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WS-13借壳重生涅盘尚未成功
发布时间:2019-10-01        浏览次数:        

  前两天聊了一下WS12和高推的故事,到了1993年,他们受到中俄航空技术合作协议的影响,都终止了。WS12的技术一部分转移到后续的WP13大推力改型的上,另外一部分转为课题研究缓慢的继续。

  中俄航空技术合作让我们有机会时隔40年以后重新接收苏式设备和技术,航空发动机方面,俄罗斯有大量的成熟的工程型号可以供选择和参考,由于中国引进苏27和苏联解体后俄罗斯经济困难,特别是米格29的长期滞销,我国在花费较少的情况下获得了RD33的一系列资料。但是,中国此时已经没有能使用这种发动机的飞机了,所以,引进技术和资料都基本以纯研究和学术方式进行。

  米格-29战斗机在中国名气小,都被苏27的光芒所笼罩,唯一开花结果的是发动机RD-33

  1998年,中国和巴基斯坦联合研发的FC1战斗机确定使用俄罗斯RD93发动机,这是一个极佳的机会,它大概会消费总计200台发动机,原本俄罗斯鉴于和印度的军贸关系,一直不太愿意提供,而他们又确实不想放弃这笔巨额交易,结果,走了一个折衷的路线发动机,并不管中国将这种产品外销还是自用。中国负责这批产品的后续保养维修。由于需要从中国输出,那么这台发动机获得一个国内的发动机编号WS-13.

  RD33是俄罗斯在70年代设计的一种小涵道比涡扇发动机,性能稳定,工作泼辣,有较大的喘震裕度,但是因为设计年代较早,一些技术相对保守和陈旧,WS12的研发基本都在80年代,元器件水平比RD33要高出一个层级,两者推力差不多,循环参数,流量,尺寸都很接近,因此,624和贵阳黎明想借此平台,用单元零件更换的方式,进行小步快跑,实现WS12的技术向实用化转移,最终让以前的心血不白费,换取一台全新的,先进的中推发动机。

  首先进行的是用原为WS12配套的三级风扇替换RD33的4级风扇,RD33的4级风扇虽然采用了无凸肩叶片,但是展弦比较大,风扇叶片强度偏低,耐杂物和鸟撞性能很差,迫使米格29必须采用复杂笨重的进气道挡板,即便如此,RD33风扇还是很脆弱,麻雀大小的鸟就会让其风扇碎裂,这和后期的发动机差距明显。

  新三级风扇第一级采用宽弦无凸肩叶片,比原风扇第一级耐冲击强度提高了10倍以上,可耐受鸟类冲击直接达到最新的标准。新风扇使发动机长度减少了44毫米,考虑到发动机本身安装架构问题,并没有调整发动机外壳尺度,但风扇前的4片固定支撑轴的导向叶片就变成前掠的了,这是一个识别特征。新风扇压比稍高于原风扇,喘振裕度接近,流量高了6KG,不加力推力从49.4KN提高到54KN,红姐心水论坛www66410,加力推力88.94KN,实验从1996年开始,1998年通过第一次试车。

  细心一点我们可以发现,这个发动机推力和目前克里莫夫配置在米格29K和米格35上的RD33MK基本一致,但两者实现的技术途径是不一样的,克里莫夫是通过调整原RD33的4级风扇性能实现的,而WS13则是通过更换风扇实现的。原本计划安排WS13以这个新风扇的模式通过定型,但因为是纯外销型号,100%国产化过程非常缓慢,定型工作从90年代末期一直拖到2015年。

  虽然定型工作因为国产化比例问题不顺利,但是对发动机的研究并没有停下来,第二步工作是采用一个与俄罗斯合作全新设计的低压涡轮,新的低压涡轮工作温度可以提高70度,工作效率也比原涡轮高,使用这个涡轮可以进一步发挥新三级风扇的潜力,据悉,这个涡轮其实也是克里莫夫现在应用在RD33MK上的,更换了新低压涡轮以后,发动机最大推力进步到91.1KN,发动机实验2002年开始。

  这个实验何时完成的,目前没有公开报道,但是中航为了努力让FC1成为替换强5的中国空军轻型多用途战斗机,于2004年送报的的资料中,FC1的性能是外挂5.5吨,发动机推力91.1KN。由于作战思想和需求的变化,中国空军转用JH7替代强5,原规划的轻型多用途战斗机取消。中航技随后向海外用户推销这个方案,巴基斯坦同意接受这个方案,但是不愿意为此投资进行研究,他们更愿意把有限的经费放到航电系统的升级上去,作为阶段化升级,FC1仅在目前阶段将外挂从3.8提高到4.5吨。

  巴空军由于经费过于紧张,无力支持新发动机的增推计划,使得枭龙战斗机性能有所损失

  由于是研发合作,克里莫夫实际上接受了中国的方案,因此也采纳了三级风扇方案,推出了RD33MKM,目前尚未有装机对象,但是可以随时供客户选择,搭配在米格35上。接下来的改进要涉及核心机了,难度倍增,最先计划改进的是燃烧室,原RD33的燃烧室设计太古老,贫油富燃到最后燃烧时效率偏低,因此一直有比较浓的黑烟,这已经成为RD33的标志,新设计的燃烧室能彻底改变这个问题,并让燃气温度分布更加稳定均匀,燃烧室的修改并不能提升推力,但是可以大幅度改善油耗和发动机寿命。

  于此同时,单晶涡轮叶片替代原定向凝固的涡轮叶片,这允许涡轮工作温度提高50-70度,发动机推力可以达到93-94KN,这其中燃烧室的工作在中国完成,高压涡轮的工作在俄罗斯完成,首台推力达到94KN的发动机在2008年进行台架试车,这个推力的型号克里莫夫命名为RD93MKN。更多>>

  我国在2014年的珠海航展上展出了FC31隐身战斗机,其希望搭配的发动机就是推力9500KG的中等推力发动机,这个发动机的信心基础便是来源于WS13和RD33之间往来不断的持续研发。

  仅仅走到这里,浴火重生之路才走了一半,1996年,624重新设计了中推的高压压气机,将7级压气机减少一级,变为6级压气机,核心机转速从14000转提高到17000转,压气机不仅性能没有下降,反而还有提升,重新设计的轴系改变了远RD33落后的架构,发动机变得更短,总长度会减小到4米以内,同时核心机引气流量增大,使用单晶叶片的高压涡轮冷却方案也有所改变,冷却能力从350度提高到480度,涡轮前从1600K提高到1800K。

  搭配重新设计的加力燃烧段,至此,整台发动机从头到尾都和原来的RD33没有一点相似之处了,发动机完完全全成为一种全新的发动机,发动机推力从96KN到111KN之间可选,发动机推重比也从最初RD33的6.6提高到8.6,这部分的实验目前还处于保密阶段,合作对象也从克里莫夫增加了一个伙伴,乌克兰的进步设计局。

  沈阳的FC-31战斗机,现阶段只有RD93发动机可用,不能及时换装新发动机的话,前景堪忧

  尽管没有明确的装机对象,中等推力发动机对我国的重要性还是异常的高,未来一大批无人飞行器都需要这个推力级别的发动机,而WS12到WS13这样艰难的发展路线,也是为我国发展航空发动机提供了一个新的发展思路,我国航发最缺乏的是从技术研究转为工程应用这个环节,而克里莫夫的合作,其实是在教育和引导我国航发如何实现工程化和实用化,这对我国目前的现状能起到决定性的作用,WS13整个项目国家投入经费非常少,如果能借鸡下蛋,借壳重生,所有运筹帷幄的人堪称国之英杰。但是,路行百里半九十,WS13到现在还远远称不上成功了,真的能把它一步一步走完,走踏实,走出一个结果来,才是真正的涅盘。

  美国GE的F404发动机改进成功为F414,大量装机使用,给我们很多的启示