飞机计划也相继下马,作为其配套动力的涡扇6 失去了使用对象。1983 年7 月 ,涡扇6 发动机的研制工作全部中止, 1984 年初,研制计划被取消。

一、在中国接触斯贝的第一阶段,是既没打算仿制也没想大批量采购的,只是想参考其结构用于研发涡扇6。

跟一般认为军方重视歼8的观点不同,当时中国军方对歼8并不感兴趣,只是把歼8当做歼9的替补。相对于歼8的不重视,那么对于新歼那就重视了,所以才会因为重视而要求过高。

据顾老等人回忆,1964年新机动力装置选型时,六院有分歧,二所(沈阳发动机所就是后来的606所)认为,依托全新设计的加力涡扇发动机(910发动机即后来的涡扇6),可以上一个单发方案。但黄志千、王南寿、宋文骢等人觉得难,认为用两台涡喷七甲的双发方案把握大些。

涡喷7甲是在涡喷7上的增推型号,涡喷7就是随着米格21一起引进的R11-300涡喷发动机,1965年全面展开试制,1966年12月国家验收,1967年小批生产,1967年6月8日生产定型。最大推力3,900公斤,加力推力 5,750公斤,推重比5。

由于涡喷7推力比较低,只能推动歼7刚刚达到2M,而歼8远比歼7大,而且歼8的速度和高度要求都比歼7要高,分别要达到2.2M和2.05万米。这个要求发动机推力要更强,当时研究所对于涡喷7的增推方案有争论,要对涡喷7大幅增大推力的话,对其大改来不及,刚拿到涡喷7没多久,都没有熟悉,怎么改没头绪。

北京航空材料研究所专家荣科就建议提高涡喷7的涡轮前温度,这个改动小,但要提高涡轮前温度,用原来的高温材料耐受不住,临时研发更好的耐高温材料来不及,就想通过把涡轮叶片做成空心的,让冷空气在叶片上的气孔中喷出,在叶片表面形成气膜保护层,由于空气是热量的不良导体,靠这个气膜保护层来隔绝高温,来降低涡轮表面温度,以提高叶片的耐温性。通过科研人员的奇思妙想,花了一年多时间搞出来了,这个就是涡喷7甲发动机。

涡喷7甲发动机达到了涡轮前温度比涡喷7提高了100℃的要求,于1966年11月在410厂生产出一台份铸造空心叶片,12月装机试车成功。这使中国的涡轮叶片一步上了两个台阶,一个是锻造合金改为真空铸造合金,二是由实心叶片变为空心叶片。这是继美国之后,第二个采用铸造空心叶片的国家,比美国(1961年)只晚了5年。在不改变涡喷7发动机结构的情况下,发动机耗油率降低14%,最大推力提高11%,达到4300公斤,加力推力达到6吨,推重比提高到5.22。

这个的确是中国的科研成就,后来罗罗公司的胡克教授来沈阳考察仿制斯贝发动机的工厂条件时,见到了这个,还夸过中方技术人员,说“单凭看到这一实际成就,就没有白来中国一趟。”。可是这个时候呢,由于涡轮前温度提高100°С,在长期试车中出现火焰筒安装边裂纹,马大哈精神出来了,大头问题解决了,细节问题就不管了,当时不下决心排除这种故障,却敷衍了事的直接降寿一半出厂使用,这问题就算解决?简直是大聪明。

本来涡喷7发动机的翻修寿命已经够短的了,只用了100小时就要翻修,结果这个涡喷7甲发动机又给缩成了50小时就得翻修,按一次飞行2小时算,每飞25次就得翻修发动机,地勤人员要骂娘。大家知道歼7歼8的发动机还特别难拆,要拆掉整个后机身才能把发动机给拆下来,不像西方飞机这方面人性化做得比较好。这问题拖了18年之后,在直到1982年才解决,涡喷7乙就是为了解决涡喷7甲的各种稳定性问题搞得。

由于关于下一代战斗机到底是研制双发涡喷7甲版还是单发大推涡扇版,研究所内部决定不下来,问题上交给上级,最后上级拍板两个战斗机方案都搞,双发为歼八方案,单发为歼九方案。歼九最初定为2.4马赫,以减轻材料和设计上的压力。(明显当时又犯了眼高手低的毛病,歼9和涡扇6的技术要求远超过当时中国的能力,搞了这些就分散了原本可以用于歼8的力量。)

毫无疑问那个总体气动布局就按照已有歼7和各个子系统都有着落的歼8,其方案稳妥性远远超过啥都没有(很多子系统需要研制,总体气动布局都定不下来),定的指标还超高的歼9。

歼8的进度很快,65年开始定了机头进气65-3K方案,69年就首飞了,其实还可以早一年的,由于WG干扰的影响,生产管理方面出了岔子还有军方的瞎指挥,导致进度晚了一些。

(军方一个秘书看到了歼8的起落架又细又长,认为这个不保险,其实这个是新的铁基合金,强度有保证的,扬言说“这飞机摔了不要紧,别把我们的飞行员给摔了。”,一定要进行试验,所以歼8做了实际上不可能出现的高速蛇形滑跑,起落架没事,可轮轴润滑油过热起火,点炸了轮胎,差点崩到了在一旁观看的空军常副司令。这下空军里早就不想要歼8的人就使劲鼓噪,要下马歼8,停了快一年后,在终于在曹副司令下来调研的时候,说动了他,歼8的研发进程才得以继续。)

结果当时的空军司令员吴胖子居然说”歼8飞机性能很好,美国都知道了,要防止美帝把资料偷去,你们把图纸资料整理好,锁在保密柜里,3年不生产,什么时候生产出来都不作检讨。“,这种不知所谓的话。大约一年时间歼8处于停滞状态,幸好不久吴胖子随着副统帅下马,歼8才重新开始。

后来根据歼8总师顾诵芬的回忆,当时的情况是,1970年3月,歼8已经取得了高空2.25马赫和升限20800米这两个原定的设计指标,按正常逻辑,已经见到成功的曙光了,接下来甲方(军方)应该责成乙方加快研制脚步,这样可以尽快拿到货,基层部队都还在用歼6呢,怎么反而甲方(军方)要拖拉呢?可如果从军方其实并不想要歼8方面来解释的话,就好理解了,甲方心里本就不想要,可乙方的进度眼见着快好了,好了就得买,不想买怎么办,先拖着。

当时歼8的总师搞歼8时比较保守,本来气动组极力推荐的有大雷达的歼8-18型偏不上,给换成了平头的歼8,真是该保守的时候不保守,提出一个个高大上的项目时怎么不想着保守点,该激进的时候却又不激进。

我说其实当时中国军方真的需要一款大雷达的截击机,基层部队要求很多次,到7-80年代居然还不得不造歼5甲和歼6甲这样的老爷机,仅仅因为上面有一个小雷达,也就是勉强可以在夜间执行任务,而在白天的时候,还没有人眼看得远。

当时中国最缺是带雷达的截击机,因为没有一种大雷达截击机,格斗机还是有的,歼6,歼7都可以顶一顶,可截击机没有,为啥截击机这么重要呢?因为确实防空有缺口,歼6只能飞到1.78万米,歼7只能飞到1.85万米,而且这些都是白天型,如果敌机晚上来,即便是在低空,当时中国也很难拦截,这就是为啥到80年代还要造歼5甲。

而敌机如果是从高空来,在2万米以上的话,不论白天还是黑夜,当时中国都没法有效拦截,还有个速度的问题,如果敌机是以2马赫以上的速度突防(这个速度的假想敌机,以前主要是美国的B58轰炸机,其后主要就是苏联的逆火轰炸机。),那么即便是还在试验的歼8都不行,必须要有大雷达的截击机。

有人说还有防空导弹呢,没错,防空导弹是能打得更高,但是那个是有边界的,当时红旗2导弹是中国主力防空导弹,也是比较大型的导弹,光导弹就重2.2吨,最大射程:35000米,最大射高:27000米,注意这个当打高的话,射程就小了。

当时中国根本不可能用红旗2把边境线给覆盖住,它可以移动,但是撤收都很不方便,一般是固定的,敌机要是提前知道了导弹营的位置,可以轻松的绕过。而地面导弹营即便发现了敌机的绕行轨迹,也没办法跟踪,因为地面机动哪有飞机飞得快?

截击机是什么,说穿了就是快速移动的导弹架。我完全可以理解当时苏联用轰炸机改装为截击机的思路,6-70年代,电子技术没有后来先进和集成度,要把地面防空导弹连的一堆设备装到飞机上,当然是飞机越大越容易装,飞机大一点,装的设备就完善一点,搜索和跟踪距离就远一点,带的导弹也就大一点,大一点的导弹也能装更多的仪器,就能打的更远更高更精确。

哪怕大雷达的歼8因此飞行性能差点没关系,能四平八稳飞就行了,没必要强调机动性,但是大雷达一定要有,国内电子行业能不能交付相应的雷达是另外一回事,可作为飞机研制单位必须考虑到要安装大雷达的需求,即便当时交付不了雷达,但把雷达的位置和空间给腾出来,以后可以再装,即便当时国内搞不了相应的雷达,就当时的国际形势,还可以从国际上获取。直接了当的说就是要截击机,如果歼8的机动性跟截击性冲突的话,优先保证截击性。

以当时中国的航空技术水平,搞出想F4那样既能截击又能格斗,对地攻击能力还很强的全能战斗机是很困难的,但是把这个任务分解一下,搞两个各有侧重的战斗机还是容易的多,搞一款带大雷达侧重截击的截击机,再搞一款机动性好的格斗机,可行性要比把所有功能集成在一架战斗机上要高得多。只要眼光不要那么高,完成这个目标的可能性还是很高的,现成的案例就是歼8和歼12。

记者:为什么歼8研制进度和定型一直进展比较慢?

 管德:当时进展的慢主要是一直在争论这型飞机要还是不要,空军认为歼8就是个放大版米格-21,不乐意要。空军的想法总是很理想的,总是希望有一个比当时机种都好的飞机,不过好的飞机搞不出来啊。航空工业的能耐就是照别人的抄下来,改一改。一开始米格-19来了,空军就像要米格-21那样的马赫数2的飞机,但是航空工业只能把米格-19改成两侧进气当强击机用。性能水平没有提高,只是用途改一改。后来搞米格-21的时候,空军想要第三代战斗机。因此空军对歼8不是很感兴趣,觉得这个飞机就是个头大点、航程长点,后来改成两侧进气后空军满意了点。

  ——《声速从这里跨越 访中国工程院院士管德》(《航空世界》2009第2期)

军方的眼光是高了点,可也是严峻的国防形势造成的,人家的飞机都比当时中国的先进的多。可如果乙方能步子跨的大点搞个两侧进气的歼8,说不定军方也就要了,文中也说了军方对后来两侧进气的歼8II是满意了点。这方面甲方与乙方没有沟通好,或者是乙方根本就没听甲方的意见,仅仅是按着自己的想法做。而甲方对乙方搞得歼8也不关心,反正只是个备胎。

当时歼8项目一开始,601是有两侧进气版的歼8-18型方案的,两侧进气锥,难度其实并不大的,而且还可以去巴基斯坦参考F104和幻影III(中方曾经去巴基斯坦考察过F104的起落架),F104的进气锥更简单,是固定式的,但速度可以达到2.2马赫,而幻影III的是活动的。可是乙方的总师根本就没明白甲方关心的需求,为了保证项目成功,选择了保守的与歼7相同的头部进气型。

其实当初确定方案的时候,进气道设计组的都一直坚持两侧进气(歼8-18型),但是总体设计师担心两侧进气的几个方面:进气效率不足;机炮发射导致吞烟;影响设计进度,所以没有采用。

其实这两个担忧都不成立,由于歼8很长,进气道就很长,这样导致气压损失问题,两侧进气反而由于进气道缩短了,这个气压损失并不严重。采用机头进气后,歼-8在大角度爬升的时候,还是会出现进气不足,虽然机头两侧开了辅助进气门,但是也不能完全避免,还会出现空中发动机停车的现象;另外在侧滑等不利情况下,也会出现一侧发动机进气不畅的问题。

机炮吞咽问题实际并不存在,后来改两侧进气的歼8II也装有机炮,使用上对发动机并没有什么问题。

至于阻力问题,的确头部进气的阻力是最小的,但是歼8这样的飞机的阻力主要不是来自头部,而是尾部和机翼。

歼8-18型跟后来的歼8II型基本一致,也就是进气口是不一样的,歼8-18型的进气口是半圆的激波锥型(三维轴对称进气道),而歼8II是斜板进气口。激波锥简单,但是通常比较重,效率低,但对于不讲究机动性的截击机来说,重一点不是什么问题。还有法国人的战斗机就用激波锥用得很好,幻影3、幻影5战斗机,都用的是激波锥,甚至到三代机的幻影2000还是用的激波锥,问题也没有那么严重。所以没有必要在歼8的第二代才开始上两侧进气。

头部进气方式看似难度下来了可以保证项目的完成,但就影响了整个歼8项目的成败,因为就这一个问题就导致了甲方对整个货品不满意。到了80年左右又重新搞了歼8II,歼8II只是在歼8的基础上改了个机头,这个就是重复建设,对比一下图纸,歼8II除了进气道与歼8-18型不同以外,以及从米格23上学来的折叠式腹翼,外形上几乎没有差别。

由于歼8没有满足军方防空需求,军方当时看不上歼8,一直想要的是更好的飞机,这期望就落在歼9身上,歼9被赋予的指标过高了,而这么高的指标要想达到就必须要好发动机支持,所以涡扇6的指标那也定得是很高的,比当时其他发达国家搞得涡扇都要好。

在60年代初期,世界各国的涡扇发动机都是刚刚起步,尤其是军用涡扇发动机都很少见,涡扇6确定的研制方向与技术指标在当时还是相当先进的,可定这么高也不想想能不能做出来,又犯了眼高手低的错误。

按顾诵芬回忆录记载,1964年黄志千带老顾(歼8的总师和副总师)到二所(606沈阳发动机所)去咨询吴大观(后来涡扇6的总师)下一代战机的发动机事宜,吴大观认为当时中国只能研制8吨多(加力推力)的航发。一边是这么高的技术要求,一边实际的设计水平又很低,根本没头绪怎么办?那只能看看别人的发动机怎么搞得。

1964年,国防部六院二所(606所,沈阳发动机研究所)的外派人员在英国范伦堡航展看到斯贝发动机展品(这里应该是民用版的斯贝,因为当时军用斯贝发动机刚刚开始研制,应该不会拿到展会上公开的),又是拍照又是量皮尺,还索要了公开资料,当这些资料和照片寄回后,把这些作为涡扇6设计的参考。

1964年5月,沈阳航空发动机设计研究所开始设计涡扇6。先是参考斯贝来设计涡扇6,后来发觉斯贝的推力不够,军用斯贝202发动机是民用斯贝发动机稍加改进后加加力而成的,斯贝202最大加力推力是9.3吨,而涡扇6设计要求是12.5吨级,两者相差不少。正好从越南战场上收集到美国F-105雷公式战斗轰炸机的残骸,上面装配的美制J75发动机,进行分析,推力为12500公斤,空军认为这很好,便以此为基础开展了涡扇6的设计。

(F-105雷公战斗轰炸机早先设计是用于做夜间截击机用的,后来发觉其又大又重,看起来很笨拙迟缓,载弹量又很大,其次其低空速度却很快,所以后来主要就改为战斗轰炸机用途,最大载弹量6.7吨,推比0.7,最大速度2M,挂满炸弹后就更笨重了,在越南战场上被打下来不少,但其电子设备很完善,后来中国还参考其雷达改了JL-7,装备到歼七上去了)

(J75发动机,是美国普拉特·惠特尼公司在J57的基础上,尺寸按比例加大研制的大型军用双转子加力(可同时喷水加力)涡喷发动机,JT4是公司编号。它是为满足美国空、海军超音速截击机的要求发展的。1951年签订合同,1953年原型机YJ75首次运转。1956年正式投入生产。

J75可以同时使用加力燃烧室和向压气机喷水,以此增大起飞和爬升推力,这在涡喷发动机是第一种。当时是西方世界服役的推力最大的军用涡喷发动机。(J75-P-19W)最大加力推力(daN)11798(喷水)10886(不喷水)最大军用推力(daN)7160空气流量(kg/s)120.0中间耗油率[kg/(daN·h)]0.805推重比4.5质量(kg)2706

普惠公司J75(民用型号为JT4A)双转子涡轮喷气发动机,用于波音707、DC-8旅客机,F-105、F-106歼击机以及U-2高空侦察机。到 1959 年底,普惠已经考虑推出 J75 的涡扇版本,暂定名为 TF75 或 JT4D。显然,飞机工业对此兴趣不大,因此放弃了该变体。)

设计前,技术人员进行了详细论证,参考了斯贝民用型(MK511/512)的涡轮和主燃烧室、涡喷7和涡喷8的压气机,以及美国J75J79等涡喷发动机的诸多技术。经过10多种结构布局,7种气动方案的论证对比。

1964年11月部院合并后,三机部开了会,调子大为提高,要求歼9搞“双二五”,这下难度就大了,与之配套的910发动机推力必须超过12.5吨,气动上也要花非常多的心思,最后初步形成了三角翼、两侧进气、大尾翼的“67方案”,样子就像是单发大推版的歼8II。

这个是当时确定的歼9的方案,历史上歼9的方案变来变去有N多种,而这个像歼8II的方案简直多此一举,放着现成的两侧进气版的歼8-18型不集中力量搞,另外重新练新号。唯一它比双发的歼8-18型的优点是,单发大推版歼9的尾部比双发中推版歼8更窄些,这样阻力小一些,可就这一点优势远不足以抵消新上一个新项目带来的花费,此外一个大推力发动机研发难度太大,远不如已经拿在手里的涡喷7甲来的实在,没发动机搞个毛飞机?

1965年9月,涡扇6确定了总体设计方案。采用2级跨音速风扇、11级高压压气机,第1级导向叶片可调,环管型燃烧室,高压2级、低压1级涡轮,高压导向叶片和工作叶片均为空心气冷叶片,平行进气混合加力燃烧室,收敛式无极调节喷口。全加力推力12.64吨,最大状态推力7.27吨,推重比5.93(这个数据只是设计值,真实数据要10年后才达到)。

涡扇6选用了高的涡轮进口温度和接近最佳的总增压比,采用了跨音速风扇、气冷式高温涡轮和平行进气的加力燃烧室。转子采用5支点支承方案,结构紧凑,布局合理,并应用了较多的钛合金材料。因此,发动机重量轻,推重比大。

结构和系统

进 气 口 轴向,环形,无进口导流叶片。进气锥固定在风扇转子上,与转子一起旋转。

风  扇 3级轴流式。风扇第1级为跨音速级,第2、3级为亚音级。设计转速6400r/min,压比为2.15。第1级转子叶片在叶高2/3处有凸肩。第1级静子叶片共34片,支承着风扇转子的前支点,其中30片是实心的,4片是加厚的空心叶片,用于轴承供回油和通气。第2、3级静子叶片是空心的板料结构,中间充填泡沫塑料,以增强刚性,减少振动。风扇叶片和盘的材料均为钛合金TC4。机匣和静子为钛合金TA7。

中介机匣 位于风扇与压气机之间,是发动机主要承力件之一。由内外壳体、分流环和8根支板等组成。由分流环隔为内、外涵两股气流通道。中介机匣内涵流道的出口处安装有高压压气机可调的进口导流叶片。可调导流叶片的操纵机构和中央传动齿轮机匣固定在中介机匣内腔。中介机匣的左右两侧固定着发动机的主安装结,其下方固定着发动机附件传动机匣,附件由高压转子传动。中介机匣由TC4钛合金经铸造、焊接而成。

高  压

压 气 机 11级轴流式。压气机第1级为跨音速级,其余为亚音级,设计压比为6.78,设计转速为9400r/min。压气机进口有可调导流叶片,第5级后有放气环,二者联动,按压气机换算转速进行控制。压气机转子是盘鼓式结构。压气机静子机匣分前、后两段,在垂直平面内均有纵向接合面。第1~6级叶片、盘和机匣前段的材料为钛合金TC4,机匣后段和后5级转子的材料为耐热合金GX8。

燃 烧 室 环管式。有10个带预混室头部、6段气膜冷却式火焰筒和10个双油路离心喷嘴。两个直接点火的高能电嘴分别装于第4和第7号火焰筒上。为便于火焰筒的拆装,燃烧室外机匣分为前后两段,前段为扩压器外壁,后段为直的圆筒。燃烧室的材料为耐热合金GH132。

高压涡轮 2级轴流式。第1级导向器叶片和工作叶片为空心气冷叶片,两级工作叶片均带冠。涡轮机匣采用整体式焊接结构,外环上镶有高温钎焊的蜂窝密封环。导向叶片材料为K3,第1级工作叶片材料为M17,第2级工作叶片材料为K5,所有叶片均为精铸件。

低压涡轮 2级轴流式。两级工作叶片实心带冠。第1级导向器有16个大弦长空心叶片与其内外环构成第4、5号两个支点的承力机匣。低压涡轮机匣是整体焊接结构,分前后两段。第2级导向器叶片装在前段机匣里。带蜂窝结构的第2级涡轮外环装在后段机匣里。导向器叶片材料为K14,工作叶片材料为GH37和GH33。

加  力

燃 烧 室 平行进气式。燃烧段有全长隔热防振屏。在内外涵气流边界层的内侧有一圈环形双壁结构的主稳定器,为引燃式值班点火稳定器(长明灯),用两个半导体高能点火电嘴直接点火。在内涵气流部分还有两圈环形稳定器。3圈环形稳定器间用传焰槽连结。主稳定器外围有径向稳定器24根。采用分区分压供油,内外涵各3区,直流式喷油杆,每区分主副油路,可保证在整个飞行包线内加力燃烧室工作稳定。

尾 喷 管 简单收敛式。有24个调节片,由6个机械同步液压作动筒操纵。

控制系统 电气机械液压式。机械液压式燃油自动控制系统。主要包括:主泵F33为高压齿轮泵;主控制器F14,按组合参数[Wf/N2/P2=f(πc)]调节供油量;汽芯加力泵F11E;加力燃油控制器F13A,按准相似供油规律调节供油,感受T1、P3;尾喷口控制器F38,按保持给定的涡轮膨胀比变化规律[P6=P3*f (πc)]控制喷口面积;压气机控制器F12C,按压气机换算转速控制压气机进口导流叶片角度和放气环的开、关;N1-T5限制器F36-F18。所有的油泵和控制器均为沈阳航空发动机研究所研制的。

滑油系统 为封闭式反向循环系统(滑油散热器位于增压泵后的供油路上)。包括1级供油泵、4级回油泵、燃油-滑油散热器和高空活门等。采用4109高温合成滑油。

起动系统 使用KJ-40A空气涡轮起动机完成地面起动。

点火系统 主燃烧室和加力燃烧室各采用两套高能点火装置和电嘴,直接点火。

防冰系统 在发动机进气锥外表面涂憎水涂层,并从高压压气机出口引热空气进入整流罩内,对进气锥表面加温。

1966年8月,高层批准涡扇6作为歼9战斗机的动力装置。歼9其实是与歼8同期立项、平行研制的两个项目。

这样明显分散了研发力量,而且还让军方顾此失彼。明面上歼8是歼9的替补,而实际上歼8就是童养媳,军方干脆就不关心歼8,眼里只有歼9,甲方都不关心,更别指望乙方关心了,这导致歼8研究组在搞歼8进气布局时,这个在拿不定主意的时候,为什么不问问军方的意见?而且军方如果关心的话,应该会时不时去研究所调研,那歼8也不会确定是头部进气的方式。

英国当时也搞过类似的事情,同类的轰炸机同时搞了3种,而且都生产,但那是因为当时英国的飞机制造公司多,大家都要恰饭,这是百万漕工衣食之所系,这个跟中国当时航空研发能力薄弱的情况下还分散力量的情况是不同的,而且英国的结果也不好,国力给浪费了,众多飞机公司也没保住。

由于军方对歼9寄予厚望,所以要求也很高,当时也是浮夸风盛行,对于飞机的设计指标一提再提,最高升限从20000米、25000米到30000米,最高速度要达到2马赫、2.5马赫甚至3马赫。

其实歼8未必达不到2.5,升限2.5万米难度的确有点高,可速度达到2.5M 呢,这么说有可能,很像歼8II的苏15早期型就能达到2.5M,后来苏15改了双三角翼,速度才掉下来的,关键是歼8别强调机动性,因为历史上歼8强调机动性,所以机翼比苏15大,机翼大自然阻力就大,阻力大速度自然就下来了。如果非要要求达到2.5M的话,只考虑做截击机的话,不考虑格斗性能的话,那就缩小一下机翼,速度就能上去了,当然事情总是有利弊,代价不仅是格斗性下来了,操控性也下来了,苏15的起降性就很烂,以至于苏15的后期型为了改进起降性能,把机翼给改成了双三角翼。

对于歼9要求没有侧重点,既要高空高速,又要中低空高机动性。常说小孩子才做选择题,成年人全都要,可当时中国航空研发技术算是成年人了吗?这个全都要导致对发动机要求非常高,对于涡扇6来说很难设计很难满足全部的要求,当时也没有国家能完成这种发动机。

搞不懂为啥当时就盯准了歼9的发动机非要是涡扇而不是涡喷,同档次的涡喷发动机在高空的推力要比涡扇发动机要大,这样比涡扇更加能让飞机达到高空高速,涡喷也未必推重比不如涡扇,涡喷的缺点是比涡扇更费油,一般要多20%,可这个歼9是用于本土防空的,航程没有比飞行性能更重要。

其实就后来涡扇6实际上造出来的结构来说,根本达不到军方要求的高空高速的水平,它的涵道比斯贝还高,斯贝的涵道比是0.62,而涡扇6的涵道比是1,那么在高空高速情况下,涡扇6将比斯贝推力下降幅度还要多,当然作为中低空格斗战斗机的动力还行,前提是如果涡扇6能完成研发的话。其实以高空高速为主要特点的歼9选涡扇6为动力,可是选错了对象,应该以涡喷发动机为动力更为妥当些。

由于国内当时加工能力薄弱,花了很长时间和精力才加工出涡扇6的试验发动机。原计划是花10个月加工第一台试验机,可实际上花了21个月,到1968年2月,涡扇6第一台试验机才组装完成。

1969年4月,为了集中力量搞“双三”飞机,空军党委决定歼9下马,歼9这么高的指标还嫌弃不够,要搞更加夸张的3马赫3万米飞机,实际上“双三”技术指标我们根本达不到,估计也没真正开展过研发,查不到过关于它更的更详细的资料。

仅仅五个月后,1969年9月份,空军党委又决定歼9还要继续研制。

到了1969年11月份,涡扇6第二台试验机组装完成。

搞来搞去始终不理想,WG爆发后,歼九设计队伍到芜湖空三师现场设计制图,设计迟迟定不下来,已经拿出来的两台涡扇6实验机性能也不如预期。

第三台试验机生产出来,得到快十年后的1978年3月了。

1971年2月,为集中力量搞涡扇6甲发动机,决定暂停研制涡扇6。

这又去上马另外一个项目了,因为尽管还是以涡扇6为基础搞得发展型,但前面要加大风扇的直径,其气流流场就不同了,而且在涡扇6的研制还有大量技术困难的时候,搞这个属于白搭,浪费人力物力,因为如果涡扇6有的问题,涡扇6甲同样搞不出来。应该先保证涡扇6的研制,等涡扇6成功后,再研制涡扇6甲那就容易了,那是事倍功半,而不是东一榔头西一棒槌。

涡扇6甲是1970年为配套当时200吨的大运老运9和轰8而上的项目,涡扇6甲是涡扇6加长了风扇长度、放大涵道比、去掉了加力段后的改进型,用于大飞机的动力。

老运9,机组乘员5名,机长54米,机高16.7米,翼展58.5米,动力装置为4台910甲涡扇发动机,单台推力11000千克力,最大起飞重量228吨,最大有效载重重量42吨,最大平飞速度950千米/小时,实用升限12500米,最大载重航程8000千米,机尾设有双23毫米尾炮系统和尾炮射击员,简单来看老运9与当时苏联的伊尔76很相似,甚至航程还远不少,但是远远超过当时中国的技术能力,在71年就下马了,是中国上马到下马最快的项目。

轰8,1973年3月23日,中国空军正式提出全新设计的远程战略轰炸机,并向航空研究院西安飞机研究所603所下达了设计任务,编号为轰8轰炸机,项目代号071计划。由于自身技术水平有限,为了降低研制风险,所以设计人员 采取在设计人员采用放大的轰6机身。使用4台涡扇6甲发动机,备选方案是6台JT3D发动机(涡扇8),因为涡扇6甲推力比较大,为10.17吨,而涡扇8只有8.16吨。

轰8机长48.50米,机高13.85米,翼展46.47米,机翼面积293平方米。机组乘员6人,布局与轰6相同,正/副驾驶、领航员、雷达领航员位于前密封舱,尾炮射手和通讯员位于后密封舱。该机空机重量65吨,正常起飞重量155吨,最大起飞重量163吨;正常载弹7吨,最大载弹18吨,最大航程11000公里,因为战略轰炸机的标准是航程1万公里,轰8已经可以算是正宗大型战略轰炸机。

涡扇6甲最大推力10169(daN),中间耗油率[kg/(daN·h)]0.6000,推重比4.69,空气流量(kg/s)275,涵道比1.74,总增压比19.72,涡轮进口温度(℃)1107,质量(kg)2210

1971年9月,又决定继续研制涡扇6。

1972年4月,为集中力量仿制民用斯贝512发动机,决定暂停研制涡扇6。

(我看当时中国空军也不是很重视高空高速,起码没有像对机动性那么重视,要不然怎么会停下涡扇6研制来保证民用斯贝512的仿制呢,这等同于停下歼9保歼13,因为没有发动机搞个毛飞机?当时定的就是涡扇6配歼9,斯贝配歼13,而歼9和歼13各自的特点,歼9突出一点就是高空高速,而歼13的特点是高机动性。)

1976年12月,经过高层批准,将涡扇6作为歼13的动力装置继续研制。

这一顿上上下下的操作真的是让人看糊涂了,下面还有更神奇的操作,主打一个随心所欲。

涡扇6的研制历程中,甚至生产地点都换了五次,1966年,刚开始搞涡扇6时,最初试制定点在沈阳410厂,到了1967年底,转到株洲331厂试制,1969年7月又从株洲转回沈阳410厂,1972年6月从沈阳410厂转到四川江油624所,1974年5月又从四川江油624所转回沈阳410厂。这种“三上四下、五转移”的奇特经历是简直让人无力吐槽了,简直都赶上四渡赤水了。

我猜想这个起先是因为三线建设,先是从沈阳移往株洲,可株洲331厂只是搞涡桨的,尤其还只是生产厂,而不是研究所,什么技术人员和实验设备都不完备,根本搞不下去,所以后来又移出去,这也好理解,可为啥不直接去四川江油624所,之后又反复在在四川和沈阳之间折腾干嘛?这真让人费解,起码说明当时航空口管理方面问题很大,决策的混乱和随意性。发动机研究所不可能像棋子一样随意移动,设备搬迁布置安装都需要费用和周期的,白白浪费了精力和时间。

二、在中国接触斯贝的第二阶段,这时候想仿制或者购买的是斯贝的民用型,就是斯贝511/512,这时期还没想到可以购买军用斯贝发动机的生产专利,这时想的是在斯贝民用版上自己加加力段形成军用涡扇发动机。

这个是起源于老歼11的研制需要,这个老歼11不是后来的仿苏27的歼11,而是一款以法制幻影F1为蓝本的歼6下一代战斗机。

1969年8月25日,中国航空工业领导小组在北京召开一次重要会议,以时间为代号称为“825会议”。与会科研军工根据部队实际需求以及对越南战争、中东战争深入观察后的经验总结,明确了高机动性战机是未来的发展趋势,因此提出研制一款9吨级2马赫高机动性中型歼击机。简单来说这个就是中国版的三代机的最早方案,

会议决定由112厂(沈阳飞机制造厂)承担研制任务(搞不懂为啥让112厂搞而不让601去搞),当时提出三个方案:

一、采用两台涡喷-6丙发动机,最大平飞速度仅达到1.75马赫,不符合要求被排除;

其实我认为既然作为高机动战斗机,当时根本没必要达到2马赫,这么快的速度只在于截击时才要用到,而空中格斗一般的速度也就在音速上下,速度只有1.3马赫的歼6的机动性就相当不错的,歼8当时已经开始试飞了,高速的截击任务让歼8去干好了。

此外也未必只能达到1.75马赫,因为苏联的好几款类似的试验机都达到了更高的速度,E2竞争米格21的试验机,单发Rd9发动机(也就是涡喷6,当时R11发动机还没有完善。),最大飞行速度M1.8,Sm12,换了米格21F机头的米格19(也就是中国引进的歼6),最大飞行速度M1.8。Sm12P,换了一个大号米格21Pf机头,这个是类似于中国歼7III那样的大头,里面装了一部搜索雷达,而不是像一般小头米格21里面只有一部测距仪,阻力增大重量增加所以最大飞行速度低了点,只有1.6M。

我最看好的方案,最稳妥的歼6下一代战机,就是把历史上的歼12放大,搞一款双发涡喷6的歼12,机翼采用歼12类型的中斜角后掠翼,加强机动性,如果再加前缘机动襟翼和边条将进一步增强机动性,下单翼,增大机腹挂载空间(歼6各型号包括强5由于起落架不合理,机腹都快贴地了,这样导致挂载能力最强的机腹挂架挂不了大载荷,这对于战斗机来说没法挂大副油箱,缩短了航程,对于攻击机来说没法挂大型导弹和副油箱。),这样以后还可以改为对地攻击机用,历史上的空中李向阳不要搞了,搞了也是浪费。

歼12其实设计的很好,除了太小了以外,可这个锅应该是提出要求的需求方来背。歼12在5,000 米高度上的最小盘旋半径是1,140米,而中低空机动性能突出的歼6是1,200米。歼12在5,000米高度上,从M0.9水平加速到M1.2,所需时间为65秒,而歼6是85秒。歼12起飞滑跑距离500米,着陆滑跑距离是510米。歼12的最大平飞速度,在11,000米高度上,最大M数1.5,优于歼6的1.36,实用升限17,410米,与歼6相当。

还要指出来的是,歼12是在只使用了涡喷6甲(最大加力推力3.7吨),而非原定的涡喷6乙(设计最大加力推力4吨)的情况下,取得这些数据,因为涡喷6乙一直没有交付。所以歼12的推比没有达到公开的0.91,实际上只有0.84,而歼6的推比是0.99。设想一下如果装配上更大推力的发动机,歼12的飞行性能参数比歼6肯定更加出色。

在当时中国自己是做不到在同一架飞机上集成高机动性和对地攻击能力的,顶多做到一机多型,也就是在同一种飞机上分出来头部进气不带大雷达的格斗型和两侧进气带雷达的对地攻击型,这个指的是在6-70年代靠中国自己的力量是这样的,到了70年代末开始的与西方的蜜月期的时候,可以通过引进西方的先进电子设备可以达到全功能集成的战机,当时的电子技术也比之前更加先进和集成度更高,而且到那个时候由于电子设备的发展,中距导弹逐步可靠,三代机开始都要求装有大雷达可以用于发射中距导弹,所以那时候也不用细分头部进气的格斗型和两侧进气的对地攻击型,全都变成了一种两侧进气的全能型。

二、采用一台涡喷-7丙加力发动机,由于单发设计在保证性能前提下飞机重量不能超过7吨,除了达不到要求外,同时也限制了燃料和武装的携带;

这方案被排除是没错,因为单台涡喷7的推力比双发涡喷6还要小,这导致飞机的推比比歼6小,机动性相对就差些,航程也差不少。

还有个重要原因是涡喷7不可靠,由于涡喷7的原型R11为了追求高推比,只有6级压气机,导致喘振裕度很小,在四平八稳飞的时候还行,可在气流环境剧烈变化的时候,很容易喘振乃至停车,格斗的时候就正好是气流环境剧烈变化的情况下,这个怎么也改不好,真正解决问题得按R13一样增加压气机级数,而对应参考R13的涡喷13得到70年代末才开始研制,80年代中期才能交付,而且涡喷13的推力仍然偏小,涡喷13的推力是6.6吨,双发涡喷6甲可以达到7.5吨,而且涡喷6甲比涡喷13提前了10多年。

此外涡喷6是单轴小推力涡喷发动机,结构简单,靠制造厂自己就改出来了涡喷6甲,最大加力推力增加到3750公斤,如果研究所上的话,还能改进出更大推力的涡喷6,双发涡喷6远比涡喷7推力更大,推力大设计的飞机也大一点,那么推比航程载弹量什么都大一些。

三、采用一台大推力涡扇发动机,之所以考虑用民用斯贝改装,而不考虑当时还在研制的涡扇6。是因为斯贝发动机的推力跟歼11跟匹配,当时设计的歼11是8.7吨,而斯贝军用型推力为9.3吨,比较合适的,而涡扇6的推力为12.6吨,就大了不少。

关于老歼-11战斗机的最终方案如此描述的,采用两侧进气正常气动布局,半圆形进气口带激波锥三元可调式。同时采用后掠式上单翼,上单翼下面空间大,可以挂体积很大的载荷,从这里可以看出军方对于老歼11有很强的对地攻击要求,机翼有前缘缝翼和开封襟翼,外翼前缘有锯齿这和以往国产战术常用的翼刀不同。

平尾位置比较低方便避开机翼气流干扰,机腹上还带有小型腹鳍,整体效果已经完全脱离了以往国产战机风格。

脱离苏式机头进气布局设计,尖锥状机鼻内可以安装645型雷达或者204型火控雷达,另外还安装两门30毫米机炮,以及两枚PL-2/PL-5红外制导空空导弹。

同时也开始注重多用途能力,如果有必要可以转换武器挂载方式,从空优转行执行起对地攻击任务。在我看来这是画蛇添足,因为在当时中国的技术条件下,追求对地攻击能力的话,会与主要的要求高机动性有冲突。

原定设计于1971年末要完成,整体气动外形和法国达索“幻影”F1战斗机非常接近,简直就是一模一样。无非就是换了斯贝发动机的幻影F1,因为原版的幻影F1使用7.2吨推力阿塔9K-50发动机,导致幻影F1的推比只有0.65,这对于注重于机动性的军方来说是没法接受的,换了推力9.3吨的斯贝发动机推力一下子大了2吨,推比就上去了,机动性自然就好了。

按照112厂的设计,歼-11战斗机长15.76米,机高4.7米,正常起飞重量8.7吨。起飞滑跑距离500米,最大航程达2300公里,最大爬升率197米/秒(5000米高度),整机空战推重比可达1。

一般来说生产厂的技术科技术力量很弱,根本没能力搞新机,除非是像132厂里有屠老这样的大牛领衔(而且132厂也是先从改型开始的,即便到了后来的FC1枭龙已经完全是由611研究所来搞的),而这个老歼11为啥放在技术力量较弱的飞机生产厂的112而不是飞机研究所的601呢?

我认为可能是当时601太忙了,不仅在搞歼8,还在搞歼9(这会儿还没分家,成都611所是要到70年5月才由601所抽调300人南下成立的分舵,真是不知道该怎么说,上层大概以为是个大学生就能搞战斗机研制吧,本来当时中国的航空科研力量就很薄弱,还东搞一摊西搞一摊,分散了研发力量,结果啥也搞不成。),还在搞垂直起降飞机“四号任务”,老歼11只能由112生产厂来搞了。

(关于“四号任务”是副统帅下达的指令,1969年10月30日,三机部在沈阳召开了驻沈厂、所领导干部会议。会上宣布了垂直起落飞机领导小组成员。这次会议要求,601所抽出116名设计员,112厂抽出40名技术员、同有关院校30多人组成“四号任务”连队,由601所副所长叶正大任连长。会后,立即开始了紧张的设计工作。按研制计划要求力争在1971年“七一”上天。

简单说也就是歼6上装上4台硕大的燃气风扇提供垂直起降动力,歼6上的涡喷6乙的引气驱动燃气风扇旋转,估计的确能垂直起飞,但是歼6要是带上这么大的风扇也别要啥机动性了,能不能欺负直升机都是个问题,而且歼6本来油量就少,这么搞不知道航程会短成什么样,估计真的是只能保卫机场的围墙了。这玩意没等出样机,副统帅就跑了,自然就下马了)

生产厂的设计水平有限,这个老歼11并没有细化设计,否则那个正常起飞总重8700公斤根本不可能设计出来。原版的法国幻影F1的起飞重量起码为10.8吨,这个老歼11为了增大推重比,还采用了比幻影F1原装阿塔发动机更重的斯贝发动机,居然起飞重量比幻影F1还轻了2吨,我不认为当时中国的材料技术和结构设计水平如何了得,能在10吨级的飞机上扣出2吨来,结论只能是这个重量数据是扯淡,实际上老歼11根本就没有经过细化设计。现在看到的老歼11的外观图要么是聊聊几笔的灵魂画法,或者干脆指着幻影F1说老歼11就是这个样,连外观图都没有怎么说是进行过精细设计的呢?

要说当时中国航空人的眼挺毒的,一眼就相中了当时并不出名的幻影F1,幻影F1是当时仅有的一款单座中型全能战斗机。所谓全能战斗机,就是既能格斗,又能拦截,对地攻击能力也不错。这个跟飞机整体设计和气动布局关系不大,如果确定是一定要用非头部进气的方式的话,截击性跟高机动性是可能有些矛盾,但是如果不讲究高空高速,而依靠大雷达制导导弹来截击也行,但是高机动性和对地攻击能力并不冲突,主要是当时电子技术不够先进,要完成截击和对地攻击需要的电子设备的占体积和重量比较大,要在同一架飞机上集成全功能比较难,要么飞机比较大,要么需要2个飞行员分担任务,否则忙不过来。

为啥需要那么多重量和空间装电子设备?就拿攻击功能来说,6-70年代的对地攻击模式跟二战时期的俯冲轰炸和超低空抵近攻击(贴地扫射或者打火箭弹)不一样,不说控制制导武器需要的设备,就是投铁炸弹就需要对地测距雷达和大气数据计算机还有轰炸计算机,这些当时可没有大规模集成电路,只有低密度集成的芯片和更多的是晶体管,这些设备又大又重,但是装了这些,投弹精度就比普通水平轰炸高多了。当时还流行低空突防,那么贴地飞行最好还要有地形规避设备,此外还需要导航计算机,否则导航精度太差,很容易炸错了对象和跑错路。

就拿国产强5K攻击机改装现代化的导航与攻击系统来说,主要包括VE110型平显器、TMV630型激光测距仪、ULISS91型惯导/攻击系统、无线电高度表、大气数据装置、仪表板和传感器、电视摄像机、电气线路和发电系统等,加上了这些设备后的效能也很大,经过空军实战实验,认为强5K的导航精度比强-5Ⅱ提高70倍,即飞行600公里后其导航误差由42公里降低到0.6公里,作战效能提高10倍。以攻击一座100米长的公路桥为例,出动一个团的强-5Ⅱ(24架)仅能摧毁半个桥孔,而2架强-5K就能摧毁整个桥梁。这里还只是用来扔无控武器所需的设备,还不包括发射制导武器所需的电子设备和贴地飞行时需要的地形规避设备,只不过6-70年代应该用雷达测距仪而不是激光测距仪。6-70年代无非是由于电子集成度比80年代,设备体积和重量更大,但是效能还是相近的。

美国F4虽然也是属于全能战斗机,但是它是双发重型战斗机,重量就是幻影F1的一倍,而且要两个飞行员操控。而瑞典萨博37战斗机是属于一机多型,就是它分战斗型和攻击型,同一架飞机没有集成全部功能。这就是说幻影F1的集成度很高,能在一架中型机上完成这些全部功能,而且还是单座的,法国的系统集成能力很高,尽管法国的发动机技术弱,但是他们其他方面强,比如电子,系统集成等,毕竟是老牌的工业国,都有自己的绝活在。

我要说现在网络上一些网友有个不好的习惯,把历史上那些个计划当成可以实现的真实,我说莫要学三哥,拿着个PPT,就以为能如何如何了。

当时中国能不能造出仿幻影F1的歼11?

我说非常难,别看歼11并没有提出像歼9那样夸张的高空高速指标,但是其他要求一点也不低,这是没细化设计,如果细化设计后就会发现达不到法国的水平,机重还要比原版轻2吨,就算是设计与幻影F1相当的飞机也还是很难的,光是能把截击和对地攻击的电子设备能集成到一个单座中型战斗机上就很牛,这说明幻影F1上的系统集成和自动化水平很高,当时尽管法国的雷达不咋地,当然比苏联好,但是不如美国,比以色列也差些,不过系统集成能力强。

还有法国在飞机结构设计方面也是优于中方的,一般把飞机的空重和最大起飞重量的比值,看做飞机结构和载荷设计水平的优劣的评判标准,幻影F1的空重对比最大起飞重量的比值是2.19,简单来说就是重量轻载荷大。而中国方面呢,就不说那些战斗机,那些差距比较大,就拿歼轰7这个专门用于攻击的飞机,其空重对比最大起飞重量的比值才到1.99。

幻影F1设计的很精巧,达索的设计能力还是很不错的,而且知道取舍。法国的发动机一贯水平低(相对于美英苏),既然推力低,那达索就采取各种减阻措施,幻影F1的机头非常尖锐,雷达直径只有570MM,而比它小一号的枭龙都有600mm朝上的雷达罩。同时由于发动机弱,全机推重比低,那么就加了很多气动措施,比如采取了前缘机动襟翼,使其机动性超过了推比高得多的歼8。

行不行看战绩,幻影F1可真的在实战中击落过F14雄猫战斗机。

我要说当时70年代应该也需要引进幻影F1,即使买不了技术,买几架参考也是好的。倒不是为了仿制幻影F1,幻影F1的技术指标当时中国军方是看不上的,也不知哪里来的底气,而是它的设计理念和其中各种技术问题的处理技巧都很值得学习,有实物参考比自己闭门造车强,不论是搞歼11还是后来的继承者歼13如果能有幻影F1参考,在研发时要顺利不少,其中不少子系统,对当时在研的其它飞机也很有帮助的,比如尽管法国的雷达和中距空空导弹不算好,但是比当时的中国好,而且有实战的成绩。中国试飞员试飞幻影2000时,就对其电子设备和自动化水平赞不绝口,但是对其飞行性能那就是呵呵,其实歼8II和平典范项目如果不跟美国搞的话,跟欧洲合作的话,也许情况更好些。

在歼8飞机研制过程中空军一直对该机不满意,觉得不过是个大个头米格-21,仅仅是航程长一些。为此,六院机关召集了601所、606所有关设计人员,主持探讨研究新型歼击机的发展问题。当时根据越南战争的经验,空战多发生在中低空跨声速,还是以目视格斗为主,因此需要有较高的跨声速盘旋、上升和加速能力,高度5千米、马赫数0.9的稳定盘旋过载达到6的飞机--而歼8仅为4.6。武器方面则还是以航炮为主兼用红外短程空空导弹。飞机最大起飞重量不超过9吨。由于以近距格斗为主,所以不一定装雷达,以减轻重量、突出机动性,这个总结的不错。

我认为这个问题总结的没错,未来战斗机的方向是高机动,但是解决的思路错了,要搞高机动战斗机不应该像西方一样,搞复杂的三代机,那在当时国内情况下根本就不具备条件,面面俱到搞不成,要懂得取舍,应是立足于本国已有的条件搞,比如:搞双发涡喷6的歼12改型。

我认为要在当时(6-70年代甚至80年代)中国搞高机动性战斗机采用头部进气结构就可以了,根本没必要搞两侧进气道结构。硬要在高机动战斗机上加上其他功能:截击,攻击等,就会复杂飞机结构,导致影响最根本的机动性需求。

有人问你前面说飞机的攻击性和机动性是相通的,这里又说是矛盾的,这个是什么意思呢?

这个解释呢有点绕口,就是的确飞机的攻击性和机动性在气动设计上是相同或者相似的,但是在重量上这两者是有冲突的。因为对于当时对地攻击性来说要在飞机上安装大量的设备,尤其如果还要有发射反舰导弹的功能来说,还要有一部对地攻击雷达等等,这样一般都是两侧进气,头部用来装设备,而如果只需要格斗性的话,那么头部进气就可以了。对于当时西方来说,他们设计的飞机已经基本都变为了非头部进气,就是不论是强调机动性还是对地攻击性都是非头部进气的。

如果要有截击功能,起码要有大雷达,要能装大雷达,就得改为两侧进气结构,这样才能有头部空间装大雷达,而对海导弹攻击一般也是要有雷达的,否则没法搜索和锁定目标,可改两侧进气结构比头部进气结构要重不少,歼8改为歼8II只增重800公斤,被当做成就广泛宣传,而像歼6歼7这样大小的飞机,改两侧进气起码要增重500公斤左右,这里没算雷达和电子设备重量,只算了结构重量,而歼6歼7空重才5吨左右,这就是增重了10%,在当时中国发动机性能还不高的情况下,这个是增加了很大的负担,对于实现高机动性很不利。

大雷达对于当时的格斗机真没那么重要,6-70年代中距导弹不太可靠,所以连早期F16都没有中距发射能力。

既然要高机动性,就要有高推比,在发动机弱的情况下,能扣一点重量是一点,这个就要进行取舍,那么就省下两侧进气这500公斤,同时增强机动性的措施也是要付出代价的,比如:像大家津津乐道的前缘机动襟翼,飞机改装前缘机动襟翼要增重200公斤左右,扣下两侧进气道的重量如果不用于提升推比,可以用在这些地方。

这也是机动性最强的三代机F15至今未加上前缘机动襟翼的原因,不仅要付出重量代价,而且对速度影响也挺大的。

在1970年沈飞601从112厂手里接过了歼11。

1971年底,沈阳飞机设计研究所即完成了飞机的总体方案、总体协调,发出了除电器仪表、无线电等以外的全部结构系统打样图,并于10月份进行了方案机的摸底工作。

1972年3月12日,总体室副主任方宝瑞领导的小组正式向六院报送短距起落歼击机的设计方案--研究所暂定名歼13歼击机(这时是研究所定名,不是军方正式定名)。

其主要技术指标为:最大马赫数不小于2.0;静升限大于18000米;主要作战高度3000~10000米;作战速度马赫数为0.7~1.5;航程不带副油箱不小于2000千米,带副油箱不小于3000千米;起落滑跑距离为500米,起飞重量9吨。

1972年初,六院在哈尔滨开了一个会,提出要研究下一代战斗机,强调是歼6的后续机。那一次会我没有去,是总体室的方宝瑞去的。歼7、歼8的名声都不如歼6好,主要是机动性差,于是就提出了突出中低空性能,但机动性要好的战斗机。基本上是瞄准了美国的F-16。加上朱宝鎏从越南回来,认为空战高度一般在3000~8000米高度,速度也不是很大,再去弄高空高速是肯定不行的。

 ——《我的飞机设计生涯》(顾诵芬回忆录)150、155页

1972年9月26日,六院作出批复,将该机的研制下达为二号任务,指出:“二号任务为前线歼击机,突出机动性,方向是正确的,但要大力减轻起飞总重,奋争推重比达到或超过1.2,在确保机动性的前提下,争取续航时间比歼6有延长”。

《批复》还指出,该机将替代歼6歼击机,作为下一代前线歼击机的主力机装备部队。并要求按上述意见进行方案论证和性能计算,11月份向院汇报,争取列入1973年国家计划。

以上是1973年之前,歼13战斗机的发展历程,简单来说先是要112厂搞歼11,后来歼11被601所接过去,逐步演变成了歼13,在这时一直主要考虑的是斯贝发动机为动力。

1970年我国从巴基斯坦转买了4架三叉戟飞机,发现其使用的斯贝民用发动机斯贝512比我国使用在产机种要好。斯贝尽管我认为是在当时国际上几款主流涡扇中算是没设计好的,但是对于当时中国手中只有涡喷发动机还是优势明显的,最主要就是推力大和省油。所以后来主要搞大飞机发动机的西安厂也要搞斯贝512的仿制。

1970年-1971年,606所和601所(沈阳飞机研究所)均认为军用斯贝发动机能满足二号任务(歼13)的动力需求,得到了三机部领导的赞同和支持。手里连军用斯贝发动机都没有,就开始认定啥啥了,整个一个闭门造车加上异想天开。

1970年5月4日,601所抽出300多人南下到成都空军十三航校(后组建成611所),从事歼9飞机的试制工作。

1970年6月9日,航空工业领导小组在北京开会审查歼9方案,要求“歼9的机动性要好,活动半径900-1000公里,重量13吨,使用过载8G,升限25公里,飞行马赫数2.5。这又是异想天开,既要双25高空高速,又要机动性,这要求别说当时的中国,就是美苏都达不到,现实中当时没有任何一款机型能达到这样的要求,单一要求有能达到的,但是全面能达到没有。

当时准备是在斯贝512民用非加力涡扇发动机基础上研制,自己加上加力段,改进一款带加力涡扇发动机用作歼11/歼13战斗机的动力。由于加力段结构比较简单,而且对于前部的气流环境影响不大,这个改动还是比较容易实现的。斯贝512是民用发动机,民航机上配的,想来应该是容易搞到的。

1970年年底上级决定在沈阳的410厂(沈阳黎明航空发动机厂)测绘民用斯贝发动机斯贝512,并准备仿制。

这个方案是可行的,当然前提是要能搞定民用版斯贝,也是有先例的。当时瑞典的萨博37战斗机使用的RM-8发动机就是这种情况。

巧合的是最后歼9确定的外形就是跟萨博37战斗机很相似,气动布局都是鸭式+三角翼,甚至两者发动机的推力都比较接近,而且RM8发动机的涵道比跟涡扇6一样,都是1,但是萨博37战斗机的最大速度只有2马赫,飞行高度只有1.85万米,还没有歼8飞得快和高,也不知道当时的611哪来的信心说,歼9靠涡扇6就能飞到双25?

萨博37战斗机也有截击功能,但人家截击不是靠高空高速,而是靠大雷达和雷达制导的导弹。萨博37战斗机最主要突出优点是起降距离很短只有500米,这方面对比其他二代机就很突出了,减少一半以上,其他参数对比别的二代机都很一般。

RM8是一款推力11-12吨左右大推力涡扇发动机,瑞典是个小国,根本无力研制这样一款发动机。这个RM8其实在美国民用JT8D涡扇发动机上改的,美国直接把JT8D发动机给瑞典,瑞典自己加上了加力段。

而JT8D涡扇发动机又是军用涡喷发动机J52改的,这个J52看起来编号比J57更前,其实它比J57更后搞,J52主要用于美国海军的A4和A6攻击机,无加力,中国在越南战场上捡到了不少,其涡扇改型JT8D主要用于麦道的客机。

A4是轻型舰载攻击机,最大起飞重量11吨,跟强5的起飞重量差不多,可载弹量大一倍多,有非常棒地机动性,曾经在美国海军topgun学校中是扮演假想敌,用于训练近距离格斗项目,它的瞄准镜无数次套过大猫。说这些是说明其使用的J52发动机的泼辣性很好,在高机动性下不容易喘振,并非像娇气的R11/涡喷7。

到了80年代中美巴联合搞超7战斗机时,美国提出的给超7配套的三款发动机中有一款PW1216,就是用的J52配上中国的涡喷7的加力段搞的,推力能到7.5吨,推比6.6,跟昆仑发动机差不多,但是可靠性可高多了,还与飞机的适配性很好,可甲方巴基斯坦军方,你懂得,是蹭美国的军援,没有搞发动机技术的需求,也不是他们出钱,价格高低没关系,专挑好的上,当时选择的是F404,后来由于中美蜜月期结束,变成了由中方主导FC1项目,才被迫选择了俄罗斯的RD93发动机。

J52是美国海军长期使用的发动机,昆仑发动机一开始就是拼凑的,参数看着不错,可结果高低压不匹配的问题搞了很久,总是出稳定性问题,即便是定型后都不敢用在飞机上。

我说当初要是不搞涡扇6,花精力仿制一下J52,应该更好些。当时新型战斗机不一定非要用大推力的涡扇,用双发涡喷更能满足高空高速要求,同时中低空机动性也不错,无非是航程短了一些,但是本土防空任务,航程并不重要。

作为中推来说,J52比当时中国手里的涡喷7甲甚至后来的涡喷13更好,最大非加力推力,J52是5.08吨,涡喷7甲是4.3吨,J52是无加力的,可如果按照加上了涡喷7加力段的PW1216来说,是7.5吨,而涡喷7甲是6吨,推重比,PW1216是6.6,涡喷7甲是5.2,此外从后勤性来说简直是天壤之别,J52寿命是8000小时,涡喷7甲早期是150小时,后来逐步改进到600小时。

就技术难度来说,涡轮前温度,J52与涡扇6相当,1093摄氏度对1077,比斯贝的1167摄氏度差一个档次,机械加工难度不会超过斯贝,引进斯贝后应该不是问题,其他在设计方面,已经是成熟品的J52肯定比自己闭门造车式的摸索涡扇6要成熟的多,当时中国在发动机设计方面的水平比发动机制造水平还低。

之后西安厂也要搞民用斯贝发动机仿制,是因为要搞轰6I,轰6I上的发动机就是斯贝512。

轰6I的起源是,当时空军要搞远程战略轰炸机轰8,轰8好几种方案,其中有使用4台涡扇6甲和使用6台JT3D/涡扇8的方案,涡扇8当时还是由成都420厂负责仿制,后移往上海红旗厂。

在轰8没有搞出来前,用轰6改一个增程型先替代一下。1970年7月27日上报具体方案,其实就是跟后来的轰6I布局一样,用4台JT3D-3B发动机(涡扇8),在保持轰6的翼根发动机布局的同时,在翼下吊挂一对发动机短舱,这样尽可能降低改进设计的工作量,预计航程将从5760公里提高到7300-10000公里。

三机部在1970年9月的批复中,对这个方案基本满意,但对发动机型号有不同意见:认为JT3D-3B推力太大,在轰6上使用4台有些不经济;这个的确太大了,轰6原配的2台涡喷8发动机,单台推力不过为9.5吨,而JT3D-3B单台推力就为8.1吨,跟涡喷8很接近,用2倍数发动机的推力就大太多了。

空军提出选择沈阳410厂正在仿制的,且正在和英方谈判正式引进事宜的民用型斯贝512发动机替代JT3D-3B,民用版斯贝512单台推力5.17吨,两台加一起就比单台涡喷8的推力只大了0.84吨;而且“斯贝”尺寸和重量较小,耗油量较低,比较适合在轰6上改装。

因此172厂很快按此方案进行了修改,1970年10月,空军副司令员常乾坤批准了修改后方案,“加大航程型”轰6进入“轰6改”阶段。

1970年12月,172厂成立了专门的改装车间。

1971年3月,空军从订货中拨出已经出厂下线的07批次08架轰-6甲,专门用于改装所用。使用现有飞机改装,而不是制造新机,据推测当时应该有借此机会验证,能否以此方案对现役轰6机队换装的想法。

但是由于各种拖拉和干扰,这架改装的轰6I到1977年11月才改好,这中间差了6年,不知道干嘛去了,这个不是什么大工程,光干GM不抓生产吗?后来的试飞证明改装很成功,提前几十年达到了轰6K的水平,发动机寿命由800小时提高到6000小时,航程由5760公里提高到8000公里,常规载弹量(不是最大载弹量,轰6的最大载弹量是9吨)由3吨提高到6吨。

尽管轰6I改装的很成功,但是最后空军觉得斯贝512太贵了就下马了,因为四台斯贝512的价格是两台涡喷8的3倍。可是他们怎么不算算发动机寿命提高7倍,还有每小时省油3.5吨,省钱也是钱啊。还有进口斯贝发动机贵,可当时已经开始了搞斯贝引进工程,国产化后的斯贝发动机还贵吗?

与轰6I相当的轰6K得到30多年后的2015年才出现,这么多年不说与轰6飞行性能上的巨大差别,就是油钱和换发就不知道多花了多少钱,轰6K的发动机还是进口俄罗斯的D-30KPII,从后勤和供货稳定性来说,就远不如自己能生产的斯贝512,尽管中国没有引进斯贝512,斯贝512与中国引进的斯贝202结构上有些差别,但是在生产技术上没有差别,图纸很容易搞,原型发动机中方手里就有,可以说能生产斯贝202就能生产斯贝512。

其实我认为还有另外一种改装轰6的方案可以比采用斯贝512的轰6I更优越。

JT3D系列里有一款JT3D-8A的发动机,推力达到了9.5吨,跟轰6上原配的涡喷8的推力一样,(这样就不需要像轰6I一样,在机翼中段再吊挂一对发动机,轰6I那种简易改法造成重心与轰6有差别,导致不得不再加上2吨配重,此外还占用了一对挂架的位置),直接用JT3D-8A替换翼根发动机短舱里的涡喷8即可,这样改动更小,而且比用斯贝512更加省油,更便宜,JT3D-8A与JT3D-3B的区别是在高压段增加了一级压气机。

JT3D的国内仿制型号就是运10项目里的涡扇8,涡扇8在80年代运10项目中断时已经仿制成功,通过了验收,可以实际装机使用,但是由于运10项目的中断,又没有其它装机对象,导致其被废弃。

我一直认为就当时来说,斯贝发动机的技术采用了当时最先进的,但是设计上没有设计好,一个民用发动机为啥涵道比设的那么小,这个导致推力小,耗油率比其他同期民用涡扇发动机高。

对比JT3D和斯贝,JT3D技术比斯贝老旧,涡轮前温度是885对1067,结构也简单的多,风扇以及低压段+高压段是9级对17级,比较容易仿制,当时中国靠自己的力量都能仿制成功涡扇8,而仿制斯贝发动机可是在引进英国技术后还搞了快20年(扣除中间停顿的10年),甚至寿命也是JT3D更优越,JT3D的翻修寿命是20000小时,而斯贝512是6000小时。

1971年1月8日,西安航空发动机厂革委会提出《关于仿制斯贝发动机的报告》报三机部,争取将斯贝发动机的仿制任务下达该厂。

1971年3月29 日,三机部批复西安航空发动机厂“同意你厂和沈阳黎明发动机厂同时试制和生产斯贝发动机,以满足轰5、轰6飞机改型和今后其他飞机发展的需要”。此项工作,后因军用斯贝发动机的引进而中止。

这个时期仿制民用斯贝加加力段的型号和涡扇6的型号还是并行的,因为两者用的机型还是不同的,给民用斯贝加加力段的发动机是用于歼11/歼13,不加加力段的斯贝512是用于轰6I,而涡扇6是用于歼9,两者此时并没有竞争关系。

1971年12月27日,在航空产品质量座谈会上,周恩来总理要求606所(沈阳发动机所)和410厂(中航发黎明发动机公司)结合,参加斯贝发动机研制,再加上加力段改成军用型。

之后吴大观(涡扇6总师)率领606所90人到410厂参加测试民用斯贝发动机。连涡扇6的研发人员都跑去搞斯贝仿制了,说涡扇6的研发组在这个时候抵制斯贝仿制是不对的。

1972年1月17日我驻英国使馆商务参赞张建华根据国内交代,约见生产斯贝航空发动机的英国罗罗公司,商谈单独向我出售斯贝发动机的可能性,并被友好邀请参观了该公司。

1972年1月,罗马尼亚齐奥塞斯库的儿子联系我国驻罗使馆,表示可以联系他的老师,罗罗公司的斯贝技术负责人胡克,后通过他邀请胡克访问中国。

1972年2月到4月,罗马尼亚波德纳拉西副主席访华,向叶剑英副主席推荐罗罗公司胡克访华。

这个很可能是英国罗罗公司在获取了中国想与他们做生意的信息后,通过罗马尼亚方面做了一个曲线邀请访问,毕竟当时中国与西方关系还比较紧张。

到此在中方的相关研发单位,不论是飞机研制方的601所还是发动机研制方的606所,对斯贝发动机都是感兴趣的,不存在抵制的问题。

三、在中方接触斯贝的第三阶段,由于中方接触到了关于斯贝发动机的详细资料,态度开始发生转变。

1972年5月4日~19 日,胡克(是当时英国罗罗公司重要的技术负责人,是“飞马”发动机的总师)一行访华。在华期间,广泛进行了技术交流和座谈,介绍了斯贝等4种发动机的情况。并参观了沈阳黎明航空发动机厂。

飞马发动机是用于鹞式垂直起降飞机的特种涡扇发动机,其特色是其有4个旋转喷口,在垂直起降时可以向下喷气把飞机给举起来。1957年开始设计,59年开始试车,68年投入实际使用。

飞马发动机没有加力段(发展型有过计划加加力),为了能举起飞机,就尽可能增加涵道比,飞马发动机涵道比为1.4,这个比当时很多民用涡扇发动机的涵道比都大,斯贝512涵道比只有0.7,JT8D-15涵道比1.03,所以飞马发动机转入水平正常飞行时的油耗率比较小,只有0.612[kg/(daN·h)],比当时很多民用涡扇发动机都小,其主力型号"飞马"11-21推力达到9.5吨,推重比很大,达到7.01,要注意这个是不带加力的推重比,这个在当时是首屈一指的,很多三代军用涡扇发动机都达不到。如果不把它作为垂直起降飞机的特种发动机,而且是去掉旋转喷口改为普通民用涡扇发动机的话,在当时也是很不错的。

(胡克在其自传《不过只是一个工程师》中,回忆道1972年他来到沈阳发动机厂,发现中国只能根据测绘仿制,来制造基于苏联图曼斯基设计的两种涡喷发动机:涡喷6和涡喷7.虽然中国厂房布局是50年代,机床也都是俄国货,但中国根据自身情况对工装前进行了更改。总体而言,在胡克眼中,中国发动机产业依然停留在50年代。

胡克在回忆录中认为中国此时应该果断购买英国罗罗公司的发动机许可权。但中方很犹豫,因为他们已经习惯了生产粗糙的俄式发动机,而且对许可证制度也不熟悉,生怕再出现苏联专家撤走的那一幕。但胡克认为,但是中国航空发动机产业的问题在于缺乏设计基础和研发经验的积累,更缺少设计师和有经验的工程师。虽然中方能生产发动机,但无法解决故障,因此中国发动机寿命只有可怜的100-200小时,一旦出现故障就只能更换。

中国人请教了胡克两个问题,第一个是涡喷7发动机的叶片根部,经常出现裂纹。胡克给中国人支了个招,从中国已经进口的民用三叉戟飞机上的斯贝发动机找答案,这下中方豁然开朗。

另外一个问题是发动机燃烧室机匣钣金件在使用时经常出现裂纹断裂。这个问题对于胡克来说也是手到擒来。胡克回忆道,出现裂纹的原因在于应力,他在英国尼内高等教育学院学习的时候就学到这方面知识。由于俄式发动机设计有重大缺陷,燃烧室采用球形头部设计,很厚,而后边是薄钣金件的火焰筒,薄的金属会比厚的金属升温和冷却快,两者因为膨胀和收缩率不同而产生严重的循环应力,裂纹就此产生。

胡可给出的方案是用厚板材制成圆筒形取代半球部头部设计,而且在切割出膨胀槽来应对收缩膨胀。中方按照胡克的设计重新设计了燃烧室,彻底地解决了这一问题,这让胡克的声望如日中天。

1973年8月15日,胡克爵士在会议室巨大的毛主席肖像前,接受了红绸包面的名誉教授证书,成为北京航空学院(今北京航空航天大学)第一名名誉教授。)

前面我搞错了,对于涡喷7甲的燃烧室裂纹问题,中国研发和生产人员并非是处于粗枝大叶懒得弄,而是想要改,但根本不会搞,没技术能力改,这个水平问题而不是态度问题。既然技术如此低,就要多跟前辈学,多看看多仿制成功的发动机。

1972年5月,601所总设计师顾诵芬参加由410厂总工程师程华明主持的引进军用斯贝谈判,并在沈阳112厂沈阳飞机制造厂(现中航沈飞股份公司)接待了胡克。顾诵芬收到英方给与的斯贝详细资料发现:

1)斯贝的实际推重比不是公开展会上宣传的6,而是5.05,因为一些装机配件没有算上,而且这还没有算上油泵,算上的话推重比还要下降一点。

2)最大飞行速度只能飞到1.8马赫,飞不到2马赫;高空性能太差,20千米高空,推力只有1000多公斤,和涡喷7差不多,高空高速推力性能差。

(这个其实是涡扇发动机的特性,高空高速性能是比涡喷发动机差点,都说是因为斯贝是民用改的涵道比太大造成的,但其实斯贝的涵道比还好,只有0.62,当时同代军用涡扇发动机的涵道比都跟这个差不多甚至更大,瑞典的RM-8A涵道比1.05,中国涡扇6涵道比是1。

涡扇6一直是在地面上试验的,如果上天试验过的话那推力下降的更多,所以实际上如果依靠涡扇6的歼9根本达不到设计的高空高速指标。

还有最大飞行速度只能飞到1.8马赫存疑,因为使用斯贝发动机的F4K也能飞到2马赫)

3)不能用来做歼9,歼6后续机(就是歼13)的发动机。

(按照歼9的超高指标,当时国际上都没有适合的涡扇发动机,至于对于歼13的推比来说,的确低了点,如果歼13要求推重比达到1的话,发动机的推重比起码要达到6左右才行的,这个斯贝202肯定不适合,但是斯贝202的几种改进型有合适的型号。)

1972年5月胡克一行访华前后,叶剑英副主席多次指示“对英国罗罗公司胡克等就是要挤,要做工作,挤点东西出来”,“尽量争取引进,如何谈,买什么,研究个方案。”

(后来还真从胡克教授嘴里掏了点东西出来,尽管英方在核心技术对中方严防,但是掌握技术的是一个个的专家,把专家伺候好了,他们嘴巴歪一歪,漏出个一星半点来,就够当时的中方受用不尽啊,不知道可以省多少精力和金钱。)

1972年5月18日与罗罗公司的会谈中,我方提出准备买一批斯贝发动机的意向。

1972年11月29日,由段子俊主持讨论部科技局起草的《关于向英国商谈航空发动机技术引进的请示报告》,建议同英国商谈斯贝-25R军用型发动机专利和购买阿杜尔(带加力)RB-172/T260 风扇发动机专利。

《报告》提出的理由是∶该机已用于英国的F4上。美国买此专利,改为不带加力作 A -7D攻击机的动力,并且还在发展为7800~11340千克的推力,用于M数2.4 的战斗机。买专利可以缩短3年研制周期,得到一套完整的设计工艺资料,节约一定的科研经费,促进自行设计的910、910甲(就是涡扇6和涡扇6甲)的研制歼6后继机,轰5、轰6 的改型,超音速轻轰都可采用。三叉戟客机所需备份发动机亦可由国内自行解决。

(这里提到的美国改进斯贝发动机后的型号是指TF41,是英国罗罗公司和美国艾利逊公司合作的产品,把斯贝风扇去掉1级,高压段去掉1级,加大了涵道比,无加力推力增加到6.8吨,后来引进的斯贝202无加力推力是5.5吨,而TF41增加加力段的编号是allison912-23B,最大加力推力11.3吨,原打算用于F14换发的,后来被更优秀的F110发动机淘汰,F14的原配发动机TF30不可靠,喘振和停车是家常便饭的事故。

英国罗罗公司手里肯定有TF41的图纸,而且他们对TF41非常熟悉,因为他们用TF41-A-2涡扇发动机改了一款燃气轮机出来——斯贝工业燃气轮机。1973年3月开始设计,1976年12月开始实际使用,功率是19000马力。)

1972年12月,英国同意向我国单独出售民用斯贝发动机(斯贝512),就是之前中方打算自己仿制的型号。

1973年3月6日,英国罗罗公司董事长基恩、胡克一行抵北京(胡克博士关于斯贝交易的第二次访问中国),段子俊及时听取接待谈判组的情况汇报,分析研究,提出指导意见。其间,他还直接出面和罗罗公司董事长基恩进行了谈判,并告对方我已决定买一套动力源和一套试验设备。

1973年3月14日,外贸部部长会见了英国罗罗公司董事长基恩,提出了购买军用斯贝专利,英方表示可向中国出售民用斯贝发动机,不能出售军用斯贝发动机专利。对此,中方明确表示需要的是军用斯贝发动机专利。(这里英方实际上是想卖的,但是碍于当时巴统的限制,不敢卖)

1973年3月15日,段子俊陪同英国罗罗公司基恩、胡克一行游览长城。

1973年3 月17日,英国罗公司基恩、胡克一行回国,在北京首都机场表示,回国后将向首相报告,希望取得政府支持,争取能在两个礼拜内提出下一步意见,并把意见告你们驻英大使。你们也要考虑考虑,再拿出一些具体办法,能达成一致意见。

1973年7月17日,英国罗罗公司董事长基思拜会我驻英大使宋之光时表示英国政府已授权罗罗公司(英国政府是经7月美国政府私下同意后才批准授权的)谈判向中国出售军用斯贝发动机和制造这些发动机的技术,并面交了关于这个问题的信。希望派人来华做技术介绍。

1973年7月27日,罗罗公司胡克等4人抵京。(胡克关于斯贝交易第三次访华)

1973年7月28日,胡克向中技公司总经理崔群面交了此信的影印本并逐项作了说明。

1973年7月30日,外贸部、三机部联合上报《关于英国罗尔斯·罗伊斯公司来华商谈出售发动机专利问题的请示》,提出购买200台发动机及其专利。

1973年8月2日,叶剑英副主席与李强、李际泰谈引进专利问题,称外贸部和三机部的报告,政治局都同意了,就按这个办。英国政府同意卖军用专利是件好事情,要加强领导,姿态要敞开,我们也要以信任的态度对待人家。肯定买,没有飞机,希望帮助设计一个飞机。200台也可以,价钱不是问题,贵一点没有关系。主要是把技术买到手。同时要利用斯贝突破英美在军事方面对我们的封锁。

1973年8月6日,李强副部长会见了胡克,并正式通知他我已决定购买专利,具体条件由双方另行商谈,购买斯贝 202 发动机的数量至少 200 台,要求1976 年、1977年交货。胡克表示将把李副部长的谈话立即报回国内。

1973年8月9日,胡克等参观了沈阳飞机厂;11日参观了沈阳黎明发动机厂。

1973年8月15日,由北航沈元副院长主持,举行了聘请胡克为北航名誉教授的仪式。

1973年8月17日胡克回国。

在斯贝交易的前期,就是在签约前,胡克两次访华都是去的沈阳,考察沈阳航发厂,可以看出在之前中方一直想把斯贝仿制是落在沈阳410厂的,胡克考察是为了确定仿制厂的硬件条件。

第四阶段、中方飞机研制人员和发动机研制人员开始反对引进军用斯贝发动机,而高层坚持引进。

1973年8月,三机部六院副院长徐昌裕和顾诵芬向国防工办叶正大汇报工作。

  顾诵芬先汇报:听过罗·罗公司的介绍后,斯贝的推重比并不是6,只有5左右,按照我国的计算方法,把为发动机配套的油泵等都加上去以后,推重比还要小一些。我记得很清楚,顾诵芬同志讲到很重要的一点是该型发动机的推力随马赫数和高度变化,性能是比较差的。用原设计的歼6后继机气动数据核对下来,飞机的马赫数达不到2.0,只能飞到1.8。高度影响更大,推力在地面时为9350千克,到20千米高度、马赫数达到2以后,只有1000 多千克,推力甚至低于涡喷7。这个发动机不适于新型歼击机,满足不了高空高速的要求。

徐昌裕汇报:觉得买200台数量太多。这个发动机用于轰炸机、歼击轰炸机比较适合,如果决定引进可以留给歼击轰炸机用。当时也正在酝酿由603所(西安飞机研究所)研制一架歼击轰炸机。

1973年8月15日,601所杨凤田(中国工程院院士)、李明(中国科学院院士)等给周恩来总理、叶剑英副主席写信反映根据谈判得到的技术资料,军用斯贝MK202不是一台比较先进的发动机,推重比只有5.05,如用它作为动力,飞机性能与歼6原型机基本相同。明确提出不同意引进斯贝。

由于航空技术人员坚决反对引进斯贝,周总理很谨慎,于8月28日批示“连原信即送外贸、国防工办并转三机部阅办”。叶正大将信转给三机部并建议派人去英国考察。对此,9月3日,三机部领导经过反复研究,再次向中央提出建议购买军用斯贝发动机专利。

管德在2009年接受《航空世界》的访谈提到了歼13和他的传记专门有一节简单提到了斯贝发动机上的争议:

记者:当时我们研制的第三代战斗机是一种怎样的战斗机?

管德:当时的第三代战斗机方案叫歼13,中国最早的第三代战斗机。飞机的机翼和F-16很像,边条翼布局,基本上就是参照F-16搞的,但不是腹部进气。当时601所的的主力都在搞歼13,那时候顾诵芬、方宝瑞他们就在忙这个,主要是方宝瑞同志负责。

我们在歼13上面做了不少工作,花了不少时间,从1969年歼8一上天,歼13的初步设计就出来了。可是搞到最后没有发动机。第三代战斗机的发动机推重比要求一定要达到8,“斯贝”发动机推重比只达到5.05的话怎么也上不去,因为飞机全机推重比要超过1。

一开始我们都很赞同歼13装“斯贝”,看广告宣传得很好,可到要最后正式引进需要数据了,一看推重比只有5.05,我们设计人员就坚决反对,买来也没用。可是部里非买不可,因此当时吵得很厉害,虽然我们是从开始的鼓吹到后来坚决反对,而部里的想法可能想把工艺弄进来——部里想问题比较多的是在生产方面,设计研制方面想得少。结果后来非单买了“斯贝”发动机,还把整套生产线都买了。其实“斯贝”对中国发动机制造还是有帮助的,否则中国发动机制造还是不行。

——《声速从这里跨越 访中国工程院院士管德》(《航空世界》2009第2期)

(这里飞机研发人员在了解了军用斯贝发动机的详细性能后,开始由之前的支持引进斯贝变成反对引进很正常,的确推比从广告宣传上的6到实际上的5落差太大了,很明确军用斯贝发动机没法用于歼13,歼13强调高机动性,用了斯贝202肯定达不到要求的推比1的指标。他们认为既然用不上,当然就不用引进了。

这里技术人员说的斯贝202不算很先进的发动机,也有一定道理,斯贝设计上有问题。因为不仅有我前面说斯贝的涵道比过小,造成非加力军用推力过小的问题,还有这个发动机的加力段为啥那么重?

军用斯贝发动机斯贝202是民用斯贝512改的,改小涵道比后加了一段加力段,加力段相对简单,一段钢筒加上一圈喷油嘴,民用斯贝512重1175公斤,军用斯贝202重1842公斤,增重57%。

同类民用涡扇发动机改为军用涡扇发动机的瑞典RM8,是拿美国JT8D涡扇改的,JT8D涡扇重1501公斤,RM8重2100公斤,加上加力段,增重39%。

还有苏联的R13加力发动机(中国参考其搞了涡喷13发动机),重1132公斤,其无加力改型R95用于强击机苏25,重855公斤,加上加力型,增重32%。

民用斯贝发动机改加力型后,是同类型里面增重最多的,自然推重比就下来了。同样是民用改军用的RM-8A推比为5.6,而斯贝202只有5,如果斯贝512增加加力段跟RM8一样增重39%的话,那么斯贝202的推比可以接近5.7。如果斯贝512增加加力段跟R13一样只增重32%的话,那么斯贝202的推比更可观,可以接近6。)

1973年9月5日,段子俊召集会议研究沈阳航空发动机厂新机研制和斯贝发动机试制的技术改造问题。

1973年11月20日起,段子俊主持召开斯贝发动机装用歼13等飞机方案论证会。会上总的意见是“该发动机装用于强击机、轰炸机比较合适,装用歼击机还要进一步做工作。”

1973年11月13日,段子俊召集赴英国罗罗公司考察组开会,提出指导意见和严格纪律,李际泰到会。

1973年11月20日至12月23日,中国斯贝军用版MK-202发动机考察小组一行12人,赴英考察。组长程华明,副组长魏逸才(外贸部)、吴大观(涡扇6总师,也搞过民用斯贝发动机仿制工作),组员顾诵芬(负责飞机)、张池(负责发动机)、张锡卿(负责冶金)、吴清文(负责辅机)等。以曹传钧为组长、康毅为副组长的发动机试验设备考察组一行8人同行。

1974年1月13日,回国后,发动机考察组向外交部、外贸部、三机部写出考察报告:

一、军用斯贝发动机是20世纪60年代中期由民用斯贝改进而成,现用于英国空、海军“鬼怪”战斗机。它的优缺点是∶

(一)优点

1.巡航耗油率低,比歼6、歼7约低20%,航程可高20%,加力比大

2.发动机各部件性能较高,例如表示发动机工作稳定度、泼辣程度的指标——喘振裕度约为26%,歼6为19%,歼7为9%

3.中、低空使用速度范围比歼6、歼7更宽

4.发动机比较可靠,寿命较长。

(二)缺点

1.高空性能不好,在12 000米以上发动机推力下降快。

2.结构比较复杂,制造工时多。

3.由于各部件性能已经比较高,进一步改进提高比较费力费钱。(这个只能说就中方的技术能力改斯贝困难,可对于其它发动机发达国家来说,有现成的TF41的例子可以反驳)

根据考察,认为这种发动机对我们还是有用的,用作强击轰炸机比较合适。用作歼击机尚待进一步论证。引进这种发动机专利,可以争取在三、四年内仿制出来,比我们自己测绘民用斯贝再加改型,可以缩短时间4~5年。

二、 斯贝发动机制造工艺在某些方面比我们先进,如精密铸造、精铸和精锻用的模具精度比我们先进,相差10倍。一套模具生产周期为6个星期,而我们则为3~4个月。其他工艺,如采用电子束焊、化学铣切、数控机床等。

考察组成员顾诵芬和张池不同意引进斯贝。同时606所、601所仍然有科研人员向六院、三机部甚至直接写信给周恩来总理,反对购买斯贝。

1974年4月20日,三机部党的核心小组会议决定不买斯贝发动机专利,要向中央快写报告。5月11日,三机部以(1974)7 号文《关于不买军用斯贝发动机专利问题的报告》上报国务院、中央军委。

1974年5月18日,叶剑英在三机部《关于不买斯贝发动机专利的报告》上批示“先念同志∶此件请你考虑批示(我的意见,不可不买,不好多买。目的是引进外国技术,促进自己发展)。”

5月19日,李先念批示赞同叶剑英的意见,并说“我意可买发动机的主要部分”,“两条腿走路比一条腿走路好”。

外贸部李强副部长6月20日在写给李际泰的信中说“这是从西方国家引进军事技术的一个突破,有利于争取时间,更好地适应战争需要”。还说,“这是抗衡两霸特别是苏修,所采取的一个重要步骤……对于该项专利还是按照中央过去批准的方案购买为好。”

1974年6月29日到7月6日,段子俊召集辽宁、陕西省、市国防工办和沈阳黎明发动机厂、西安航空发动机厂负责人开会。讨论军用斯贝定点问题。

7月5日,段子俊进行会议总结,宣布将涡喷6丙和910发动机(涡扇6)定点在沈阳黎明发动机厂将斯贝MK202(包括民用斯贝)发动机定点在西安航空发动机厂(现西航集团)。接着,将此方案上报国务院和中央军委。

1974年8月3日,段子俊召集会议,研究斯贝引进的具体方案,包括整机、制造权、技术合作,以及及时做好内外通气、汇报等。

9月2日,段子俊参加三机部党的核心小组会议,会议听取了部科技局关于引进斯贝谈判的汇报,会议议定,总的精神是互利,要买到技术飞机局、物资局要派人参加谈判,但原则不变。

9月24日,国务院、中央军委正式行文批复三机部,同意斯贝 MK202发动机定点在西安航空发动机厂试制生产(包括民用斯贝),并批准西安航空发动机厂对外开放。

10月9日,三机部发出《关于涡喷6丙、910、斯贝MK202发动机定点问题的通知》。

对于斯贝引进与否的问题,跟技术人员紧盯着飞机配套发动机问题不同,高层由于站的位置比技术人员高,看问题的角度和广度也不同,比三机部更高的高层想的不仅是提升生产技术水平,还有其他方面的考虑,比如国际政治方面的考虑。

美中和解不过两年,英国准备售华军用发动机并转让仿制技术,可谓西方世界“有限武装扶华”的大手笔。美国对华政策中的“接触”元素节节攀升,英国这一时期独立、坚定的对华军售决策配合并促进了尼克松政府隐秘推行的”有限武装扶华”政策,美欧就“有限武装扶华”形成协调、配合与联动。

这个简单来说就是千金买马骨,在当时中国的高层看来,这个斯贝发动机用不用的上不重要,重要的是既然如此先进的技术都可以销售给中国,那么遑论其他的产品和技术呢?的确斯贝仿制项目之后,一大批西方高技术产品都向中方敞开了大门,历史上都称这段是中西关系的蜜月期。

至于高层为啥没有把斯贝仿制项目落在技术水平较高的410厂(沈阳发动机厂),而是落在了430厂(西安发动机厂),我认为主要并非是通常认为的是由于沈阳那边的抵制,而是确实那边比较忙,另有重要任务。由于斯贝发动机没法用于下一代战斗机歼13,那么就得另外为歼13研制发动机,所以沈阳那边606所和410厂要重新开始搞歼13的配套涡喷6丙和涡扇6,而之前在忙着搞民用斯贝发动机的仿制,已经把涡扇6的研制给停下来了。

五、在确定无法应用斯贝后的歼13 ,把发动机选定为涡扇6,涡扇6的进度加快发展。

1973年8月,英方正式提供了加力斯贝发动机的性能曲线图。中方发现其速度高度特性和推重比很差,将其配歼13得不到满意的性能和机动性,所以三机部决定引进加力斯贝发动机主要用于歼击轰炸机,以后的引进谈判都由西安的603所负责。

至此,歼13的发动机只能选用两台为垂直起落飞机设计的涡喷6丙发动机,这样才能保证飞机起飞重量达8.5吨,而且有较好的跨声速机动性。可是,涡喷6丙的研制也得不到落实。

涡喷6丙发动机原是沈阳的410厂在为四号任务垂直起降战斗机配套研制的,既作为飞机垂直起落时升力风扇装置的燃气发生器,又作为飞机平飞的涡喷6改型。

1970年9月开始涡喷6丙部件方案论证,1971年7月完成全部图纸设计,投入试制。

涡喷6丙发动机与涡喷6甲发动机主要不同点是:

重新设计了1、2级压气机,且压气机0~3级静子叶片可调;压气机叶片和盘材料由钢改为钛合金;重新设计了环形主燃烧室;重新设计两级伸根带冠涡轮叶片;重新设计了加力燃烧室和燃气换向活门。重新设计的1、2级压气机,其气动热力计算是在吴仲华教授领导下完成的。

有网文称吴仲华为斯贝发动机鼻祖,因为吴仲华发明了《三元流理论》,他们说斯贝发动机运用了《三元流理论》才开发出来的,但虚假的事实不会带来荣誉。吴仲华院士和他发明的《三元流理论》当然是中国人的骄傲,但是斯贝发动机并没有应用三元流理论设计。三元流理论是计算叶片气流进出量的理论,但是这个计算量很大,当时计算机的运算量达不到,到了80年代才有声称运用了三元流理论的发动机,而斯贝是59年开始研发的。

1971年垂直起降飞机下马后,涡喷6丙发动机也于1972年停止。

1974~1975年,根据国务院国防工办和空军、部、院的要求,为加速歼13飞机的研制,在对斯贝、涡喷6丙、涡扇6改和涡喷7等四种动力装置论证的基础上,上报了涡喷6丙方案的战术技术指标所需资料;完成了以涡扇6发动机方案的论证和总体布置;开展了涡喷7方案的论证工作。并于1976年5月10日,正式呈报了关于歼13飞机动力装置选择报告。6月份,三机部召开了歼13飞机动力装置选择论证会,决定由辽宁省自行研制的涡喷9(即涡喷6丙)及涡扇6发动机作为歼13动力装置。

1975年3月26日,国务院国防工办下达了《关于进一步论证歼13飞机方案的通知》。其中指出,歼13前几个方案的航程、作战半径、盘旋半径等数据较低,要求再用涡扇6发动机的动力作方案,突出飞机中、低空性能,进一步论证,以便提出几个方案便于三结合加以比较。按照要求,沈阳飞机设计研究所在继续完成第一轮选型风洞试验和高低速吹风的同时,上报了装涡喷6丙发动机方案的战术技术指标所需的文件资料连同时进行了歼13的课题研究。8月25日~26日到空军航空兵某师进行了调查,31日向辽宁省工办呈报了两个方案的全部文件,包括研制规划和部队调查意见。

1976年12月31日,国务院、中央军委常规装备发展领导小组批复:“同意歼13飞机选用涡扇6发动机方案”--正式决定采用采用一台涡扇6加力风扇发动机作为歼13的动力装置,并指出:“歼13选用涡扇6发动机,可以有较好的战术技术性能,便于部队使用维护,简化机场设施,利于作战。又能集中研制力量,减少发动机品种和数量,节约一些研制经费”。

歼13跟歼9一样,设计了多个气动布局方案,进行了大量的试验。在近十年的气动布局研究中,进行了系列的理论计算和高低速风洞试验,累计风洞试验达一万多次。除进行各种方案的机翼、平尾、垂尾、两侧进气和腹部进气的机身等选型外,还针对高机动的要求,进行了多方面的专题研究。

这里涡扇6不仅是为高空高速的歼9配套,还为高机动性的歼13和对地攻击机强6配套,简直是身负重任啊。

强6的起源是,1974年初,西沙海战爆发 。海战中,中国海军以2艘猎潜艇和2艘扫雷艇对抗南越海军的3艘驱逐舰和1艘护卫舰,虽然最终取得了对南越的胜利,但西沙海战暴露出中国海军在作战中无法得到有效的空中支援的问题。

在西沙海战结束后不久,中国空军和海军航空兵深感缺乏一种先进支援战机,就分别向三机部提出各自的新型战机设计指标。要求航空工业部门研制一种新型的支援型战斗攻击机。

三机部决定采取"一机两型"的办法,决定海、空军使用同一种机型,通过装备不同种类武器和机载设备来分别满足海、空军的不同需求。

三机部于1976年6月召集所属各部设计人员到北京,要求在最短的时间内提出设计方案。根据三机部下达的设计要求。沈阳飞机制造厂和南昌飞机制造厂很快提出了自己的方案,其中,南昌飞机制造厂提出强-6设计方案,沈阳飞机制造厂则提出了歼轰8设计方案(即歼8的对地攻击改型,改为两侧进气,可以安装大雷达用于对地面和海上目标的搜索和锁定,最大速度降下来,航程增加上去。),西安飞机制造厂则稍后提出了后来的"飞豹"设计方案。

1979年2月根据三机部的要求,南昌飞机制造厂设计师陆孝彭提出了强-6总体设计方案。

强-6是在米格23MC的基础上发展而来的,同样采用了悬臂式上单翼结构的可变后掠翼的布局,由于米格23的机动性不好,而空军要求新型机要具有一定的对空作战能力,于是强-6改为采用机腹进气,以适应飞机大仰角飞行时的进气量问题,同时由于有空战机动性要求,所以没有选用推重比低的斯贝发动机,而是选用了当时还在研发的涡扇6,因为涡扇6的推重比比斯贝高得多,没用米格23上的R29-300(涡喷15),估计是从航程角度考虑,毕竟是主要做攻击机用,对航程要比战斗机更看重。在其他的性能指标上,强6最大武器载荷4500公斤,作战半径900公里。

6-70年代流行变后掠翼是为了防止敌人突袭时能从被炸的机场上通过很短的跑道起飞,当时流行垂直起降飞机也是这个思路。但是变后掠翼的结构复杂增重太多,米格23MLD已经是算这个系列里比较轻的型号了,其变后掠翼机构的重量达到1吨,如果米格23简单去掉变后掠翼机构改成为固定后掠翼的话,空机重可以大幅下降,导致其马上推比超过1,这就已经能达到三代机的标准了。

而强6采用变后掠翼主要是为了延长航程的作用,由于变后掠翼可以在飞行中使机翼处于最佳气动状态,一般航程会比固定翼的飞机长一些。但其实完全没必要搞什么变后掠翼结构,直接把米格23的变后掠翼换成固定翼即可,增加航程可以通过增加保型附加油箱来实现。

当然这样改的话,它与歼13也没多大差别了,什么改腹部进气都没必要,光改腹部进气道并不会自动增强机动性,它只是保证飞机在做高迎角机动时更顺畅地进气,机动性主要靠主体气动设计,而且一架攻击机不需要像格斗战斗机一样的机动性。

甚至我认为没必要专门研制一款反舰导弹攻击机,搞轰7本身就是不必要的,把它跟歼13项目合并就可以了。歼13项目本身就带有很强的对地攻击的要求,否则搞上单翼是没必要的,搞上单翼就必须搞机身起落架,这样要增加不少重量,既然都付出了这些代价,肯定要有不错的对地攻击能力。其实气动与歼13类似的F16就是这样的,可以这么认为歼13以及去参加歼10竞标的歼13变体就是F16的中国仿品,其飞行特性可以按照F16来推,稳盘要好于成飞的歼10,瞬盘要弱于成飞的歼10,只不过有些子系统:发动机,电传等当时达不到,不过这个可以以后再加,这个可以先用次一级的先出来,这就比成飞的歼10进度要快很多。

我认为当时中国没有必要搞双发重型歼轰机,用单发歼轰机可以取代。双发斯贝重型机优于单发轻型机的优点是载荷大和航程远。不过歼轰7的远航程也就是相对于中国之前的飞机好,对于西方的飞机来说并不突出,比如:美国的单发斯贝发动机的A7攻击机,使用单台改良斯贝发动机TF41-A-2发动机,载弹量可达6.8吨,两个机翼内侧挂架可挂载荷达1.5吨以上,机内燃油航程3600公里,转场航程可达6200公里。

当时搞轰7的目的,是为了两个目的。

1,对北方来袭的装甲集群进行空中突击,这个不需要远航程。苏联的装甲集群的防空能力是很强的,突击的损失率不会低,而双发斯贝可是很贵的,当时国内给准战略轰炸机轰6I配4台斯贝都觉得太贵了而放弃,使用单发的话,价格降低一半,损失起来起码没有双发重型机来的心疼,而且双发重型机也不适合超低空突防。

2,用于南海地区对海上目标打击争夺制海权,用于南海当然需要远航程,对付南海诸岛各国羸弱的海军,双发斯贝的重型机带4枚反舰导弹有威力过剩的嫌疑,单发斯贝的战斗攻击机带2枚反舰导弹足够了,至于远航程的要求,可以通过大副油箱或者增设保型油箱的方式、空中加油机和海岛机场来解决。

单发轻型A7攻击机使用的是单发TF41发动机(斯贝的发展型),转场航程可以达到6200公里,远远超过双发斯贝重型机歼轰7的3700公里航程,A7攻击机载弹量为6.8吨,比早期轰7的6.5吨还高。采用单发斯贝的战斗攻击机还有个好处,就是用发动机比较少,可以靠已经进口原装斯贝先实现小批量生产。

在竞争轰7的竞标中,强6由于可变后掠翼结构复杂,制造难度高,选用涡扇6还未完备等原因,在竞标中失败。后来新歼10的选型时,南昌所也拿强6去参加,但只是陪练,空军认为强6采用的可变后掠翼不是未来战斗机的主流,之后就下马了。

1977年6月,第三机械工业部在北京召开了歼13方案论证会。会议对飞机总体、气动、结构、材料及各个主要系统进行了认真的论证、审查。认为“飞机的总体方案是先进的、可行的,经过努力是可以实现的。设计上采取的机翼边条、前缘机动襟翼、后缘双缝襟翼等,对于提高飞机的性能是较好的措施。对于飞机的进气方式,在比较了两侧进气及腹部进气两种方式后,倾向于采用腹部进气方案,但要在601所的试验研究工作较为充分再作最后确定”。

涡扇6在76年底重新上马后,碰到大量的技术问题。其中比较主要的有:起动困难、压气机喘振、涡轮进口温度高及振动大等。主要原因是自行研制的初期,缺少技术储备,主要部件的试验研究不够充分,特别是核心机压气机部件效率较低、喘振裕度小,给调试带来不少困难。

可是到了78年涡扇6就受到来自国外的R29-300(国内仿制编号涡喷15)的冲击。

1978年9月,经过谈判,埃及同意向中国提供10架米格-21MF战斗机、2架米格-23MS战斗机、2架米格-23BN攻击机、2架米格-23U战斗教练机和10枚AS-5“凯尔特人”空面导弹,以换取中国为其庞大的苏制米格-17和米格-21机队提供零部件和技术支持。

随后中国根据获得的米格-21MF基础上仿制了歼7III全天候歼击机。而米格-23MS则被“技术上肢解”,“分步”支援了歼8II、歼9、歼13、强6等项目。

从埃及引进的这架米格-23MS“鞭挞者”变后掠翼战斗机在很多方面都值得学习,这包括后来运用到歼8II飞机上的进气口、折叠腹鳍等;强6上的可变后掠翼系统。而随该机还引进了两台其采用的R29-300型发动机,我国也很快组织专家分析研究,1979年开始测绘,定名涡喷15。

由606所、120厂、420厂、011基地约200人在410厂测绘,1979年10月完成,并进行了工艺、材料分析。410厂的试车台于1979年7月开车试验R29-300发动机,在2台发动机上进行录取性能、转速特性、参数测量、防喘试验、巡航特性试验、不同大气条件下的验收曲线试验、起动、调整试验等。

R29-300发动机结构为双转子,环形燃烧室,气动喷嘴,高温涡轮,加力推力全程无级可调涡轮喷气发动机。最大推力81千牛,加力推力122.5千牛。推重比6.5。

而在随后的分析中,发现R29-300发动机(涡喷15)在单位推力、推重比、中低空亚跨声速的高度、速度特性上都优于歼13飞机计划装备的涡扇6发动机。如果装涡喷15发动机,歼13飞机的战术技术性能有大幅度提高。低空上升率超过300米/秒,高度5千米、马赫数0.9的稳定盘旋过载超过了6,升限达18千米,最大使用马赫数为2.0。飞机的起飞推重比超过1.0。

据此,三机部于1979年3月10日下达了《关于抓紧开展歼13飞机选用涡喷15发动机方案论证的通知》。通知指出:为了进一步提高歼13飞机的战术技术性能,拟选用涡喷15发动机作为歼13的动力装置,并已报请军委科学技术装备委员会审定,请组织力量迅速开展歼13飞机选用涡喷15发动机为动力的方案论证工作,并于5月中旬将论证结果报到三机部。

根据三机部发《通知》的要求,沈阳飞机设计研究所立即组织力量,在原来多次动力装置论证的基础上,经过近两个月的论证,于1979年5月8日向三机部报送了《对歼13飞机装用涡喷15发动机工作的意见》。认为歼13飞机改用涡喷15发动机,在某些方面优于涡扇6,在现实性和把握性上,涡扇6也不及涡喷15,因此,建议方案工作应转到改用涡喷15上来,进一步明确涡喷15装歼13飞机的技术要求,用三个月的时间详细作出总体安排后,再进行方案论证工作。

1979年10月9日,三机部在沈阳召开了歼13飞机装用涡喷15发动机方案论证会,通过了方案审查,这个方案大大超过了当初的指标,接近美国F-16飞机的水平,海平面上升率达到300米/秒。12月中旬,莫文祥副部长来沈阳飞机设计研究所听取了歼13研制工作的汇报。

1980年3月,总参和国务院国防工办正式批准了改用涡喷15发动机作为歼13的动力装置。

在此后的1年多时间里,考虑到飞机动力装置的更改和歼13飞机性能的不断提高,以及空军对歼13的战术技术指标又提出了补充要求,即:要通过改进使飞机具有使用导弹进行拦射的能力;最大飞行表速要从1200千米/时扩大到1350千米/时;机动性指标要进一步提高;并希望能按改装涡喷15发动机的方案接近上限数据等等。由于战术技术要求迟迟冻结不了,加之空军与设计部门就战术技术要求的磋商,一直持续到1980年10月份。

1980年10月国防工办、总参正式明确涡喷15发动机为歼13飞机的动力装置。

1981年,606所与601所协调,提供了涡喷15发动机的高度、速度特性。

但是奇怪的是既然都说涡喷15这个好那个好,可实际上并没有开始仿制工作,只给了编号,并没有立项,没有立项就没有下拨过专项研发经费,也没有单位负责,仿制工作并没有全面展开,到了80年代中期开始搞歼10时,航发界的老专家大都反对涡喷15配歼10,大家都推搞涡扇10,所以仿制R29-300的涡喷15从来没有全面开展过,410厂倒是很热衷,可没立项没经费,只是造了几个部件进行了测试。

而涡扇6在最后的几年,尽管受到R29的竞争,但是经费可是大增,在搞技术突击,花了1.5亿经费,大约相当于全部涡扇6研发经费的80%就是这个时候花掉的,涡扇6G就是这个时候搞得。如果这时停掉涡扇6,把这些经费转给用于涡喷15的仿制的话,应该更能出成果的。因为涡扇6最大的问题,不是制造问题,而是设计问题,而涡喷15因为是仿制,所以不存在设计问题,依葫芦画瓢比闭门造车容易。

原定的歼10先上涡喷15,等涡扇10成熟了再换,可一直到了80年代末涡喷15都根本就没动,涡扇10还遥遥无期,那歼10全金属模型上配的也仍是涡喷15的模型,所以忙不迭到国外去搜罗R29和R35(R29的发展型,推力和推重比更高),当时从前苏联倒是很好搞这种发动机,别说二手货了,就是全新的连油封都没拆的,要多少有多少,而到了90年代的事情大家都知道了,涡喷15后来是被AL31F挤掉的。

R29-300:尺寸约 4,992×1,088 毫米,重 1,992 千克;空气流量 110 千克/秒,总增压比 12.88,涡轮前温度 1,410K;最大推力和全加力推力分别约8300和 12500 公斤,推重比 6.5。

R35-300:长约 4,975 毫米,重约 1,800 千克;总增压比 13.0,涡轮前温度 1,520K;最大推力约 8,550 千克,加力推力约 13,000 千克,推重比 7.2。

由于受到涡喷15(R29)的竞争,涡扇6丢失掉最重要的歼13战斗机的配套任务,仅剩下为歼9和强6的配套。

1980年,由于受到涡喷15冲击,研究所赶紧在涡扇6的基础上发展了涡扇6改进型(代号涡扇6G)。改进工作主要是在保持原发动机外形尺寸不变的情况下,将发动机的最大加力推力增加到138.2千牛,最大推力提高到83.3千牛,推重比提高到7.05,性能比涡扇6有了很大的提高,并且在可靠性、维护性及耗油率方面保持不变。

和原设计相比提高了低压转子转速,风扇由3级改为2级,但其压比却由2.15提高到2.6,因而涵道比有所下降。同时提高了涡轮进口温度,将原来的环管燃烧室改为环形燃烧室。在外廓尺寸与涡扇6相同和质量减轻100kg的条件下,设计状态的加力推力提高了13.2%,推重比提高18.9%。

1982 年2 月,首台涡扇6G进行了地面试验, 实测其最大推力和加力推力均达到预期指标,可以进行高空飞行 验,但涡扇6G并未进行过空中试验,任何一种涡扇6都没有进行过高空飞行试验。

(这个涡扇6G只进行过测试,通常说的24小时飞行前规定试车是指涡扇6而不是后来的改进型涡扇6G,而这个涡扇6G的数据更像是摸底。而摸底的数据是做不得数的,跟实际型号的最终实用数据差距很大,涡喷13摸底数据是最大加力推力8吨,可实际使用的最大推力型号是涡喷13F,推力为7.3吨)

随后由于空军装备体制发生变化,歼9 和强6 飞机计划相继下马,作为其配套动力的涡扇6 失去了使用对象。

1983 年7 月 ,涡扇6 发动机的研制工作全部中止, 1984 年初,研制计划被取消。
斯贝并没有挤掉涡扇6,涡扇6的研发是由于过时而被放弃的,涡喷15是被涡扇10和AL31F给挤掉的。

六、第六阶段是签约和仿制斯贝军用发动机。

1975年8月到12月,中英双方进行第6轮实质性谈判。12月13日,中国技术进口总公司与英国罗罗公司在京签订军用斯贝(Spey)航空发动机(MK202)专利合同、发动机整机购销合同和发动机辅机专利合同。

  合同分为两期

第一期是在三年内,用英国材料、毛料、成件,试制出与英国同等质量水平的发动机;

第二期是在五年内,用国产材料、毛料和成件,试制出符合上述要求的发动机。试制过程中,英方有义务通过业务培训,派出专家,帮助我方解决问题,掌握制造技术产品试制出来后,由双方共同进行试验考核,做出结论。

合同的主要内容是:

  一、军用斯贝发动机专利合同合同为固定价格,金额为4150万英镑。卖方提供斯贝MK202航空发动机制造许可权、相应技术资料和生产秘密。签约5年内卖方自费提供技术服务,并派遣30名专家来华指导,同时接受我方182 名实习人员。卖方协助我方建立试验手段,并承担发动机和飞机的匹配试验工作。合同保密期为签约后10年。

这个主合同是关于英方向我方转让生产许可权和技术诀窍的合同。规定了英方应向我方提供的资料目录;十项技术诀窍的内容(并非是通常认为的所有斯贝采用到的技术);技术支援项目的内容,共180人月;技术培训项目的内容,共1080人月;此外还有关于发动机和关键零件的考核等等。

  二、发动机整机购买合同购买范围包括发动机50台、翻修发动机2台,发动机全套毛料10台份、辅机毛料5台份和飞机附件等。发动机价格按1975年交货的价格为基数的滑动价格,基价为3097万英镑。交货期自1978年5月至1979年2月,分10批交完。

  三、发动机辅机合同由卖方总承包向我方提供斯贝发动机上装用的35项辅机制造许可权、制造技术资料和生产秘密。卖方在签约后5年内自费派遣专家120人来华指导,并接受我方实习人员100名。合同金额为432.5万英镑。

  三个合同总金额为7280万英镑。该项目是我国与西方国家签订的第一个引进军用品制造合同,也是当时我国与英国签订的金额最大的合同。

(有人说斯贝项目英国人给了全套技术,还派专家手把手教,可中国花了那么多时间才仿出来斯贝。从上面的合同来看罗罗并没有给全套斯贝的技术,罗罗自己也没有全套的技术,怎么可能给中国?对于其他西方国家来说,罗罗的技术授权应该足够仿制出斯贝了,因为有很多零部件可以很容易外购获得。可对于中国来说不行,哪怕是其中一个螺丝,中国也得做到完全自主生产。那这个就不仅仅是仿制斯贝发动机本身了,而是小半个航空工业体系,这个工作量远远超过仿制一台发动机。)

1976年1月22日,英国罗公司以牛顿为组长的10人考察团来华,考察了西安航空发动机厂有关斯贝试制的基本条件和改造方案,提出了购买设备的具体建议。

  1976年1月26 日,三机部上报《关于对外开放三个航空辅机厂的请示》。内称∶“我部向英国购买军用斯贝发动机制造专利已签订合同,按合同规定从1976~1977年英方将派遣100名左右(到1980年11月止,共来132人)技术人员来华,协助我生产发动机及其附件。为接待英国技术人员,除西安航空发动机厂已对外开放外,还要选择西安庆安公司、南京金城机械厂(现金城集团)和苏州长风厂对外开放。”

1976年2月21日,段子俊主持召开斯贝领导小组第二次扩大会议,确定派出四个考察组辅机考察组15人、主机考察组12人、试验设备考察组7人、轴承考察组7人。要求考察组首先消化英方提供的资料,并同国家建委、一机部、外贸部等单位研究订货清单。

   1976年3月10 日考察组赴英国、西德、瑞士等国考察“斯贝”试制生产所需购买的设备。

   1976年10月确定第一批进口设备、仪器。斯贝发动机制造和试验设备主要有3次国外订货,即1976年11月—1977年3月订货,1978年7月—1979年9月订货,1979年—1980年6月订货。

  西安航空发动机厂添置了国内外先进设备700余台。已建成的数控车间,在大面积空调恒温厂房内安装有国内外各型数控机床26台,配备了从编程、调整、加工到检验的成套技术力量。有23台(套)专用机床设备,是工厂根据涡扇9 加工的需要,自己利用原有设备改装的。但83年斯贝项目在完成第一阶段任务后就下马了,造成很大的浪费。

由于斯贝发动机在相当长的时期内不会投入生产,同时部里又决定将精密铸造基地建在贵州,430厂建设精铸精锻厂房的资金就无从落实。所订购的大批精铸精锻设备到货后只能停放在露天,造成了设备可能锈蚀和索赔期过期等一系列严重问题。

过了相当长的试车之后才筹措到资金,建成了精锻厂房,为那些设备找到一个安身之处。可是设备虽然安装好了,大多数还是没有投入使用。工厂主管人员自我嘲讽说,精锻厂房里的一台台锻压机就像秦俑博物馆里的兵俑一样。总之是造成了很大的浪费。到了90年代后期,这些设备中的一部分分别作价划归到430厂同罗罗公司和普惠公司合资建立的企业,也算是找到了一个出路。

——华润熙 《航空工业论坛》2000年5期

(这里中方跟罗罗公司签订的仿制斯贝的合同总金额是7280万英镑,合计美元是1.5亿,当时英镑与美元的比价是1:2。但这些只是斯贝仿制项目总花费的小头,到82年宣布斯贝下马时,项目总投资是13.7亿人民币,其中国内配套为1.05亿人民币,当时官方人民币比美元的汇率是1.3:1,也就是除了国内配套以外的部分大约是10亿美元,这里面除了与罗罗的合同款外主要就是设备款。

原本英国罗罗公司打算把现有的斯贝生产线折价卖给中方,因为人家玩更高级的三代发动机去了,但中方感觉不划算,然后就按照英方开列的设备清单,满欧洲的采购组建斯贝生产线所需的设备,跟欧洲各国不同的设备商谈判。其实采购新设备比旧生产线没划算到哪里去,因为很多设备由于斯贝项目中途下马,一直拖到十多年后才应用上。

这不仅多花钱,估算8亿美元设备款的话,买罗罗旧生产线起码能省一半吧,而且还浪费了时间,时间很重要,因为随着时间的变化,国内外形势发生变化,是会直接导致项目成败的关键。

还有一个因素,罗罗公司后来依据斯贝还开发了“泰”涡扇发动机和SM1A、SM1C舰载燃气轮机等产品,如果罗罗之前把斯贝生产线折价处理给中方的话,那么他们要搞这些新产品,中方就很容易谈跟罗罗一起合作搞这些项目,中方人工费便宜,生产的零部件当然就便宜,而中方在期间哪怕打下手也能学到很多。考虑到国内当时的情况,当时不是很提倡搞对外合作经济的嘛?和罗罗在国内建个联合公司,专用于罗罗发动机的国内制造、维护,把利益让出去,把技术和产品拿进来。

高层关于由斯贝仿制工程带动中国航空加工生产技术的进步的思路没错,由于斯贝项目的确引进了一大批先进的设备和工艺,比如:涡喷13的涡轮叶片就是采用引进的无余量精铸技术,但是后来由于83年斯贝仿制工程下马,导致大批设备长期闲置。

中国在高科技领域一直以来采用的“项目牵引”研制模式,也是造成其后继无力的重要原因。在“项目牵引”的研制模式中,所有的分系统都依托于主装备项目而存在,主装备项目上马,其所需要的分系统设备也随之上马;主装备项目撤销,其所需要的分系统设备也随之撤销。)

  1979年下半年,分两批用英方提供毛料,制造出了4台发动机。同年11月,由中英双方共同在中国完成了150小时持久试车考核。

  1980年2月到5月,又在英国完成了高空模拟试车,零下40摄氏度条件下启动试车,以及5大部件的循环疲劳强度试验,结果都符合技术要求,中英双方代表签署了中国制造涡扇9发动机考核成功的文件,实现了合同规定的3年目标。

(原计划是3年完成使用英国材料,自主加工制造斯贝发动机,即机加工工序国产化全部通过。再用2年完成全部材料方面的国产化,即5年实现完全国产化。80年代斯贝项目下马时,完成的是第一阶段机加工国产化,后来卡脖子也主要是在材料国产化方面,斯贝上用到的80%的金属材料,以及全部的非金属材料都要中方自己研发。材料方面大家知道很难搞,即便知道了配方还需要知道工艺,这很多情况下就是个玄学。

比如越王勾践剑上镀的铬,这么多年了,专家都没法恢复其工艺,现代镀铬工艺是需要用电的,可2000多年的春秋战国时期怎么弄的呢?那能因此说现代的中国的技术比春秋战国时的中国技术落后吗?

又比如:中世纪的欧洲,商业共和国威尼斯保守了玻璃镜的制作工艺秘密长达100年,由于靠这个秘密,威尼斯吃了很丰厚的利润,为了长期保持这个秘密,威尼斯设立了严酷的法律,泄露这机密视同叛国。其实别的欧洲国家不是不知道怎么造玻璃镜,但是质量总是不如威尼斯造得好,镀银层很容易脱落而斑驳。最后法国收买了威尼斯的工匠才获取了这秘密工艺,其实很简单,镀银前要把玻璃给洗干净,因为人手上的油脂和其他杂质造成镀银层无法紧密贴合到玻璃上,可就这么个简单的工艺卡了其他欧洲国家100多年,但能因此说其他欧洲国家的工业比威尼斯落后100年?显然不是的。)

  到1980年6月,由冶金部、机械工业部、化工部和三机部所属74个厂、所承制的原材料、大型锻铸件和成品、附件1096项中,已有948项签订了协议,占总数的86.5%,其中金属材料已试制成功72.5%。斯贝第一期基本建设工程也于1983年底竣工验收。

  引进了电解加工、电子束焊、实验室控制、检测与测量、精铸、精锻等具有七十年代水平的新工艺、新技术。通过该机种的试制,工厂掌握了金属喷涂、真空热处理、管子轨迹焊、真空钎焊、数控弯管、大型机匣电解加工等13项具有世界水平的先进技术和软阴阳模成型、蠕动磨削等46项具有国内先进水平的工艺技术。

  西安航空发动机厂生产技术领导人李国富、曲光信、马世英等有计划地组织开展了技术攻关和零件试制工作。先后攻克了76项技术关键。其中钛合金热成型,经与航空工艺研究所合作,创造了比技术资料原定工艺更先进的独特工艺。

  西安航空发动机厂成立了以张立同(中国工程院院士)为核心的攻关团队,对引进的10项技术之一的熔模铸造技术进行攻关。1980年,用国产材料制造出了涡扇9低压一级空心导向无余量叶片,并得到实际应用。

一直有人说“斯贝工程中英国人给了全套技术,还派专家手把手教”,从看张立同院士的访谈里就可以知道并不是这么一回事,这个也可以解释了为啥斯贝项目在英方给了大批资料的情况下仿制进程还那么缓慢,当然也有由于安排仿制斯贝的主机厂430厂职工技术能力比较差的原因,本身又不像沈阳厂和贵州厂紧靠着发动机研究所,斯贝仿制进度大大拖延。原来应该3年结束的第一阶段即用英国胚料中国机加工和组装的斯贝发动机,被拖到了80年才实现,然后敲锣打鼓的宣布斯贝仿制工程胜利结束了?!!

(英方人员发现,中方技术人员大部分是受过苏联喷气式发动机装配训练的,但显然非常缺乏经验,一位翻译告诉他们,苏联专家只呆了两年就突然跑了,中国技术人员则刚刚学会一点俄语。

运来的斯贝喷气式发动机的零件有一万多个,光是分门别类地储藏起来就花了2个月时间,中方坚持按照他们的意见安排零件如何贮藏。

在零件的组装环节,中方工厂成立了数百人的工作队伍,分成了数个互相竞争的小组。小组的领导之间关系并不和睦,经常在会议上爆发争吵,而且也并不听从外国专家的意见。英国专家虽然广泛地参与具体工作,但在某些场合经常被有意识地排除在外。

据一位专家回忆“与他们的工人、工程师相处并不容易,除了语言障碍以外,总感觉空气中有无形的东西在隔着我们。他们的负责人跟我们谈话时脸会红,老是在远处用奇怪的目光注视这些远道而来的白种人,很多会议并不通知我们参加……”

一开始,各个工作小组士气高昂,争相赶进度,按照他们的想象和不严谨的翻译去进行组装工作,在报废了一台发动机以后,他们显然受到了上级的严厉批评。按惯例,频繁的政治学习会议被提到工作时间进行,组装工作整整停了一个月。

在工厂里,与英国技术人员接触最多的还是中方的翻译,拼命想从洋人口中套出点机密,中方技术人员则被禁止在工作之余与英方技术人员接触。据英国人回忆,后来这些翻译变成了技术工作的负责人,亲眼目睹他们在大会上靠前发言。

中国技术人员低估了斯贝发动机组装的难度,用苏联留下来的那一套工具和方法来工作,很快在更加精密的西方零件面前败下阵地来。进口西欧生产的机床和工具又用掉了数个月时间。

英国人原计划可以用5个月组装出第一台斯贝发动机,后来更改为7个月,实际上用了一年多的时间。)

斯贝项目83年下马后,其他配套项目也停了。斯贝仿制工程得到90年代初歼轰7服役的迫切需要才重新上马,其实当时是不是一定要搞重型歼轰机是值得商榷的,北方不需要远航程南方不需要大载弹量。换句话讲,斯贝发动机国产化的攻坚,真正应该从上世纪90年代初期算起。

1995年11月,斯贝发动机通过了150小时持久试车,国产化率达70%,此时已被正式命名为涡扇9型发动机。

1999年下半年,涡扇9发动机全面国产化工作启动。

2001年,涡扇9通过150小时工艺试车,国产化率达100%,并且,部分部件已经采用了我国的改进工艺。

2003年,涡扇9型发动机通过了技术鉴定。

斯贝该不该引进呢,如果仅仅从斯贝这个单一型号来说,不值的,引进的斯贝是相当贵的,因为只用于歼轰7一个型号,批量太小了,直接买发动机更划算。但是如果从通过引进斯贝的技术来提高当时中国的航发技术水平来说,是完全有必要的,但是斯贝仿制项目漫长的周期导致这个效果大打折扣。

为什么斯贝仿制工程在英方给了技术之后还拖延了那么长的时间才成功?除了让技术比较弱的单位负责仿制以外,另一个原因是英方实际只提供的部分资料,中方仍然需要进行大量的研发填补空缺资料,这里引用一下张立同院士的访谈来说明一下。

20世纪70年代初期,中国首次引进国外的发动机(斯贝发动机)技术,落户西安航空发动机厂。熔模铸造技术是引进的10项技术之一,实际上就是一本无余量铸件的工艺说明书。按说明书要求,几乎所有的材料都要采用国外的,而且都涉及到第三家专利,凭当时的国力不可能再买这些专利。我们提出全部用自行研制的材料替代,立即得到西安航空发动机厂当时的领导,包括马世英总师的支持。1980年,用我们自行研制的材料,制造出国产斯贝发动机低压一级空心导向无余量叶片,并得到实际应用。英国罗罗发动机公司将我们自行研制的叶片和相关材料带回英国进行检测鉴定。检测报告称:“中国制造的低压一级空心导向叶片质量与罗罗公司的相当,上店土型壳的高温抗蠕变性优于英国莫罗卡特的,熔模是高质量的。”这标志着中国的无余量熔模铸造技术得到国际认可。

——《张立同院士访谈》(《航空发动机》2008年6月)

造成斯贝仿制周期拖延过长的原因,我认为主要是3点:

1、斯贝没有放在技术水平较高的单位,这主要还是对当时中国航发研发和生产水平的低下认识不足,以为只要买来了专利和技术资料随便哪家单位都能很容易就仿制成功。由于当时斯贝工程落地的西安发动机厂技术力量薄弱,其进度比原计划落后一年多的时间,可即便如此。到了79年也完成了斯贝第一阶段的工作,所以这一条不是斯贝项目进度大幅拖延的主要原因。

实际上要仿制斯贝发动机这样的先进技术装备,不仅要选择技术力量最强的单位,而是要研究所和生产厂一起上,就是沈阳黎明厂和沈阳发动机研究所一起来,如果601和112不行,那也要贵州航空发动机研究所(代号:649所)和黎阳机械厂(460),这样既能加快斯贝的仿制速度,同时也能把斯贝的技术应用到中国现有的发动机项目当中去,这个也就是高层引进斯贝的主要目的。

2、斯贝发动机技术转让并非是通常人认为的所有与斯贝相关的技术转让,只是其中的10项技术诀窍的转让,可制造斯贝发动机所需要的技术何止这10项技术,是需要成百上千的技术,而这其中有不少就是第三方的技术和专利,特别是材料技术方面,而这些第三方技术和专利,罗罗公司自己都没有,即便是主合同里提到罗罗必须提供的10项技术诀窍的转让,也是用到了大量罗罗不提供的第三方技术和专利。基本上这些技术也是用于其它二代发动机中,可以说掌握了这些技术就基本掌握了西方二代喷气发动机生产技术,就把一般的西方二代发动机给仿个七七八八。

当时是尽管西安厂技术能力比较弱,但是到了79年也已经完成了斯贝工程的第一阶段,也就是机加工英国胚料可以造出斯贝了,这说明机加工没有问题了,问题出在了材料上,也就是第三方技术上,这些第三方技术显然是没有包括在罗罗的斯贝技术合同里的,但是基于当时中西蜜月期的情况,而且斯贝的关键技术都给卖了,其它的子技术应该更容易获得,也就是要掏钱买。可当时舍不得花钱,因为要花外汇买,总觉得这些材料技术可以自己研发出来。

3、就是80年代中间中断了10年,很关键的10年,因为过了这10年后即便重新上马了斯贝工程,因为与西方蜜月期的结束,很多难题人家不再教了,即便花钱人家也不卖了,一个个难题去硬啃太难了。

这些第三方的技术,我想如果当时80年代能自己比较快研制出来的就自己研制,短时间搞不定的还是掏钱吧。趁着还处在与西方蜜月期的时候,可以花些钱比较容易地搞到技术,就少买点小汽车和高级奢侈品吧(所谓没钱的80年代我国共进口汽车97.9万辆(含全套散件),约合150亿美元。仅仅1985年一年就进口了4.7亿美元小汽车,电视及音响进口金额为15.9亿美元,进口家电(不含电视及音响)4.58亿美元,居然香烟进口都花了6.5亿。《对外贸易统计资料汇编1950-1989》),总比卡一点就卡住了整个斯贝的国产化要好,总比过了蜜月期再花上百倍代价去搞要好得多,还耽误了斯贝技术推广和应用,这才是大头呢。

还有人说涡扇9在吃透了斯贝发动机技术后,进行了改进,性能大幅提升。其实并没有,基本上原来斯贝发动机是啥样,后来涡扇9一直就是啥样,因为负责生产涡扇9的西安发动机厂只是个生产厂,并没有技术力量对其大幅改进。

点评斯贝和涡扇6的过程:

回顾斯贝进入中国的历程,中国最早关注斯贝是打算参考了搞自己的涡扇6,而涡扇6是用于指标超高的歼9,可根据当时中国国内的技术水平,歼9根本就搞不出来,涡扇6也是同样的情况,不能拿着台架数据来说事,历史上80年代开始的昆仑和太行的漫长的研发过程说明了设计能力薄弱。

接着对斯贝感兴趣是要搞歼11和歼13,这两者是有继承关系的,都是既要高机动性又要有截击性还要有对地攻击能力的全能机。如果要求没有那么高的话,也就是说对于新机侧重一方面的话,用现有的涡喷6和涡喷7也是可以搞搞的,双发涡喷7的歼8做截击机,双发涡喷6的战斗机做格斗和攻击机,除了航程短点也没啥大问题。

可一定要那么高的性能话是靠斯贝发动机肯定不行,尤其是后来把歼13的机动性提高到对标F16的三代机水平,作为二代发动机的斯贝就更加够不上了。这就是技术人员反对的原因,但是高层考虑的是以斯贝引进为抓手,来提升当时中国航发技术的整体水平。双方站的层次不同,看问题的角度不同,处理的措施当然不同。

我认为高层这个想法没错,错得是后面的执行:

一、没有让当时国内航发研发水平最高的沈阳发动机所和112来进行斯贝的仿制,而把工程移往了技术比较落后的西安发动机厂,这是造成斯贝仿制进度拖延的一大原因。

二、在斯贝仿制工程第一阶段完场后,没有再接再厉进行第二阶段工程,而是下马了。这个中断造成了后来有很多技术问题没有及时被发现,等发现时国际形势发生了变化,造成获取这些技术的成本和时间大幅增加。

三、在当时歼轰7前途不明的情况下,没有充分开拓斯贝发动机的其它应用范围和市场,这个既造成了很大的浪费,也造成了斯贝中途下马的根本原因,当然它实际上也是跟西安厂的落后的技术能力相关,因为西安厂只是生产厂,不像其他单位背靠着航发研究所有足够的技术力量可以修改斯贝发动机以适应不同的应用范围。我举几个例子:

1、当时已经用斯贝改装的轰6I已经试飞成功了,试验下来性能比原来的轰6大幅增长,尽管斯贝的价格比涡喷8贵2倍,可从油耗和寿命综合考虑,用斯贝代替涡喷8完全划算。而当时轰6刚刚开始批量生产,后来到现在的全部产量超过200架,就算轰6只配4台斯贝发动机,不考虑服役期中途替换备用发动机的情况,也要800台以上的需求。这是很大的市场了,就是全世界斯贝的各种型号不过卖出去5000台而已。

2、当时国家在搞经济建设,全国各地都缺电,如果能以斯贝为基础搞一款燃气轮机(动力/发电)肯定应用范围很广。事实上也不能说当时西安厂没有搞过斯贝的燃气轮机,可是性能太差了,WS9G1A燃气轮机输出功率仅为6700马力。英国倒是愿意提供斯贝的舰载燃气轮机改型,海斯贝,SM-1A,大约17300马力,但是海军当时可以买到更好的美国的LM2500,就没要英国的海斯贝。可到了90年代后美国断供LM2500,海军重新提搞舰载斯贝燃气轮机,其功率也仅为10000马力。而英国在73年设计的斯贝工业燃气轮机,输出功率为19000马力,后来的SM1CR更是达到了30000马力。

至于说如果让沈阳发动机所来搞斯贝的仿制工程(我这里说的是让沈发所即606所而不是光黎明厂410厂来主导斯贝的仿制工程,是因为斯贝的技术水平远比当时中国的航发水平高,光由生产厂来搞,技术力量不够,而且也没法充分把这些技术应用到其他发动机和领域当中去),那原来沈发所搞的涡扇6怎么办,我说涡扇6不搞了,涡扇6离真正成熟还非常遥远,靠那几年突击根本没法搞成。

经常有人把涡扇6跟运10相提并论,而运10跟涡扇6的情况完全不同,运10的完善度高得多,而且运10和涡扇6研发的难度也不同,研发飞机要比研发大推力发动机难度低不少,还有运10是参考仿制,涡扇6算是全新研发,这方面也是有差别的。

更重要的是,事实证明运10完善度高于涡扇6,它们所处的阶段不同,直接说,如果运10在项目早期就停下来的话,我也会认为当时中国没有研发运10这样级别大飞机的能力,我也会反对搞运10,但是事实上证明当时中国有能力搞运10,运10当时已经开始了试飞,试飞对于飞机研发工作来说来说已经是进入后期阶段了,而且从运10试飞的情况看很好,并没有颠覆性的错误和技术难题。

简单来说,涡扇6是脱离了当时中国的实际,而运10是符合当时中国的实际。反对运10的人比较精分,一边以运10落后为由要下马,一边又拿印度盲目追求先进性而脱离本国实际的阿琼坦克和LCA战斗机项目来类比运10,一会儿说运10太落后,一会儿又说运10太先进了,典型的自相矛盾。

有人拿印度的阿琼和LCA比运10,可事实上运10与它们完全相反,它们是脱离印度的实际,而运10恰恰是没有脱离当时中国的实际,运10研制成功就是证明。阿琼和LCA开始搞得时候,都是追踪当时先进的技术,而运10并没有以当时最先进的大飞机为目标,只是参考当时已经稍显落后的波音707,而波音707是50年代末的技术,所以中国能在10年内从无到有搞出运10,而印度的阿琼和LCA的项目拖拖拉拉30多年。

就拿运10的配套发动机涡扇8的完成度来说,涡扇6那24小时的持久试车时间与之相比,进度相差了十万八千里。更重要的是涡扇8是仿制,仿制的原型JT3D发动机是非常成熟的产品,涡扇8只要按照原型做即可,而涡扇6是自主设计的产品,设计水平又差,这两者需要的试验量差远了。

1976年第一轮涡扇8发动机通过300小时台架长期试车。

1977年10月12日进入第二轮1000小时长试。至1979年3月17日累计运转681小时22分。在发动机试车加速过程中,由于1只二级风扇叶片从根部断裂,发动机修复后,作专题试车用。

工厂决定将第二轮第二台涡扇8发动机作1000小时台架试车。至1979年7月30日完成1000小时长试,发动机累计工作时间为1146小时。

1979年10月8日开始150小时适航性试车,11月19日结束,长试时间177小时,累计工作为187小时。

1982年4月27日,市航办批准装有国产涡扇8发动机的波音707飞机升空试飞。1982年4月28日~10月12日顺利地完成试飞大纲规定的地面及飞行试验项目,共计8个起落、飞行21小时46分,地面开车11小时05分。测试结果均符合设计要求,涡扇8被批准可以实际装机使用。

在1983年6月涡扇8发动机通过技术鉴定,可以进行批量生产。

同时涡扇8的试验机生产了3批次12台,而涡扇6只生产了2台,加上涡扇6G不过3台。

反观涡扇6项目,就当时完善度最高的涡扇6来说,尽管说是要进行试飞了,可这个试飞不是装机试飞,而是由于当时没有地面高空台的变通手段,就是装在轰6改装的飞行台上试车,这个实际上仍是属于试车的范围,离真正装机试飞还很远。

尽管涡扇6G台架试车的指标很好看,但是没人敢把它装上飞机试飞,别说没试飞过,就是定型了又如何,后来的昆仑发动机毛病多到了,即便定型了都没人敢用,宁愿用指标更低的涡喷13。当时涡扇6只做过24小时的持久试车,涡扇6G那参数更只是在试车时测到的,连持久性试车都还没做。

就是涡扇6也从没有做过高空台测试,当时中国也没有地面高空台能用于测试,尽管能用轰6飞行台来模拟高空台,可轰6也顶多只能试验0.88M高亚音速和1.2万米左右高度的状态,而涡扇6是要做战斗机动力的,它需要试验的范围广的多,先不说它没经历过轰6飞行台的高空试验,即便经历过轰6飞行台也是不够的,还有很多指标没法获得验证。总之它要能实用要远比之前投入大得多。日本的大推力发动机也是这样,台架试验数据很好看,但是它真要装机不定是N多年之后的事情了。

我觉得当时涡扇6下马没错,因为涡扇6下马后不久又有同规格大推的涡扇10上马,即便要死磕也该拿涡扇10来磕,好歹涡扇10不仅更先进而且其中的关键部分是仿制的,这个就避免了一部分设计问题,此外涡扇10毕竟比涡扇6先进,要死磕也拿先进的来磕。

如果涡扇6一直坚持下去,当然也是能出成果的,同时也能总结出很多经验用于以后的发动机研发,毕竟其他发动机大国的经验和技术不是与生俱来的,他们也是这么烧出来的,可问题是那要N多年以后的事了,就如同太行多少年都不太行,可终于坚持到行了,那之后其它发动机的研发之路就顺多了,但当时用什么呀,涡喷6涡喷7都用了快30多年了,没新发动机就没新飞机。

下马了涡扇6之后的83年,606所的涡扇6团队又马不停蹄地上马了昆仑发动机,但是涡扇6的总师吴大观没有参加,同时吴大观也反对和不看好昆仑发动机的研发计划,因为当时团队没能力搞创新,都没搞清楚设计原理,又不愿意拿成熟发动机仿制,可偏要拿着几款不同发动机的结构硬拼凑出一个全新发动机,这就不奇怪昆仑发动机后来研发之路为啥那么崎岖。

昆仑发动机是选用了涡喷13发动机的3级低压压气机和缩小的"斯贝"发动机前7级高压压气机的叶片造型,后面的 燃烧室、高低压涡轮和加力燃烧室等部件是根据涡扇6以及涡喷15等发动机的经验设计的。

乖乖,真的是“博采众长”哦,别说当时中国这样一个发动机研发弱国,就是其它美英苏这样的发动机研发强国也不敢这么干,按自己熟悉的一贯的流派设计要容易得多,把不同国家不同流派的发动机部件拼凑在一起,这要能稳定运行才怪呢,要调理好它们真是费老大劲了,想想就头大,典型的吃力不讨好。在昆仑发动机研制过程中,高低压压气机的不匹配果然成为最大的一道难关。

昆仑发动机的涡轮采用斯贝工程引进的无余量精铸技术,所以涡轮技术提高一个台阶,仿制国外二代中推发动机是有技术基础的。如果当时不瞎搞创新,而是老老实实仿制J52这样很成熟的二代发动机,加上加力段就是美国普惠公司推荐给超7的发动机PW1216,技术与三代比不算先进,但是比当时中国现有的发动机(涡喷7涡喷13)更好,与昆仑发动机技术相当,都算是二代末涡喷发动机,参数也相当,但稳定性和成熟性差远了,远远好于大杂烩的昆仑发动机,不会像昆仑发动机一样,即便废了九牛二虎之力定型了,可都没人敢用。按照成熟发动机仿制能很快出成果,先熟读唐诗三百首嘛,等仿熟了再逐步的改进,看起来慢,其实每一步都很稳,难度也不高,进度其实很快。

对于项目情况最了解的是相关研发者,与运10研发组后来一直为运10的中断喊冤不同,涡扇6的总师吴大观自己都认为当时搞涡扇6是脱离了中国技术实际。后来吴大观总结了关于涡扇6的教训5条。

1、在上世纪60年代初研制涡扇6,脱离了中国的技术实际。

2、涡扇6的创新,是冒险而不可靠的创新。

3、把大量时间粍费在部院分合、厂所分合方面,研制型号时上时下,一而再、再而三地转移,而沒有适时地形成自己的研制加工力量。

4、国家没有稳定、长远的发动机发展规划和足够的经费。

5、当时航空工业部管理机构习惯于仿制。

总听到有人说,当时中国的生产技术能力落后,设计师能设计的出来,但造不出来,其他领域可能是这样,但是在航发领域,当时中国航发设计能力还真不比生产能力好,当时中国仿制一款发动机也许能仿制出来,依葫芦画瓢还行,但是要完全重新设计而不是拼凑的一款新的发动机就不行了,根源在于当时中国的航发研发人员对航发的很多原理没搞清楚。

胡克博士回忆录里记载的帮中方解决航发技术难题的事情,胡克博士说的是他运用的是在学校里学习的知识,而这些在英国当做常识在学校进行教授的知识或者经验,在几十年后中方技术人员居然不知道,更不要说运用到实际当中去,这说明了英国作为老牌工业国的技术底蕴,在胡克博士上学的时候还没有喷气发动机呢,肯定是英国的科技人员在其他工业应用领域里发现了这些问题,并进行分析和总结出相应的设计原则,并能被运用到新的喷气发动机领域中,这方面中方技术人员缺少的知识太多了。

同样英国研发发动机只要几年时间,而中方要搞就要花多得多的时间和精力,因为人家能预先就回避掉各种坑,因为这些坑人家之前都踩过了,不会再踩了,而中方却很可能就掉进这些坑,还好久爬不上来,这就是缺课太多了,要补课。

就比如:涡扇6在试车时,冒出了各种问题,最主要的问题就是高低压不匹配。这个是最根本的问题,这说明连基本的原理都没有搞清楚。其实在中国之后研制的发动机里有好些都有高低压不匹配的问题,昆仑有,早期的涡扇10也有。这些高低压不匹配问题都困扰了当时的研发者很长的时间,而之前的涡喷1、红旗2、涡扇5由于都是放大缩小或者是改进,都没有触碰到这些个问题。

而不论是西方还是苏联的发动机研发都没有爆出有这样的问题,那说明人家早就解决了这个问题,知道如何设计让高低压之间匹配。这些也许是一段经验公式,也许是一张纸就可以说清楚的理论,也许是某种特殊的实证方法,总之人家能有办法解决,但中国设计人员就是不知道,这个是设计理论问题而不是工业技术水平问题。为啥昆仑的结构是拼凑,早期涡扇10也是拼凑的而不是自己设计,非不为而是不能也,因为做不到,因为不会设计,没有掌握相关的设计理论和技巧,只能拿已有的产品进行东拼西凑。

这个时候有没有老师带和自己摸索差别就大了,有老师教的话,也许就是几句话的事情。而自己摸索的话,一个坎也许就是好几年,甚至几十年的时间。当然这个一般情况下,人家是不教的,英国人就说了,只卖苹果,不卖苹果树,他们可以告诉中国人如何生产斯贝发动机,可如何设计出斯贝,他们是不说的。这个是可遇不可求的,这得到苏联崩溃后的混乱时期,有这个机会。中方想请英方专家,帮助解决涡扇6的技术问题,英方不愿意,中方建议与英方合作,把斯贝推力增加20%,也被英方干脆的回绝。

如果没有老师教,那就得参考其他各家的产品,看看人家为啥这么设计,反推回去搞明白所以然,才能自主运用,这个就是常说的吃透,这个就得花时间和精力,我说当时6-70年代中国应该尽量以仿制和改进为主,先别想着自主搞全新发动机研发,机型也应以小推和中推为主,简单来说就是把涡喷6和涡喷7给吃透给改好。

70年代末80年代初中国的科研人员在吃透了涡喷7之后,在涡喷7甲的叶片上做了修改,使得涡喷7甲新改型的喘振裕度比新的涡喷13还好,要知道涡喷7及其原型苏联的R11最大的问题就是喘振裕度低,在飞机的急剧机动下,发动机容易停车,苏联人怎么改都没改好,最后增加压缩机级数改成R13了事,而这个难题给中国科研人员解决了,只是有点晚,涡喷13都出来了,不过中方研制单位还是靠这个吃了好多的利润,当时80年代正好是两伊战争,每年该所出口100多台涡喷7甲,苏式发动机寿命真是比较短,因为涡喷7甲的叶片是钢制的,而涡喷13是钛制的,出口价格上两者是一样的,尺寸相当可以互换,可成本就差多了。

甚至到现在新世纪了,涡喷7甲这样一款老爷发动机还能发挥余热,用于高空无人侦察机无侦7的动力,无侦7巡航高度在18000米以上,飞行高度高,看得远,也让对方拦截机望机兴叹,由于普通涡扇发动机最佳巡航高度只有万米左右,而涡喷发动机有效工作高度可达2万米以上,中国现在把精力都用在开发新款涡扇发动机上,手里没有合适的新涡喷发动机,只能让涡喷7甲这个老将先顶上。

要说当时中国能接触到的喷气发动机还是不少,苏联就给了不少,给了涡喷8,涡喷6,涡喷7等,这个比法国的条件还好,涡喷8的原型AM-3,中国很嫌弃,可法国都眼馋要去偷。即便是中苏吵架后,其实还是可以从友好国家那里接触到,比如:朝鲜和叙利亚早就拿到了米格21MF就是中国后来的歼7III,歼7III本身不重要,但是其子系统很重要,朝鲜与中国的关系就不说了,就说叙利亚,第三次中东战争中,中国可是卖血援助叙利亚,战后向叙利亚索要些回报应该不难吧,即便有苏联顾问盯着,整机搞不到,零部件包括图纸还是可以搞到的。

至于西方国家,尽管对中国也封锁,但还是有很多漏洞的。

首先中英就是有香港这个利益相关点,英国的各项民用发动机其实对中国开放的,而5-70年代,很多航发是军用民用互相串的,买民用发动机也能淘到宝,而且很多英国的过时发动机对于中国来说也是个宝。然后美国的航发已经超越了英国,在越南战场上,可以捡到J52,J57,J75,J79,J85,TF30等等,从小推到中推再到大推,简直要啥有啥。

当时中国航发研究所把心思主要放在研发新机上,对于已有型号的改进并不是很关心,涡喷6甲就是生产厂搞得,涡喷6乙一直到到歼12下马都没有交付,涡喷6丙也是。其实就当时中国航发研发的技术水平来说,还是先做好仿制和改进更稳妥,先别想着研发新发动机。其实能把在战场上捡到的发动机和购买来的发动机仿制好的话,也是相当不错了,绝对比研发全新的涡扇6对中国航发工业提升的效果大得多。

至于说不搞涡扇6,当时中国的三代机用什么发动机,我说三代机不一定非要用大推力发动机,很多三代机都没有用大推发动机,台风阵风鹰狮都是用的是中推。

什么是三代机的特征?是三代发动机?是静不稳定性?是电传操控?其实都不是,三代机的特征就是注重跨音速机动性。早期F15也就有个三代发动机,静不稳定性没有,电传操控系统没有,连边条和前缘机动襟翼都没有,但是这个不影响它成为三代机中机动性最好的那一种。法国的三代机幻影2000的发动机,早期的M53 只有推比5.9 左右,推力只有8.5 吨。直到80 年代定型的M53P2,推比才达到6.5,推力达到9.8 吨。

如果80年代初的歼8II不是简单的把歼8的机头改成两侧进气,而是推翻重做,参考F15的气动布局,使用中斜角三角翼,缩短机身,没有的部件暂时先用老型号,以后再换新的,涡喷13最后的推比到6左右,推力7.3吨,如果是双发中型战斗机的话, 整机推比是可以到1左右(早期歼10的起飞推比还没有歼8II高),如果是换装PW1216,整机推比更是远超过1,这样可以搞一款小F15。在歼10出现前,这样的歼8II先可以顶上十几年,发动机有着落的话,即便推翻重新设计,设计时间也不会比只改机头长很多,比如歼8和歼12都只花了3-5年,甚至在歼10出来后,歼8II仍然有存在的价值。

如果一定要用大推的话,可以考虑斯贝的改进型或者是R29(涡喷15),当时涡喷15的仿制是中国当时的技术可以搞定的。仿制R29成功后还可以改不同的改进,比如改涡扇发动机,不想仿制也可以到前苏联去买。

当然斯贝改进型和涡喷15里面,我是更倾向于斯贝改进型,因为毕竟有仿制的基础资料,而且斯贝的技术要比R29更先进,推进斯贝仿制工程对中国航发生产技术有很大的促进作用。此外当时涡扇比涡喷更有前途,涡扇更省油,涡喷基本要比涡扇多耗油20%。我这里提到的斯贝改进型是现有的型号,我认为当时中国的技术还没能力自己改人家的大推发动机,只能参考已有的型号改。

这个路线图是我提到过的斯贝的最大推力潜力里讲到的,先完全仿制成功斯贝发动机,然后搞来TF41的图纸仿制。TF41的图纸罗罗公司肯定有,而且罗罗公司对其非常熟悉,因为他们用它改了工业燃气轮机。从罗罗公司手里搞来TF41的图纸并不难,罗罗是不愿意花精力帮中方改斯贝202,但是不花精力额外赚一笔有什么不可以?然后给TF41配上加力段,最后加上斯贝205的鸡血模式,这样就得到一款常规加力推力11.5吨,短暂鸡血模式13.5吨,鸡血推比超过7的准三代大推力发动机。想来这个用于三代机也是够的,毕竟法国人用推比只有6.5的M53发动机也能搞出三代机幻影2000。



相当关于斯贝发动机要不要引进的问题,我的意见是要引进。可以看出当时高层执意要引进斯贝发动机的目的之一就是要提升当时中国落后的技术

其实歼9还次点,主要是要歼13,



斯贝202,最大推力军用发动机,

在斯贝项目双方商谈过程中其他各方面对于斯贝项目交易的态度情况变化。

关于英国方面对于中方购买军用斯贝发动机的态度一直就是赞同的,因为当时英国尤其是罗罗糟糕的经济状况需要来自于中国的生意,其中回绝中方的购买意向仅仅是碍于巴统的限制。

英国5-60年代国力逐步衰落,多个航发公司逐步被并入罗罗公司,以求抱团取暖。罗罗公司在60年代末开始了雄心勃勃的RB211超大型三转子涡扇发动机的研发,这是第一种大型三转子涡扇发动机,其优点是推力超大,效率高,一台顶当时的两台JT3D或者JT8D之类的民用涡扇发动机,由此带来的省油的优势,其油耗率甚至跟十多年后的第三代经典涡扇发动机CFM56不相上下。

但是由此带来的结构复杂和研发难度高的问题,由于研发难度超乎想象,导致研发费用超支和研发进度拖延,原来罗罗公司只预计研发RB211的研发费是7000万英镑,等项目完成时花了5.5亿美元约合2.75亿英镑,最终在1970年导致罗罗公司破产。

由于罗罗公司是英国著名民族企业,而且当时是英国工党政府,所以英国政府就国有化了罗罗公司,国有化罗罗公司后仍然坚持进行RB211的研发,可如流水般的开支让后来的英国保守党政府也吃不消(当时工党已经下野了),不断的敦促罗罗公司多搞外贸,以弥补损失。

在1973年3月,罗罗公司总裁基思(Kenneth Keith)首次访华时,中方再次明确提出引进“斯贝MK202”型发动机。

1973年3月底,英国保守党政府正式转告白宫,准备售华“斯贝MK202”型军用涡轮风扇发动机,并提供仿制技术及零件,希望美国不要设阻。

就此,英国首相希思(Edward Heath)致函尼克松表示,“英方此举不伤害英美共同政治安全利益,且符合两国对华政策基调”。 英方认为,即便不出售该型发动机,预计中国也仅需数年便能造出军用涡扇发动机,请求美国及“巴统”予以批准。

(也许是英方听到的关于涡扇6的风声,或者干脆中方让英方看过了涡扇6,反正英国人认为有这么一回事,至于涡扇6能不能成功是另外一回事,英国人不管心里认不认为涡扇6能成,但是在为了做斯贝这笔生意的时候,肯定一口咬定中国有能力研发大推力发动机。)

基辛格认为,英国此举可行,但美国决策层因售华发动机带有加力燃烧室存有异议,建议组建美英联合委员会,探讨是否允许在售华发动机内安装军用加力燃烧室。基辛格劝英方暂不要急于求成,等候美国高层辩论结果。 基辛格强调,目前“巴统”还不允许对共产党国家出售军用发动机此类极敏感装备,英国售华发动机事关西方世界对华技术装备转让政策的整体性调整。

基于尼克松总统的最终决策,1973年7月6日基辛格私下表态,“目前最热门的就是罗罗公司对华航空发动机的输出,现行‘巴统’机制下,美国没有办法完全赞同该项军售,但美国正积极同英国协商,改变国内及‘巴统’就这次军售的反对。美国可能会考虑在‘巴统’内部反对这次军售,但请中国不要误解,我们只是表面上反对。将来,美中一旦构建新的军事联系机制,军售这些问题都容易处理。”

1973年7月17日总统国家安全事务副助理斯考克罗夫特向中国驻美联络处副主任韩叙指出,美国在“巴统”内部不得不反对售华“斯贝”,但美方真正措施是建议英国绕开“巴统”,尽快对华转让“斯贝”,希望中方不要误解。

1973年12月11日,罗罗公司总裁基斯再次赴华启动中英谈判。至于如何应对“巴统”内部反对意见,希思政府及后任威尔逊(Harold Wilson)政府均采取绕开“巴统”、利用“总体例外程序”实现对华军售的策略。其间,英方仅派特使至美欧主要国家告知对华军售情况,但并不征求各方意见。

经过艰苦谈判,1975年12月12日,中英双方在北京正式签订对华转让“斯贝MK202”型军用发动机及其仿制生产技术合同。



原来我认为在中国引进斯贝MK202时,沈阳黎明所表达了强烈的反对,因为这将显然对沈阳黎明所正在发展的涡扇6发动机造成强烈的冲击。然而实际上却是两款发动机不是一个体量,按如今的划分,涡扇6是12吨推力涡扇发动机,而斯贝MK202却是10吨推力发动机,搭配装机对象不可能相同。此外由于涡扇6完成度很低,研发中碰到重重困难,发展斯贝远比搞涡扇6靠谱的多。对于运10我是支持的,但对于涡扇6我是反对的,因为完成涡扇6工程的耗费将远远超过运10的费用。在当时来说,发展涡扇6已经超过了当时的国力,而且涡扇6总体结构已经落后了。

一般认为斯贝是不适合做高速战斗机的动力,因为其由涵道比比较大,高空高速的推力连涡喷7都不如。当然其作为中低空用途的格斗战斗机或者战轰机还是不错的,推力大,还省油。然而涡扇6的涵道比比斯贝还大,那即便涡扇6研制出来了都不适合做歼9的动力,歼9的那些超高的指标,靠涡扇6根本别指望达到的,更不要说涡扇6的研制是路漫漫其修远,当初想研制大推力涡扇发动机当做歼9的动力根本是步子太大了。

要达到歼9的指标,当时根本就不能用涡扇发动机,当时军用涡扇发动机才是个新事物。当时主流战斗机都是用涡喷发动机,歼9要用涡喷发动机才有可能达到那超高的指标,这么高推力的涡喷发动机自己研制不现实,中国当时有能力搞的是对已有发动机进行一定摸索改进,或者对搞到手的原型进行仿制,而自研顶多是中推涡喷发动机,总说当时中国的工业技术落后,其实当时中国的设计能力更加落后,很多基本原理没有搞清楚。有原型参考的情况下,还能利用已有引进的技术进行仿制,能搞出一点东西,如果纯粹自己搞研发很吃力,最多就是研发中推发动机开始zhupower:另一种航空发动机的发展路径(以英法为师)。而当时可能接触的大推力涡喷发动机,只有米格23的动力R29,而中国可能接触R29的时期要到70年代下半期。

如果歼9不考虑达到那么高指标的话,倒是有另一款大推力涡扇发动机可能,涡扇6跟另外一款发动机RM8很像,都是12吨推力,涵道比都很大。巧的是RM8后来用于配的瑞典SAAB37雷式战斗机跟歼9的最后形态也很像,SAAB37雷式战斗机最高速度只有2M(我怀疑是什么条件下),飞行高度1.85万米,最主要突出优点是起降距离很短只有500米,这方面对比其他二代机就很突出了,减少一半以上,其他参数对比别的二代机都很一般。SAAB37很早就首飞了在1967年,那个时候还处于歼9计划的早期,歼9完全可以参考其外形。而RM8其实是美国民用涡扇发动机JT8D发动机加上了加力后燃器而成,而JT8D涡扇发动机又是涡喷发动机J52的涡扇改型,而J52是攻击机A4和A6的动力。

RM8相对于斯贝的优点是,第一很容易搞到参考物,这个对于仿制来说少了很多麻烦。斯贝的引进是一种特殊情况,连中国人自己都没有想到能引进军用型斯贝,最开始也是提出引进斯贝民用型自己配加力后燃段,而JT8D是民用涡扇发动机,J52主要安装的机型A4和A6,A4卖的到处都是,而且在越南战争中,中国打下了不少A6,残骸就捡到不少J52,从中可以选出品相好的几台。

其二是技术水平低。J52本身为一代涡喷发动机,在掌握斯贝技术后,仿制不是问题。

其三是用途很广泛,不仅可以JT8D+加力后燃段取代大推力涡扇发动机涡扇6,还可以仿制JT8D当做运输机和轰炸机的动力,比如装双发JT8D的轰6I比用4台斯贝发动机便宜多了,斯贝发动机可是相当昂贵的,一台二代发动机仅仅比三代发动机便宜一点点。还可以配用给运10的动力,JT8D是10吨级发动机,而JT3D是8吨级发动机,当然JT3D也可以改,但现实中最大推力型号JT3D-7p为9.3吨,比JT8D还稍微差一点,JT8D的推力比涡扇8JT3D大20%,使用JT8D的仿制品的话,可以把运10改进到150吨级40吨载重的大飞机。还有J52+加力后燃段远优于R11R13,即后来历史上的PW1216,美国普惠公司在搞超级7时推荐过,即J52+涡喷13的加力段,推力为7600公斤,推比6.6,尽管PW1216的推力与涡喷13B的最大推力相差不大,但是推比大得多,增压比大于涡喷13,发展潜力大于涡喷13,J52的可靠性远优于涡喷13,有数据J52的寿命达到8000小时,当然这个主要是因为J52是不带后加力段的原因,加上加力段后这寿命要大幅下降,但肯定远比当时涡喷13的600小时要强,同样是不带后加力段的涡喷8发动机,78年才500小时,82年后才达到800小时。

2、为啥斯贝工程进度大大拖延

仿制斯贝合同的总体目标为:一是在3年内,我国用英国材料、毛坯、成品和附件复制出与英国同等质量水平的发动机;二是在5年内,用国产材料、毛坯、成品和附件复制出符合上述要求的发动机。在合同实施期间,英方有义务通过培训、派出专家帮助我方解决问题、掌握技术。

可问题是:到了82年项目下马的时候,只做到了第一个目标,就是用英国材料,中方机加工生产出合格的斯贝发动机。而第二个目标用中国材料生产斯贝发动机,是在90年代重新上马后才完成的。

由于沈阳黎明发动机厂当时需要研制涡扇6,斯贝国内落地厂商不得不从技术最强的沈阳黎明发动机厂(也是涡扇6的研发生产机构)转移到阻力较低的西安飞机发动机厂,但是西安飞机发动机厂当时技术水平远低于黎明发动机厂,导致仿制工作进度大大拖延。

其次就是罗罗公司尽管给了中方他们所掌握的关于斯贝发动机的资料,但是斯贝发动机本身涉及很多第三方的专利和技术,罗罗公司是没法提供的。

原计划可以用5个月组装出第一台斯贝发动机,后来更改为7个月,实际上用了一年多的时间。按照合同应该在85年包学包会,实现年生产120台斯贝,满负荷400套叶片的能力。80年送往英国测试的国产斯贝,是用英国毛胚材料机加工的,最重要的材料问题却被绕过。

但是在83年宣布完成阶段成果后,就立即下马了国产化,等90年代重新上马时发现英国当时并没有给全高温涡轮叶片的工艺文件,那个时候由于国际形势变化,再寻找英国人时,他们就推三阻四,不是借机要高价,就是干脆说是第三方的专利。

斯贝项目如果沈阳黎明所不反对,而放在最初设定的沈阳黎明发动机厂的话,国产化进度要快得多。

因为沈阳黎明所在69-73年就一直琢磨仿制斯贝民用版,当然这个是没有英方授权和技术支持的,然后在仿制的斯贝民用版的基础上自己加上加力段作为歼11的动力。斯贝的军用版就是在民用版上做小的改动后,加上了加力燃烧段而成的。

这个歼11不是后来的仿制苏27的歼11,而是70年代初沈飞参考法国幻影F1设计的歼击轰炸机,当然原版幻影F1的发动机推力太低,所以打算用斯贝换上增加推力来提高飞行性能,巧合的是,幻影F1的改进之一就有换斯贝的,只是由于没有客户作罢。沈阳黎明发动机厂本来就是搞喷气发动机的,又有山寨斯贝的黑历史,搞起斯贝项目来肯定比毫无基础的西安厂要拿手和迅速的多。

斯贝项目在70年代算是花费巨大的,据说花了5亿英镑,相当于10亿美元。可直接跟斯贝相关的只有不到1亿英镑,其他零零碎碎的是配套引进的西方先进设备,有不少是根据罗罗专家的意见采购的欧洲各国的机床和设备。这个让先前抵制斯贝的沈阳黎明发动机厂后悔的不行,洋落都让不名一文的小字辈给捡了。而接手的西安厂由于毫无基础,让这些花了大价钱的机器设备闲置了很久,甚至在露天放了好几年。如果这些设备被沈阳黎明发动机厂运用的话,毫无疑问可以大大推进当时中国的发动机技术的发展,因为沈阳可不仅只有涡扇6一个项目。

还有一个拖延的原因是:原本英国人是想让中国直接买下斯贝生产线,可他们嫌弃是二手货不划算,没要。然后拿着罗罗专家开的设备清单,满欧洲的找设备生产商谈判,这个多花钱就算了,还大大拖延的时间,谈判需要时间,设备调试也需要时间。这还造成一个问题:由于斯贝的生产线仍然在英国,英国后来完全可以脱离开中方开发斯贝的派生型。罗罗公司后来通过斯贝的改进派生出“泰”式涡扇发动机,还派生出SM-1系类燃气轮机,这些型号的开发都脱离开中方的。可如果中方购买了英方斯贝旧生产线,那么英方要开发这些型号,就得跟中方合作,从中方订购相关的零部件,这样既加快了斯贝的仿制,而且对于学习新的知识也是有利的,对已英方来说也有好处,成本低多了,竞争力强了。



至于英国人如何在之前的发动机包括斯贝上解决高低压流量匹配的问题,有可能是经验公式,还可能是什么实证方式,毕竟以英国老牌的工业国,应该见过类似的案例的,到一个目标可能的路有很多条。

3、斯贝工程为啥在80年代会停顿?

斯贝工程在80年代停顿是因为没有需求,在引进前军方被外国公司公布的华丽的参数亮花了眼,急不可耐的引进要用于战斗机的动力。可真正拿到斯贝的详细参数才发觉问题,由于斯贝202是由民用发动机改进而来,其低空中空性能不错,推力大,油耗小,但是反过来斯贝的高空高速性能差,高空高速推力还不如涡喷7。

这个罗罗公司在推广斯贝的时候肯定拣好的说,隐瞒了斯贝不利的因素,但是也说明引进前,中方对斯贝调查不够,反正引进回来后,斯贝一下子就从香饽饽变成了童养媳,所有的战斗机设计师都不待见它。

也就不强调高空高速性能的歼轰7采用了斯贝202,可轰7当时的命运也岌岌可危,不知道啥时候会被下马。所以一下子斯贝的市场就变小了,有需求的话斯贝项目是不会停的。



4、如何开拓斯贝的市场

斯贝在英方生产了4-5000台,真正用于军用的只有1/10,大部分都用于了民用和燃机。

斯贝的潜在需求其实不少的,准战略轰炸机轰6I及各种变型(轰6I下马是因为斯贝太贵了,可如果能国产斯贝的话,自然价格不会高。4台斯贝480万,两台涡喷8才160万,确实斯贝价格贵;可斯贝的寿命对比涡喷8一台顶七台就没人算了。轰六I航程大二千三、载重超两倍也没人算。)

单发战斗攻击机,南昌厂上层用斯贝改强5的建议,也被陆总一口回绝。

的确强5要是换斯贝起码后机身要重新设计,两台小直径的涡喷6要去掉换上单台大直径的斯贝,代价不小,如果再加上机翼变化和起落架什么的改动,几乎相当于研制新飞机。可总比一遍遍改潜力小的强5和研制没人要的歼12好。

使用类似发动机的A7载弹量可达6吨,航程(机内燃油,D型) 3671公里,转场航程(机内和外挂副油箱满油) 6243公里,活动半径(无外挂副油箱,带6颗炸弹) 600公里。如果强5大改上斯贝的话,性能肯定大大优于原来的强5.

去掉后燃段当做民用发动机用,可以作为运10截短型的动力。

运10的吨位是110吨,而参考的波音707是150吨级,而两者都是使用的是JT3D发动机。运10采用8吨级的涡扇8实际上是超配了,这个是因为作为专机设计的需要有安全余量,这个也就造成了运10被人诟病的经济性不高问题。波音707有一款截短型720比运10轻几吨,使用的就是5吨级的发动机,运10完全可以采用斯贝民用版作为动力。尽管引进的版本是军用斯贝202,可是本来就是民用斯贝511改的,跟斯贝511差别很小。斯贝202拆了加力段之后油耗比JT3D低1/6。此外可以截短运10一点长度,波音和空客截短拉长的变型客机型号很多,这样经济性问题就解决了。

还有民用和军用的燃机。

从英国的SM1燃气轮机说起,从原型SM1A的1.7万马力,改进到SM1CR达到3万马力。SM1就是在斯贝航空发动机基础上研发的,它继承了后者低油耗的优点,油耗率仅0.225公斤/千瓦·时,压比21.9,此斯贝还略有提高,SM1性能可靠,是西方八九十年代很多驱护舰的选择。

但当时能够从美方引进LM2500燃气轮机,LM2500性能比SM1更先进,所以选择了LM2500作为海军军舰的动力。1990年以后,我国遭到了西方国家的全面封锁,LM2500的后续引进成了泡影。

此外还可以作为民用的地面燃机,当时国内经济建设为中心,各地长期缺电,开发移动电站销量肯定不错,还可用于石油和天然气管道的加压器。

5、斯贝发动机改进的最大潜力是多少?

这里说斯贝发动机的最大改进潜力,是特指在当时中国的条件下最大能改进到多少,这里指基于已有的方案改,我认为当时中国自身设计能力不够,没能力自己大改斯贝发动机,硬要改的话很可能是不成功的,当然如由其他国家来搞,比如美英苏这样的发动机强国来搞,肯定都改出花来了,那又是另外的情况,这里不做讨论。

技术路线1、曾经有2名英国工程师造了陆地最快跑车Thrust SSC,使用2台斯贝MK205发动机。这个斯贝205并非是罗罗公司的官方的编号,而是由几位罗罗的工程师使用配件改装了斯贝202(我国引进的就是这个版本)而成,由于材料经过改良,Mk 205可以承受比Mk202更高的涡轮机温度,透过供油系统的修改喷入较多的燃料后,产生出比标准型Mk202更大的推进力。相对于Mk 202约20,500磅(9.3吨)的推进力,改良型的Mk205拥有高达25,000磅(11.3吨)的推力。简单来说就是鸡血模式,加入更多的燃油让发动机以更高速旋转,这个对于发动机寿命肯定是有很大影响的,起码轴承和支撑的磨损就大幅增长,但这个仍然有意义。

技术路线2、如果斯贝减1级风扇,增大风扇直径能增加流量,也能提升推力。

美国艾利逊公司以斯贝RB168-25R为基础改进的无加力TF-41发动机,生产了约1419台,用于美国A-7型攻击机。TF41将原型的5级风扇变更为3级风扇和2级低压压气机,风扇直径从826毫米增加到950毫米,增压了空气流量和压比,进气流量从94公斤提高117公斤,取消了发动机进口导流片,高压机从12级改为11级,涡轮导向叶片和转子叶片安装角做了调整,使其推力增加了17%,从55.4千牛增加到64.5千牛(5.65吨到6.57吨),2型更是提高到66.8千牛(6.8吨)(实际上还能增长,但是美国不需要增加推力)。

这两条技术路线并不一样,简单来说斯贝205就是鸡血模式,是通过喷入更多燃油,增加涡轮前温度来提高涡轮转速,让发动机以更高速旋转,这个增推大(2吨),改动小,不改结构只是替换零件和材料,但这个对于发动机寿命肯定是有很大影响的,当然也是增推使用时长不长的,起码轴承和支撑的磨损就大幅增长,燃烧室和涡轮受到的烧灼也严重,但这个仍然有意义,有这个模式在,在紧急情况下使用,可以保证空战胜利,那么即便结束后报废一台发动机,但是保住了飞机和飞行员。

提到发动机的鸡血模式,这里说个题外话,F16-79被一般认为是不堪的,F16-79用J79涡喷发动机,换了F100大推涡扇发动机,推力下降了很多,但是实际上它没有认为的那么差。因为其实其中的J79发动机是并非是原版J79,而是改良过的,它也有G+一个鸡血模式,使用后推力从8吨爆涨到9.7吨,而早期F16A/B的F100发动机推力也不过10.5吨,两者差别没有那么大,可糟糕的是,由于涡喷发动机没有外涵道的空气隔绝,所以涡喷发动机外壳很热,而原版F16使用的涡扇外壳不热,为了不对后机身有影响(中国歼7就经常有烧后机身的事故),所以就在J79的外壳外加了隔热罩,涡喷发动机加隔热层是常规操作,但是这个F16-79的隔热罩重达1吨!要知道F16不过是10吨级的轻型战斗机,这个总让人怀疑是故意降低F16-79性能的行为。

而TF-41的改进路线是通过增加空气流量来达到增推的,这样可以长效使用,而且还省油,但是对发动机改动大。这两者路线并不抵触,可以结合这两个改进技术,斯贝改型加力推力可以提升到12吨~13吨。

艾利逊公司还曾提出过设计一种推力为10.5吨的加力型TF41 912-B52用于A-7的改型计划,因计划取消后未果。另外有一款艾利逊912-23B方案,加力推力11.3吨,这个是真实试过车的,原计划用于竞标F-14、F-15换发(曾经F14和F15的发动机不可靠),后来该方案也被正牌的三代涡扇发动机淘汰。

假设TF41还是斯贝M202的重量,假设是B52方案,推重比 5.7;假设是23B方案,推重比 6.1;参考其空气流量117~119kg/s,推力潜力可以达到12吨,此时推重比 6.5。如果叠加了斯贝205的鸡血模式,可以达到13.3吨,推重比7.18。当然还可以改TF41的发动机附件中燃油控制系统由机电控制改为数字电子控制,重量可以减少不少,这个并不改动发动机本身。

我说的这些改进型都是有现成的图纸方案甚至是实例的,因为我认为当时中国自己没有技术能力改进大推力发动机,而用现有的方案能保证改进型的成功。

艾里逊公司的这些改型都有罗罗的型号编号,大概率罗罗是保存有图纸的,那中国花钱买就行。这里只讲中国从英国搞到有关于TF41的图纸,而不提从美国搞到TF41,从英国手里搞到TF41图纸可以靠私下买,英国的确不想花额外的精力帮中国搞大推力发动机,但是有不花精力额外赚外快的途径,还是可以搞的。但是从美国手里是买不到的,只能偷。

关于从美国引进喷气发动机技术的想法,我觉得不现实,因为美国对喷气发动机技术看得很紧的。美方可以把部件给中方组装,最多做到这一步,至于如何制造零部件是别想了。我记得美国没有对外转让过喷气发动机技术的记录,美国有几次在喷气发动机上对外合作的记录,但是真实情况是什么呢?

美国与法国合作研制先进的民用涡扇发动机cfm56,这个核心机是跟美国的F101相同的,这个发动机在当时是属于相当先进的。可尽管是合作研制,美国对法国是防贼一样严密防守,美方负责的是技术最高的核心机部分,而法方负责的是技术较低的低温部分,美方的设计部门对法方是隔绝的。法国从这个合作里面应该没获取三代大推发动机多少核心机部分的技术,不论是合法的还是非法的渠道,因为法国后来研制三代发动机M88,使用的涡轮前温度是相当高的,但性能属于三代机里垫底,这个还是属于中推发动机,技术难度已经比大推要低不少了。

而美国与瑞典联合研制的RM8,基本就是美方拿民用版涡扇发动机JT8D按照瑞典的要求做了一定改进,然后交给瑞典方面加上加力段。瑞典方面根本就没有掌握RM8的生产技术,没有美方提供的JT8发动机,瑞典方面多一台RM8都生产不出来。后来的RM12也是差不多的情况,是美国F404发动机按照瑞典方面的要求进行了增推改进而已,瑞典方面也没法自主生产RM12发动机。

简单来说斯贝改进的路线图就是,先完全仿制成功斯贝发动机,然后搞来TF41的图纸仿制。然后给TF41配上加力段,最后加上斯贝205的鸡血模式,这样就得到一款常规加力推力11.5吨,短暂鸡血模式13.5吨,鸡血推比超过7的准三代大推力发动机。想来这个用于三代机也是够的,毕竟法国人用推比只有6.5的M53发动机也能搞出三代机幻影2000。

6、斯贝发动机工程花费巨大,但用处却很少,该不该引进?

1、引进还是要引进的,主要是没有得到充分运用,即便是斯贝发动机很多技术可以引入到现有发动机中。比如:斯贝涡轮前温度比涡喷7高了近300度,而国内把涡喷7改到涡喷7甲,提高了涡轮前温度100度,就把推力增加500公斤,寿命延长一倍,耗油率也降低了。

2、对外信息收集不够,导致对斯贝的性能造成误判。如果选用性能更好的斯贝205发动机(推力为 63.4 千牛,加力11377公斤,这个数据来自于为Thrust SSC车提供动力的斯贝205)。尽管仍然是没法满足高空高速的要求,可推比能达到6,这样勉强可以满足三代机的要求,立马可以用于国内三代机的研制。

3、可是搞外事活动没有经验,尤其合同订立上有问题,被英国人钻了空子。当时这么大的合同签订中执行问题,应该是要功能考核后才付全款,只有中方自己按工艺独立做出来,才是功能考核完成,否则无效。可实际上是一笔头付清。英国人给了资料给东西就完了。因为这个项目是要让英国教会中国制造斯贝(包括斯贝中运用到的材料,按照合同有义务教会中国),可当中国在制造中碰到问题时(高温材料),去问英国却没有得到相应的回答。这是不符合项目初衷的。这要么说明当时合同没定好,没有条款能限制英国人的行为。

4、斯贝项目费用巨大,可购买52台斯贝发动机有些莫名其妙。已经要国产化斯贝了,要进口那么多斯贝发动机干嘛?进口后又没有装机对象,造成很大的浪费。如果不进口这些斯贝发动机,而把费用用在加速斯贝国产化上应该更好。

5、没有积极开拓斯贝的应用领域。在发现斯贝不适合做战斗机动力之后,仅仅把斯贝用于当时岌岌可危的轰7项目,并没有开拓斯贝的其他应用领域,所以导致斯贝国产化项目的停顿。

6、没有把斯贝放在最有技术实力单位,导致斯贝国产化进度的拖延。


..
freemind
帖子: 4179
注册时间: 周六 3月 27, 2021 6:55 pm

Re: 斯贝发动机传奇

帖子 freemind »

顾诵芬也是有选择地评价斯贝的推重比。当时涡喷系列都没有完整的尾喷口,都需要飞机上设计喷流衍射整型罩和尾尖。歼六的双发不锈钢整流罩重达80公斤,尾尖没有具体数据,但是在孙聪的歼8故障和机构篇章中提到尾尖设计变更为降落拦阻伞隔热片节省17公斤,歼6和与之相近的强五至少有10公斤。另外涡喷6的启动机滑油泵甚至加力筒的简单收敛喷口都没算在都没算在发动机重量里,涡喷六全部计算的推重比不超过4.5,涡喷7也勉强5。这二个中低空推力速度曲线差斯贝远了去了。涡喷6低于海拔6000米的低空中最大军推不超过6分钟,最大加力更是全空余不超过10分钟。和几乎没有限制的斯贝军推和20分钟以上的最大推力差远了去了的。说斯贝/涡扇九不如那二个辣鸡涡喷的,简直无语。顾诵芬说20000米以上斯贝不如涡喷7,只能说鸡蛋里挑骨头。歼82就算能飞到2万米,持续平飞时间多久?能开炮吗?
freemind
帖子: 4179
注册时间: 周六 3月 27, 2021 6:55 pm

Re: 斯贝发动机传奇

帖子 freemind »

陆孝彭传记用一生创造飞翔里面提到过,83年被当时的国防部长大骂三大洋马之一后,三机部感觉亚历山大,向陆提出用单发斯贝改装强五的建议。当时陆被歼12伤透了心,一门心思专注于强6,也有可能是想在新歼选型上争一口气,死活不肯改进强五,提出的理由是“强五的气动外形和斯贝不匹配,改装会影响强五的稳定性和操作性”。不过后来洪都的领导回过味来了,南昌不用,西飞打蛇随棍上歼轰7直接立项了,而彼时强六还未立项。结果再去北京争取,什么都没了。而且南昌就此再也没被部里赋予型号研制的任务!后来南昌厂的某些人也一直为此对陆颇有微词。
强五换斯贝,根本不用挂羊头卖狗肉。小强设计的优势区是海拔5000米左右的中空,正好是斯贝的优势区。以斯贝的耗油量和寿命稳定性,不比那个6分钟真男人的涡喷六好?真不知道陆院士是被吃了什么米汤了
freemind
帖子: 4179
注册时间: 周六 3月 27, 2021 6:55 pm

Re: 斯贝发动机传奇

帖子 freemind »

合同内容是斯贝技术转让,包括技术资料,加工设备,和购买一批发动机(约五十几台),英国提供一批套件,由中方组装生产。英国提供一批胚料,由中方加工,实现国产化。英国人回避了材料问题。

中方合同里面要求英国人转让全套技术。但付款是提前付清的。

这导致中方80年低初,组装生产斯贝顺利成功,通过测试。试生产部分配件时,组装产品时,也算顺利。但西安方面进度拖慢的厉害。到最后一步,生产风扇和涡轮叶片国产化时,出现问题。但此时离付钱已经过去很久,英国方面拒绝进一步提供帮助,直接导致国产化失败。

加工技术不过关,材料不过关。西安吃透技术失败。导致有全套技术资料和配方情况下,生产不了合格的关键部件。

随之国产化工作停止。

这是后来国内又重新花重金购买英国一百多台二手斯贝发动机的根源。

90年代国产化重启是后来的事。
freemind
帖子: 4179
注册时间: 周六 3月 27, 2021 6:55 pm

Re: 斯贝发动机传奇

帖子 freemind »

79年初英国的斯贝鬼怪是真可以废铁价拿到手,但是英国要搭售的那些配套设施,虽然很有价值但是中国买不起(大约20亿英镑左右)从大修线设备到配套的弹药和吊舱什么都有打包捆绑卖。20亿英镑几乎是中国预算的10倍了
freemind
帖子: 4179
注册时间: 周六 3月 27, 2021 6:55 pm

Re: 斯贝发动机传奇

帖子 freemind »

另一种航空发动机的发展路径(以英法为师)
zhupower
zhupower
职员
67 人赞同了该文章
本文为另一篇文章的细节部分zhupower:对前30年航空研发的合理推演

前30年的本国的航空发动机(特指喷气发动机)的发展情况是,能造一些一代二代喷气发动机,但是设计能力低(很多基础理论都没有搞清楚)。

当时世界上喷气发动机技术发达的主要是这么几个国家:

第一位是英国和美国,一开始二战刚结束时,在喷气发动机领域,英国是领先于美国的,但是美国的国力强盛,能够开展超大规模的研发工作,在吸收了英国第一代喷气发动机后,迅速开发出优良的喷气发动机,在50年已经处于略优于英国的地位。而英国国力衰落,无力像美国开展大规模的研发工作,但是凭着老牌工业国的老底子,仍然能占据略逊于美国的位置。其主要特点是:推比一般性,在5左右,但是留有的修改裕量大,后期修改潜力大,性能稳定可靠,一般寿命很长。

第二位是苏联,苏联的喷气发动机技术主要来源于战败国德国,尽管偶尔得到过一款英国发动机(尼恩),但这个是零星的而且也没有发展下去。德国的技术带有战时的急就章的性质,主要特点就是性能不稳定,寿命很短。当然战后苏联也开展了大规模的研发工作来发展自己的发动机技术。其主要特点是:在其工业生产技术较低的情况下,能够实现与英美发动机相当甚至更高的推比,但是带来的问题就是前期已经把裕量吃足了,后期改进潜力不大,还有就是性能不稳定,尤其寿命较短,油耗也较高些,这个相对于作战机而言就是航程较短。

第三位是法国,法国在一战二战中受创伤很严重,无力像美苏那样开展大规模的研发工作。同时它也没有英国那样的深厚的工业化底蕴,它采取的策略是小步快跑逐步改进。法国的喷气发动机也是从德国二战的喷气发动机发展而来,但是法国一系列的发动机都是一脉相承的单转子轴流发动机,每一代都是上一代的改良,逐步从最初阿塔101喷气发动机的1吨推力发展到阿塔9K-50的最高7.5吨,都是简单的单转子轴流发动机,然后到了三代机时代,它发展出来了超级阿塔M53涡扇发动机,仍然是单转子的,推力达到近10吨。由于一直使用单转子,结构异常简化,使其皮实耐用,完全不需要悉心关照,其可靠性较好,操控性也不错,在使用中性能没什么限制——这在作战中尤为重要。

中国在刚刚解放后,在现代航空工业领域自然是一片空白,但是由于有苏联老大哥帮着带,在50年代建立了一批现代化工业,航空发动机制造是达到了当时世界先进水平,起码可以与当时的法国相比。当时苏联对中国常规技术上的传播是基本不受限制的,基本苏联有了啥,只要中国要就可以给,限制仅仅是中国的当时的经济情况,甚至在刚刚吵翻之后的60年还向中国传播了最新的米格21技术,包括其中R11发动机。就生产技术而言,这些无疑是达到了世界先进水平,但是研发领域水平却远远落后于生产水平。

落后国家要形成自己的研发能力,一个要么自行摸索研发,这个就非常缓慢和艰苦,可能一个小技巧就可能卡上很长时间。一个有老师传帮带,有老师传帮带自然是好事,是走了捷径了,但是这个是可遇不可求的,绝大多数情况下别人是不教的,除非如德国战败和苏联崩溃这样千载难逢的机会。还有一种办法就是搜罗别人的成品,然后反推回去推出他们原来的设计思想,但难点是未必能推出正确的设计思想。

当时中国掌握了涡喷5(VK-1),涡喷6(RD-9),涡喷7(R11)和涡喷8(RD-3M)的技术,有生产技术资料有成品,但是没有买研发资料。究其原因估计很大的是来自于没钱,此外就得没有认识到研发技术资料对于理解设计思想的重要性,只重视生产技术资料。这个导致对喷气发动机研制的很多理论的不了解,在日后的喷气发动机研发过程中很多困难和曲折,只有在对已有机型的改进和模仿(缩比或者放大)的情况下要好得多。

在此基础上50年代末自研过喷发-1,其实是涡喷5(VK-1)的缩比型号,在苏联专家指导下进行的研发。这个由于原型涡喷5(VK-1)是离心压气机结构,直径和重量也较大,不适合作为超音速战斗机使用,已经过时了不在发展了,所以喷发-1在歼教1下马后就停止了。但这个对于锻炼年轻的研发队伍仍然是值得的,可以当做是练手的作品,不过这个只是缩比没有接触到真正的研发。

推力为1,680公斤,1958年7月第一台发动机运转,顺利通过20小时试车后就直接装机试飞了。如果继续研发下去,在60年代以后很难用于作为战斗机动力,不过可以在其基础上再进行涡轴、涡桨发动机的研制。

涡轮前温度:800° C

直径,长度:1 ,030毫米2, 204毫米

迎风面积:0.833平方米

量量:530公斤

最大起飞推力:1,680公斤

最大起飞耗油率:1.07公斤/小时

推重比:3.17

空气流量:26.8公斤/秒

总增压比:4.5

58年就研发了红旗-2,单转子轴流发动机,这个是自己搞的,苏联专家并没有参与,但是苏联专家对红旗-2的评价比较高,因为技术路径比较容易实现。红旗-2是作为东风107的配套,东风107不少技术指标脱离中国当时实际,红旗-2随着东风-107的下马而于1960年初停止。在去苏联给东风-107吹风的时候(共4次),曾经就红旗-2征求过苏联专家的意见,苏联专家对东风-107的评分是满分5分只给了2分,而给红旗-2发动机的评分是4分,苏联专家认为红旗-2远比东风-107要靠谱的多。

红旗-2设计的时候仍然是对已有的发动机的模仿,涡喷6(RD-9)和涡喷8(RD-3M),本来RD-9就来源于RD-3M的缩比改进型。但由于中国并没有获得RD-9和RD-3M的全部技术资料,不管是放大还是缩小,参照都是不精确的数据,而且RD-9和RD-3M的研制和试验数据资料也没获得,这个对设计很重要。红旗-2是1958年提出的方案,1958年底完成设计,并开始制造,1959年9月第一台发动机装配完毕,并开始试车,这个速度也是比较快的。吴大观回忆录记载红旗-2装配好以后上台架试验,一直是漏油、漏滑油、漏气等问题不断。指标5.5吨最大加力推力,推比:5.5,这个指标是相当高的。

之后62年通过米格21的引进获取了涡喷7(R11)之后就放弃了红旗-2。的确涡喷7(R11)的双转子发动机是比红旗-2的单转子先进,但是在三代机之前的二代机时代,单转子和双转子性能差别不大,而且单转子结构简单稳定维护性强,单转子发动机在二代机时代出现了很多经典型号:法国用阿塔支撑起50-70年代的好几代幻影战斗机,瑞典用英国的埃汶也获得了2M的大双三角翼的龙式战斗机,美国的J79装备F-4成为二代战机的王者,甚至在三代机时代还出现了M53这样单转子涡扇发动机,的确它效率低推比低,但是它也稳定可靠维护性强。

红旗-2如果研发下去不断逐步修改缺陷增大推力,可以获得一款单台推力与涡喷7相当的中推发动机,它的推比大概略低于涡喷7,设计指标里的5.5推比太高了,是做不得数的,但是稳定性远优于原版的涡喷7,战斗机对发动机的推比和推力指标更关心的稳定性,甚至寿命也远优于涡喷7,这个后勤人员肯定很关心,这个也关系到战斗力。

涡喷7的仿制是非常漫长和艰难的,整个60、70年代中国大陆航空人员都是在解决涡喷7上设计的问题,这个不是因为苏联技术资料没给全,或者是被有些人说成是中国工业技术差的证据,而是因为当R-11移交给中国时,R-11在苏联本来就不是一款成熟的产品。

这个是由于R11设计上原因,由于苏联本身工业生产水平较低,为了追求发动机的高推比,R11只设置了3级高压压气机,对应的西方同类发动机高压端的一般有9级甚至11级压气机,这个导致R11在飞行状态变化时很容易发生喘振,可飞行状态变化对于战斗机来说是再正常不过的了,所以早期歼7事故不断。苏联人自己也在60年代屡次改进,最后干脆推翻原始设计,采用了增加高压压气机的改型设计方案,即R-13以及其改型R25,结果性能马上变得非常稳定,而且推比也并未下降,因为推力也相应增加了不少。

而中国在70年代末获得了R13之后,参考R13设计了自己的涡喷13,也是非常稳定。涡喷13是经典产品,一直到现在还在生产,用于歼教9的生产还出口了。可惜涡喷13出现太晚了,如果有穿越者的先知先觉,在62年一拿到R11就直接进行增加高压端的改进,即便没有看到苏联后来R13,自己进行估计也能在60年代末或者70年代初拿到一款稳定版的涡喷13改型。这个的改进型难度其实比研发红旗2更低些,因为这个毕竟是改进,而不是全新研发。

( 现在回头看,涡喷-13是非常重要的一款航发,支撑了80、90年代的军机型号。

涡喷-13是交给贵发所研制的,主要经费可能来自歼-7III的3.6亿研制费中,具体用了多少目前没有数据公开。涡喷-13算是参照R13-300,在涡喷-7乙的基础上改进研制的,跟R13还是有些不同。

研制涡喷-13的同时,为了歼-8II的配套,并行研制了涡喷-13AII,据军内反馈,涡喷-13AII算是在涡喷-13里面可靠性比较高的型号了,歼-8II的各种问题大都是601所设计低下造成的,很少有发动机的问题。

1984年,开始在涡喷-13AII基础上,改型研制涡喷-13F,这是90年代后歼-7主要的动力,1985年在涡喷-13AII基础上提出涡喷-13B方案,但是没有机型支持(606所上马了涡喷-14,作为歼-8III动力),1994年在看到涡喷-14根本搞不成的情况下,立项上马涡喷-13B,作为出口型歼-8IIM的动力。

贵发所在涡喷-13上,实现了FI型干推力4600公斤,B型干推力超4850公斤,远远的突破了R11\R13\R25的推力上限,可以说涡喷-13F、B在设计上是非常成功的。

涡喷-13F是因为有歼-7E立项,所以才得以立项研制的,涡喷-13B因为没有型号支持,几乎被雪藏十年。

如果1984年决定,歼-8II定型用涡喷-13AII,改进型用涡喷-13B,也就是提前十年让涡喷-13B立项上马,把拨给涡喷-14的三亿经费,拿出1.5亿来研制涡喷13B,估计80年代末,就能得到干推力4850-5000公斤,加力推力7000-7300公斤的军用涡喷了。如果80年代的巴国超-7项目能立项,还可以研制涡喷-13B的改进型,即涡喷-13C,干推力5400公斤,加力推力8000公斤。)

题目里提到向法国学习,这里指的就是在被技术封锁的60年代学习法国采用渐改的路子来实现小步快跑,而不是历史上中国的发动机行业,总是眼高手低的毛病,总是轻易抛弃原有平台,总想从空中楼阁中搭建一个理想的平台,但是知其然而不知其所以然的水平导致新发动机一遇到问题就不知所措,甚至于要想从头推翻方案重来。

像法国坚持阿塔一样,坚持红旗-2项目或者R11的改进都可以,小步快跑逐步改进。红旗2和R11改进都可以,但是选定一个就不要随意改动了,红旗2性能低点,但是项目启动可以早5年,而R11向R13和R25的改进,性能更先进一些。

涡扇5研发计划的提出,是因为轰5配套的涡喷5发动机,由于是离心式发动机直径大推力小耗油高。涡扇5简单来说,就是用去掉加力段的涡喷6发动机,将其涡轮叶片延长变成了后风扇。这个属于一种单转子涡扇发动机,推力达到3.7吨,比轰5使用的涡喷5甲发动机增加35%,耗油降低30%,航程也增加了30%。

从技术上说,涡扇5的总体布局上存在根本性设计上的问题,其后风扇设计使得风扇叶片振动过大,最主要是由于风扇叶片一段是涡轮,工作在热端,一段又是风扇,工作在低温端,一边热一边冷,很容易发生断裂,寿命可靠性都太差,所以全世界的正式服役的涡扇发动机都采用前风扇设计。

63年提出计划,开始设计,仅用了两年时间,1965年涡扇5就造出了第一台样机,1966年达到设计指标,1970年完成了50小时持久试车,性能达到要求,1971年涡扇5装机进行了地面滑跑并达到了起飞速度。然而因为空军随后撤销了轰5改进计划,也表示不要这款发动机,1973年,涡扇5不得不停止了试验,它的一生从未升空试飞过。

前面我说过涡扇5由于采用了有技术缺陷的设计导致可靠性差的问题,按理是不该使用的,但是一看试验记录也通过50小时的持久性试验,而当时涡喷6的翻修寿命不过是100小时,如果涡扇5能进一步通过100小时的持久试验的话,也是可以用的,反正在翻修的时候,一并把风扇给换了就是了。

至于为啥要采用这种有缺陷的后风扇方式,我猜想就是回避了当时中国航发技术人员搞不定的高低压不匹配的问题,否则这个涡扇不会如此轻松的搞定,如果采用前风扇的话,光一个高低压不匹配问题就可以磨上很久,这个问题到后来涡扇6,昆仑,太行都有,都花了漫长的时间解决。

至于说明明涡扇5配轰5试验下来挺好的,空军为啥又不要了,我猜是空军是看轰5不满意,他们连轰5都不想要了,所以也就不想在这上面浪费了,可我说轰5的确是不好,可毕竟当时有那么多保有量呢,不说换发后省的油钱,就是带来的航程增加和载弹量上升也是对战斗力的很大的提升。接替轰5的轰7是什么时候才全面取代轰5的?空军的想法总是如此奇特,这样的想法同样在轰6I上体现,本来轰6I的改斯贝后性能大幅提升,可空军嫌弃改装用的斯贝发动机比原来的涡喷8贵1倍,可不想想斯贝发动机的寿命是涡喷8的7倍。

之后就是涡扇6,涡扇6是用于歼8的下一代机歼9的配套,而歼8当时只是被认为是临时的替补队员。涡扇6真的是大跃进,从推力上一下子从R11的5.6吨跳到了12吨,结构上从双轴涡喷跳到了双轴涡扇。按顾院士回忆录机载,1964年黄志千带顾到二所(606)去咨询吴大观下一代战机的发动机事宜,吴大观认为当时中国只能研制8吨多(加力推力)的航发。

涡扇6一开始进度非常缓慢,直到76年之后拿到了斯贝202之后,才发现有原理方面的结构性问题。在修改了这些原理性问题后,进度才加快,但是在试车时,仍然有各种问题,最主要的问题就是高低压不匹配。其实在中国之后研制的发动机里有好些都有高低压不匹配的问题,昆仑有,早期的涡扇10也有。这些高低压不匹配问题都困扰了当时的研发者很长的时间,而之前的涡喷1、红旗2、涡扇5由于都是放大缩小或者是改进,都没有触碰到这些个问题。而不论是西方还是苏联的发动机研发都没有爆出有这样的问题,那说明人家早就解决了这个问题,知道如何设计让高低压之间匹配。这些也许是一段经验公式,也许是一张纸就可以说清楚的理论,也许是某种特殊的实证方法,总之人家能有办法解决,但中国设计人员就是不知道,这个是设计理论问题而不是工业技术水平问题。为啥昆仑的结构是拼凑,早期涡扇10也是拼凑的而不是自己设计,非不为而是不能也,因为做不到,因为不会设计,没有掌握相关的设计理论和技巧,只能拿已经掌握的产品进行拼凑。

当然涡扇6台架试车的指标很好看,但是没人敢把它装上飞机试飞,它要能实用要远比之前投入大得多。日本的大推力发动机也是这样,台架试验数据很好看,但是它真要装机不定是N多年之后的事情了。这个时候有没有老师带和自己摸索差别就大了,有老师教的话,也许就是几句话的事情。而自己摸索的话,一个坎也许就是好几年,甚至几十年的时间。涡扇6由于下马回避解决这个问题,而这个问题并没有解决,重新在其他型号上出现。最终要解决是通过涡扇10不断的投入不断花时间金钱和精力,涡扇10的研发费用远远超过原定配套的歼10,是数量级上的差别。

当然这样的代价如果有人教的话,可以少花不少,否则自己摸索真的是海量的代价,有时候真的是表面上看来省钱其实造成更大的浪费,而表面上花钱多其实占了大便宜,省就是费费就是省。

单独的部件研究、部件预研对于航发研究很重要,高低压不匹配很大程度上是高低压气机的新发上各种条件发生了变化导致,没有前期的部件预研和部件试验,一来就上验证机和原型机,必然会出现这种问题,在验证机和原型机上解决这些问题就非常难了,或者刚解决一个问题,又出来其他问题,成了连环陷阱。

历史上前30年航发研发历史上是没有预研的,根本就没有意识到预研对于解决真实型号研制时碰到问题的巨大作用,结果造成真实型号研制时的各种问题缠身。到了80年代后开始的先进型中推的预研对于后来涡扇12帮助很大,涡扇12的研发是比较顺利的,但还是由于各种原因而中断。

如果当时不研发涡扇6的话,那么沈阳606就不会抵制斯贝项目,而是斯贝就会落在更有条件的黎明厂。这样不仅斯贝的仿制进度会大大加快,可以赶在下马前完成完整国产化,而且斯贝的技术还可以用于改进已有的发动机项目。斯贝项目的拖延和耗资巨大很多就来自于所谓的省钱,斯贝项目全部费用大约是5亿英镑(大约10亿美元),但是真正的斯贝的技术转让只有不到5000万英镑,其他的费用大多数是相关机器设备,当时英国想干脆把斯贝的旧生产线卖给中国,但是当时中国谈判人员觉得不划算,拒绝了英国人,然后满欧洲的找机器设备生产商,挨个谈判购买,浪费了大量的时间。

斯贝项目的关键甚至不在于斯贝本身,而是斯贝发动机所含有西方6-70年代的生产技术和英国的发动机研发理念,这个时候就得分秒必争的吸收斯贝的技术,因为随着时间流失情况发生了变化,原本宽松的外交环境也许就不在有了。而越早完成斯贝的国产化,就能越早将斯贝用于实际当中去,斯贝不仅是军用发动机它还是民用发动机和燃机的基础。

实际上JT8D改战斗机用发动机也不是很成功,毕竟是民用涡扇的底子,进气量偏大,涵道比也大,直径也大,这样阻力大高空高速性也差。涡扇-6也是如此,涡扇6即便完成了,也根本不能把歼9达到指定指标。而斯贝或TF41是改军用的最佳选择,进气量合适,涵道比合适,直径也不大。

一款航发,要拆分成分体零件(比如扇叶,燃烧室,油路,控制)再组成子项目继续研究才能生产,而一个子项目,例如扇叶,还要拆分成铸造/焊接件体设计(也就是说结构设计),材料强度/可加工程度(比如说强度够了韧性不够一加工/运行就大量磨损/破碎)。

这样两个或者说更多组成部分,比如单独的一个小部分:燃烧室,就必须再拆分细化,每个不同位置要求的结构强度加工精度和材料要求都能再细化出同样的分类同样甚至更多的科研项目,这些项目的每一个都是需要大笔资金大量时间投入才能产出成果的,而这些项目攻克后还要解决工业化生产问题,

这同样是个非常大非常难的功课,需要有足够精度足够数量的工业设备,需要有足够多的一线精干内行的领班工程师和熟练技术工人,每一个子系统的分部件生产出来之后还要跟别的厂生产的分部件进行拼装整合,验证实践进一步调整子系统整合完毕之后还要再进行整机的调试整合。

基本上一个航发哪怕是极其不先进的,也需要十几万甚至更多的精干内行的一线生产人员和几十个涵盖电子,机械,材料,设计等等部门齐心协力运作。更关键的是还要有钱买设备,有钱实验,有钱生产N多批次的报废材料,报废零件,报废成品,前面说过的每一个分项目的每一个小研究项都是无数材料无数工人和研究员一点一点验证实验出来的,简单的说就得有钱才能搞,一个大国才能玩。

斯贝的仿制在70年代末可以达到用英国的材料自行机加工的零件组装后的国产斯贝通过英国认证的,这个说明机加工没问题,问题主要是出在材料上。但这个时候就敲锣打鼓宣布国产化成功,然后斯贝项目就下马了,斯贝可是前后花了10亿美元才引进的。

80年代斯贝国产化工程停顿的理由是斯贝市场小,因为斯贝不适合做高空战斗机的动力,可是实际上斯贝的用途广泛。有时候当时的思考的角度蛮奇怪的,比如:轰6大批量生产是从80年代开始的,准战略轰炸机轰6I在70年代就开发出来了(轰6I下马是因为斯贝太贵了,国际上斯贝的价格比J79都贵得多,仅次于三代发动机价格。4台斯贝480万,两台涡喷8才160万,确实斯贝价格贵;可斯贝的寿命对比涡喷8一台顶七台就没人算了,这样算来经济上用斯贝实际上是相当划算的,这个还没有考虑斯贝国产化带来的价格下降因素。轰六I航程大二千三、载重超两倍也没人算。)本来完全不必生产轰6原型,直接生产轰6I即可,经济上划算还战斗力大幅提升。

到了90年代重新开始斯贝国产化后发现技术问题无法解决,主要是高温材料参数达不到英国原厂的水平,人家引进时材料的配方是给了,但是没有工艺文件,再去问英国人,人家不说了,合同过期了(85年结束),当时国际环境也发生重大变化,其实这个在国际关系好又有合同限制时,也许就是几句话的事情。卡了N多年后,在参观国外的兵工厂时(不是航发厂),注意到他们的工件在锻打前要停顿一下,人家不解释,你自己琢磨,回来一试果然就行了,然后反推回去搞清楚了原理。有没有人教差别大了,乘着条件好,赶快抓紧时间问和学才是真正的省钱。

而斯贝的技术其实是相当于西方60年代中期的技术,而涡扇8的原型JT3D不过是50年代技术,J57的改进型。而超7项目上美国推荐给中国PW1216,指标与昆仑发动机相当,但是稳定性和寿命就好得多了。不过是J52+涡喷7的加力段,而J52是50年代的技术,中国在越南战争中获取了不少这样样品,有些完好度还相当好。还有瑞典的萨博37上12吨级的RM8涡扇发动机,跟涡扇6同级别,但是性能可稳定多了。RM8涡扇发动机就是美国JT8D涡扇发动机加上加力段而成,而JT8D就是J52的涡扇改型,JT8D大量的用在各种民航客机上。在能够及时掌握了斯贝技术之后,这些发动机的生产基本都不是问题,只要能搞到原型就能进行仿制。J57不先进,但是皮实耐用,正好是对苏联航发的一个补充借鉴。

70年代前中国借鉴英国航发比较容易一些,能搞到技术资料文本,或者通过各种手段,部件甚至有的普遍型号的整机都能搞到,美国航发中国只能从打下的美国飞机残骸中获得。捡美国发动机的残骸,就等于学弱跑进教务处偷了卷子出来,但是没有答案。跟英国引进授权生产,就是家长买通班主任老师和你用真卷讲题,答案教给你了,未必全部能悟出来怎么做。当然有引进授权生产毕竟比自己瞎琢磨好,如果能搞好与来华外国专家的关系,人家随口一说的几句话也学就少走很多弯路。

(斯贝发动机改进版作为三代机的替补发动机

技术路线1、曾经有2名英国工程师造了陆地最快跑车Thrust SSC,使用2台斯贝MK205发动机。这个斯贝205并非是罗罗公司的官方的编号,而是由几位罗罗的工程师使用配件改装了斯贝202(我国引进的就是这个版本)而成,由于材料经过改良,Mk 205可以承受比Mk202更高的涡轮机温度,透过供油系统的修改喷入较多的燃料后,产生出比标准型Mk202更大的推进力。相对于Mk 202约20,500磅(9.3吨)的推进力,改良型的Mk205拥有高达25,000磅(11.3吨)的推力。

技术路线2、如果斯贝减1级风扇,去掉附面层系统,重量能减去200公斤左右,推比能提高的6左右。增大风扇直径还能增加流量,也能提升推力。美国的TF-41就是在斯贝202的基础上改五级风扇为3级风扇加2级低压压气机,高压压气机从12级减少到11级,并增加了风扇直径(增加的不大,可能只有十几毫米的增加),进气流量从94公斤提高117公斤,最大不加力推力从5500公斤增加到了6800公斤(实际上还能增长,但是美国不需要增加推力)。美国设计过TF-41加力型号,推力达到10.3吨。

现实型号最大加力推力是10230N,10.5吨加力推力,推重比6左右。极限应该能达到12吨,推重比最大6.5-7。作为参考,Tf30最大推力11.4吨,推重比6.3。

这两条技术路线并不一样,斯贝205是通过喷入更多燃油,增加涡轮前温度来增推,这个增推大,改动小,但估计增推时长不长,有点相当于加力,而TF-41的改进路线是通过增加空气流量来达到增推的,这样可以长效使用,而且还省油,但是对发动机改动大。这两者路线并不抵触,可以结合这两个改进技术,斯贝改型加力推力可以提升到12吨~13吨。

以斯贝RB168-25R为基础改进的无加力TF-41发动机,生产了约1419台,用于美国A-7型攻击机。TF41将原型的5级风扇变更为3级风扇和2级低压压气机,风扇直径从826毫米增加到950毫米,增压了空气流量和压比,取消了发动机进口导流片,高压机从12级改为11级,涡轮导向叶片和转子叶片安装角做了调整,使其推力增加了17%,从55.4千牛增加到64.5千牛(5.65吨到6.57吨),2型更是提高到66.8千牛(6.8吨)。

艾利逊公司还曾提出过设计一种推力为10.5吨的加力型TF41 912-B52用于A-7的改型计划,因计划取消后未果。另外有一款艾利逊912-23B方案,加力推力11340公斤,原计划用于竞标F-14、F-15、F-16换发,该方案也被淘汰。

假设TF41还是斯贝M202的重量,假设是B52方案,推重比 5.7;假设是23B方案,推重比 6.1;参考其空气流量117~119kg/s,推力潜力可以达到12吨,此时推重比 6.5。

艾里逊公司的这些改型都有罗罗的型号编号,大概率改型技术就是罗罗的,中国花钱买就行。)

这里我就要讲到谁来教,50年代无疑是苏联老大哥,而70年代得靠英国。至于为啥是英国,因为当时中国大陆让英国继续占有了香港,而英国从香港获取了巨大的利益。英国从香港获取的利益,不是来源于香港本身,而是来源于中国大陆通过香港的转口贸易获得的利益。尽管中国大陆当时很穷,但是仍然是一个几亿人口的经济体,通过香港转口贸易仍非常可观。英国在二战后迅速堕落成计较锱铢的小商贩,很多时候英国就注重眼前那点利益,法国都比英国更有战略眼光和行动力。否则英国不会卖给苏联尼恩发动机,这种发动机装备的米格15战斗机在朝鲜暴打美国空军飞机,造成美英之间的政治风波。而香港转口贸易的利益远大于出卖尼恩发动机的利益,不要说中国跟西方和解的70年代,就是在朝鲜战争时期英国对于香港对大陆的走私也是装聋作哑。香港的价值就在于其转口贸易,如果香港对大陆的贸易被事实上封锁,那么香港对于中英双方都没有价值了。所以即便存在巴统,可香港的走私一直非常猖狂,在60年代中国大陆人甚至可以通过香港去英国留学。在70年代前中英之间大的敏感性的项目是不会有,但是小的擦边球是完全没有问题的,前提就是钱到位。至于70年代后,中国大陆都被称为北约编外盟国,那有什么不可以卖的?72年英国著名的发动机专家胡克爵士就曾经来中国的沈阳黎明厂进行讲学和访问,还帮助中国解决两个技术问题,这个还是在斯贝项目前好几年。而军用版的斯贝202是英国人首先向中国提出转让,中国本来没有想到可以购买到军用版,以为只能引进到民用版的斯贝。

当然关键就是钱,由于中国当时主要靠出口点农产品和质量不高的工业品赚取外汇是很少的,毕竟中国人均耕地面积很少。如果能够早一点在深圳建立出口加工区,就能赚取大量的外汇,这个其实并不影响当时的所有制问题。香港由于其奇葩的土地政策,造成在香港搞工业很不划算,而当时东亚几个小龙都是靠出口加工挖了第一桶启动资金。中国当时有土地,有人力(上山下乡就是为了缓解城市就业压力,当时本国的工业化水平发展太慢,在城里提供不了足够的工作岗位,整个上山下乡涉及人口近2000万,这些都是有一定文化水平的青年,去农村务农可惜了,如果能从事出口加工业,完全可以创造出比之大得多的经济效益的),把深圳圈起来,不要说以土地出资占股份,就是简单的通过加工费赚取的外汇就是很客观,外商把外汇交给中国银行换取人民币发给工人,100万人的1年的工资起码就相当于10亿美元吧,这已经超过中国前30年平均每年的外汇额很多了。

有了钱就可以请专家,就可以买买买,英国不仅有斯贝。其实英国其他略逊于斯贝的发动机有很多,也是很好远超当时国内已有的发动机,比如奥林巴斯300,完全可以用来取代涡喷8(RD-3M),推力基本相当,耗油率大大降低,寿命超过好几倍,甚至可以通过延长前几级叶片来做出涡扇发动机,可以大大降低耗油率,当然这个对于当时中国研发者来说是个大问题,可对于英国专家来说不是什么问题。还有奥菲斯,是可以用来取代涡喷6,推比高,寿命长,油耗低。

总结:以英法为师的意思是1,跟英国真正的学本事,英国是老牌的航空大国,不论航发和飞机设计都是顶尖的存在。2,跟法国学习的是工程上的研发方式,他们对已掌握的技术不断小步快跑,其次法国总能用较落后的发动机设计出还不错的飞机。

( 奥菲斯加力版BOr.12SR 类似于中国的涡喷6,推比比涡喷6高些(5左右),寿命和可靠性远好于涡喷6,此外扩展性很好,著名的飞马发动机用的就是奥菲斯作为高压段,飞马发动机稍加改装就可以作为大涵道涡扇发动机,飞马发动机最大推力到了12吨,可以用于大型运输机和轰炸机的动力。

干推力:3057公斤(6750磅)

加力推力:3706公斤(8150磅)

最大连续推力:2595公斤(5750磅)

重量:505公斤(1120磅)无加力段版

710公斤 有加力段版

压气机:8级(增加一级压气机)

涡轮:2级(增肌一级涡轮)

长度:2498毫米

直径:823毫米)

(英国爵士:我用大学知识教会中国人设计发动机部件

中国引进英国的斯贝202发动机,是中国航空工业发展史上的重要一段历史。现在将近30年过去了,很多国内相关人士和资料都开始披露这段历史。那么,作为合作的另一方,英国,他们又是怎样看待这段历史的呢?今天,我们就要说到一位在中国引进斯贝发动机中一位重要的英国人:斯坦利·胡克爵士。

胡克爵士对于很多中国人来说,可能不如英国披头士乐队、滚石乐队那么有名,但他却是英国罗罗发动机公司的著名工程师,是鹞式垂直起降战机“飞马”发动机的设计者。在英国,有很多航空专业人士认为,胡克爵士的成就,完全可以和英国著名工程师伊桑巴德·金德姆·布鲁内尔相提并论。当时罗罗公司的老板肯尼斯曾说,胡克爵士就是个天才,他是一个非常聪明的人,是一个世间少有的优秀工程师,在一个国家中一代人也就出一两个。

这样一位工程天才,在中国引进斯贝202发动机的时候,发挥了重要的穿针引线的作用。那么他对于当时中国的航空工业,又是怎么看的呢?

胡克在其自传《不过只是一个工程师》中,回忆道1972年他来到沈阳发动机厂,发现中国只能根据测绘仿制,来制造基于苏联图曼斯基设计的两种涡喷发动机:涡喷6和涡喷7.虽然中国厂房布局是50年代,机床也都是俄国货,但中国根据自身情况对工装前进行了更改。总体而言,在胡克眼中,中国发动机产业依然停留在50年代。

胡克在回忆录中认为中国此时应该果断购买英国罗罗公司的发动机许可权。但中方很犹豫,因为他们已经习惯了生产粗糙的俄式发动机,而且对许可证制度也不熟悉,生怕再出现苏联专家撤走的那一幕。但胡克认为,但是中国航空发动机产业的问题在于缺乏设计基础和研发经验的积累,更缺少设计师和有经验的工程师。虽然中方能生产发动机,但无法解决故障,因此中国发动机寿命只有可怜的100-200小时,一旦出现故障就只能更换。

中国请教了胡克两个人问题,第一个是涡喷7发动机的叶片根部,经常出现裂纹。胡克给中国人支了个招,从中国已经进口的民用三叉戟飞机上的斯贝发动机找答案,这下中方豁然开朗。

另外一个问题是发动机燃烧室机匣钣金件在使用时经常出现裂纹断裂。这个问题对于胡克来说也是手到擒来。胡克回忆道,出现裂纹的原因在于应力,他在英国尼内高等教育学院学习的时候就学到这方面知识。由于俄式发动机设计有重大缺陷,燃烧室采用球形头部设计,很厚,而后边是薄钣金件的火焰筒,薄的金属会比厚的金属升温和冷却快,两者因为膨胀和收缩率不同而产生严重的循环应力,裂纹就此产生。

胡可给出的方案是用厚板材制成圆筒形取代半球部头部设计,而且在切割出膨胀槽来应对收缩膨胀。中方按照胡克的设计重新设计了燃烧室,彻底地解决了这一问题,这让胡克的声望如日中天。1973年8月15日,胡克爵士在会议室巨大的毛主席肖像前,接受了红绸包面的名誉教授证书,成为北京航空学院(今北京航空航天大学)第一名名誉教授。)
freemind
帖子: 4179
注册时间: 周六 3月 27, 2021 6:55 pm

Re: 斯贝发动机传奇

帖子 freemind »

这个我说跟英国学,是跟英国学习真本事,因为英国有真货,而且通过花钱可以学到一点,全学到不可能,学到先进的也不可能,但是能学到一点落后的技术也对当时中国的航空技术很有提高,这个真的比自己瞎琢磨要省钱省时间。而抄多了之后有点心得了,再在引进的发动机上不断的小改,这个就是我说的学习法国的思路。
freemind
帖子: 4179
注册时间: 周六 3月 27, 2021 6:55 pm

Re: 斯贝发动机传奇

帖子 freemind »

航空发动机路线最优路线,就当时的情况来说,还是要走引进加仿制改进思路。

就是有的人说的,苏(俄)+加英国+法国路线。

其中苏(俄)和英国,都是可以拿到技术和原型的,法国和美国货估计只能拿到成品和材料。

具体的说,基型,就是wp7-wp13,wp6-红旗2-阿塔(仿),斯贝mk202-ws9,r35-ws10路线。

就思路来说,就是在苏联和英国技术原型上面,仿制改进,采取法国式的坚持改进技术路线。

其中,

一、wp6路线改进,应该仿法国阿塔思路,最终目标是攻击机、无人机、教练机用中小推单转子,高可靠性,涡扇发动机。
二、wp7-wp13路线,最后与斯贝路线合流,目标为大中推,军用战斗机用发动机。主要是安装接口标准为斯贝标准,但是核心机要改进,可仿苏联rd33,可用斯贝的加工工艺和材料。目标是改进和增强型10吨级军用涡扇发动机。用于我军单发和双发三代、四代战斗机。
三、斯贝-ws9路线,与wp13合流。

同时可参考苏俄d30kp2和美国核心机f100-110,走大推力,低油耗,中低空,军、民兼用路线。可用于轰六改进型,运十改进型,运20,改燃气轮机。

四、R35-WS10路线。

我国在80年代可以引进r35完全技术。苏联中央决定对中国开放米格23全套技术和米格29出口。因为米格23技术当时苏联已经决定淘汰,所以几乎可以白要,只要军购米格29就可以白送。

R35是一款极其优秀的涡喷大推力发动机,其性能实际上不经AL31F差,除了油耗略高之外。R35可以用于改进轰六,可以用于歼十三或者歼十方案早期。R35还可以顶替31F在涡扇10研制出来之前,作为歼十的主发动机。R35还可以用于改进歼八。

然后就可以稳步推进WS10的研制工作。



我国当时的技术水平,很多理论问题没弄清,材料方面也问题很大。完全从头研制新型发动机,是不对的。实际上这个思路立项目,至少有几十个发动机项目,研究几十年,花费无数,没有一个能成功的。还有盲目上大推力涡扇军用发动机项目,远远超出我国的技术水平,这个技术路线实际上不可取。
实际上,就我国的情况,直接研制大推力涡扇军用发动机,并不很合适。哪怕是80年代上ws10项目,本质上也不是最优的解决办法。
而引进技术的关键就是 斯贝项目,而引进斯贝项目的关健,是引进斯贝民用型全套技术和配套生产设备,并迅速全面实现国产化。可以考虑做1+1合同,就是民用型国产化完成后,再引进军用型的设计。
然后以民用斯贝的生产技术,加工工艺,材料,设计,和试验条件为平台,设计一代军用涡扇发动机体系。包括大中推,大推,小中推,涡轴,燃气轮机。然后改进提高。
实际上集中力量,同时利用相对有利的外部环境,引进各种西方的技术资料完全可以在89年前,拿出全套的相当不错的可用军推和民用产品。使我国在发动机产品上提前三十年进入世界二流水平,完全改变我军的军、民用发动机体系上的被动局面。
一法通,百法通,斯贝可以让我们直接进入涡扇时代,只是当时因为内部思想和利益斗争,没有抓住历史机会。
freemind
帖子: 4179
注册时间: 周六 3月 27, 2021 6:55 pm

Re: 斯贝发动机传奇

帖子 freemind »

说白了当时中国应该是立足于VK-1F(离心式涡轮喷气发动机),AM-3,R9(轴流式单转子涡轮喷气发动机),R11(双转子涡轮喷气式发动机)弄清楚第一代涡轮发动机是如何设计的,为什么这么设计,做到知其然知其所以然,然后在RB.168 MK202 的基础上弄明白第二代涡扇发动机是如何设计的,然后再反过来惠及PW1612项目和涡扇-8项目
freemind
帖子: 4179
注册时间: 周六 3月 27, 2021 6:55 pm

Re: 斯贝发动机传奇

帖子 freemind »

如果70年代考虑的话,可以分两款,一款 斯贝走低空,低油耗兼顾民用, 一条还可以可以测绘仿制R29 这个是末代喷气,作为战斗机和截击机的发动机。
从现在看,f22 j20 用的都是强调高空高速的,实际上都是接近于喷气发动机的东西,从这个角度来 R29 这个路线是必须保留的。 因为r29难度低,而且从现在看,大国基本放弃中推了。所以wp13这个系列早晚是要放弃的。 因此两个系列就可以 R29 和后续改进的主打战斗机。斯贝--tf41主打民用和低空的运输机、轰炸机。 两条线够了
回复