據(jù)澎湃新聞9月6日報道，近日，殲-20戰(zhàn)機(jī)換裝國產(chǎn)渦扇發(fā)動機(jī)的消息成為熱議的話題。一直以來，關(guān)于殲-20戰(zhàn)機(jī)動力裝置的爭論與質(zhì)疑總是能夠吸引很多人的關(guān)注：到底是俄制發(fā)動機(jī)還是國產(chǎn)發(fā)動機(jī)？如果裝備國產(chǎn)發(fā)動機(jī)，那么是“太行”還是新一代WS-15“峨眉”？隨著新的殲-20戰(zhàn)機(jī)圖片的出現(xiàn)，答案開始變得清晰：之前各架殲-20裝備的還是俄制AL-31F改進(jìn)型發(fā)動機(jī)，而新的殲-20開始換裝國產(chǎn)發(fā)動機(jī)。另外，從發(fā)動機(jī)尾噴管調(diào)節(jié)片的外形結(jié)構(gòu)來看，符合“太行”系列發(fā)動機(jī)的設(shè)計特征。

資料圖：從發(fā)動機(jī)尾噴管調(diào)節(jié)片的外形結(jié)構(gòu)來看，符合“太行”系列發(fā)動機(jī)的設(shè)計特征。

換“心臟”的前車之鑒

事實上，為一架已經(jīng)實現(xiàn)設(shè)計定型并批量裝備部隊的戰(zhàn)斗機(jī)更換另一種完全不同的發(fā)動機(jī)，沒有想象中的那么簡單。在國內(nèi)外戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)展歷程中，就有過不少成功與失敗的例子，這里筆者舉兩個例予以說明。

說到噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)換裝發(fā)動機(jī)的成功案例，筆者首先想到的就是曾經(jīng)稱霸海空的一代天驕——美國海軍F-14“雄貓”重型變后掠翼艦載戰(zhàn)斗機(jī)。該機(jī)在研制和試飛過程中裝備的是世界上第一種加力渦扇發(fā)動機(jī)——普惠公司的TF30-P412。但是，美國海軍對于該型發(fā)動機(jī)的性能并不滿意，其最為理想的型號是普惠公司全新研制的F401發(fā)動機(jī)。不過，由于F401發(fā)動機(jī)的研制進(jìn)度遠(yuǎn)遠(yuǎn)趕不上F-14戰(zhàn)斗機(jī)，而美國海軍又極為迫切的需要后者盡快服役，最終不得不同意繼續(xù)使用TF30-P412。

于是，從1974年服役開始，F(xiàn)-14戰(zhàn)斗機(jī)就是一只患有“先天性心臟病”的“雄貓”，TF30-P412發(fā)動機(jī)在結(jié)構(gòu)設(shè)計和可靠性上的諸多缺陷嚴(yán)重限制了該機(jī)作戰(zhàn)性能的發(fā)揮。因為發(fā)動機(jī)故障導(dǎo)致的F-14墜機(jī)事故占所有事故的四分之一以上。以至于時任美國海軍部長為此憤憤然的說：“TF30搭配F-14，可以稱得上是最爛發(fā)動機(jī)與最好戰(zhàn)斗機(jī)的組合?！焙髞恚栈莨径啻螌F30-P412發(fā)動機(jī)進(jìn)行改進(jìn)，但依然未能徹底解決問題。

直到1986年GE公司研發(fā)的F110-GE-400發(fā)動機(jī)開始裝備F-14B，才真正治好了“雄貓”的“心臟病”，不僅推力大幅增加，而且戰(zhàn)機(jī)的留空時間和作戰(zhàn)半徑都提升了25%以上。不過，由于F110-GE-400發(fā)動機(jī)要比TF30-P412發(fā)動機(jī)短得多，為了適應(yīng)較長的發(fā)動機(jī)艙，特別進(jìn)行了改進(jìn)設(shè)計，比如在加力燃燒室后部加裝延長筒，并且改變了與機(jī)身固定的安裝節(jié)位置。

而戰(zhàn)斗機(jī)換發(fā)失敗最為典型的案例當(dāng)屬英國F-4K/M。美國研制的F-4“鬼怪”Ⅱ戰(zhàn)斗機(jī)各型號裝備的都是J79系列渦噴發(fā)動機(jī)，唯有為英國海軍和空軍研制的F-4K/M換裝了羅·羅公司研發(fā)的“斯貝”Mk202渦扇發(fā)動機(jī)。單從主要性能指標(biāo)上看，“斯貝”Mk202要全面優(yōu)于J79，尤其是在加力推力、耗油率等方面。但是，前者的最大直徑和進(jìn)氣流量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過后者，導(dǎo)致F-4K/M對機(jī)身進(jìn)行了重新設(shè)計，包括加寬進(jìn)氣口、增加側(cè)面進(jìn)氣門，而且后機(jī)身也相應(yīng)加粗。

資料圖：英國航母上搭載的F-4K戰(zhàn)斗機(jī)

這一系列改進(jìn)導(dǎo)致了F-4K/M的飛行阻力大大增加，即便是“斯貝”Mk202發(fā)動機(jī)的推力有所提升也未能予以彌補(bǔ)。因此，最后的測試結(jié)果顯示，除了得益于耗油率降低而使得起飛性能和轉(zhuǎn)場航程有所改善外，F(xiàn)-4K/M的最大平飛速度、加速性、爬升率以及穩(wěn)定盤旋性能等指標(biāo)都大大低于裝備J79發(fā)動機(jī)的其他F-4改進(jìn)型號。英國人對此大失所望，但是騎虎難下，最終只訂購了170架F-4K/M，僅為最初計劃采購總數(shù)的40%，而且很快就被英、德、意三國聯(lián)合研制的“狂風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)所取代。

以上這一正一反兩個事例提醒我們，為已經(jīng)服役的戰(zhàn)斗機(jī)換裝性能更好的新型發(fā)動機(jī)固然是好事，但是也要經(jīng)過科學(xué)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)恼撟C，否則可能適得其反。F-14戰(zhàn)斗機(jī)換裝F110-GE-400發(fā)動機(jī)，不僅重量減輕、長度減小，而且完全沒有增加額外的飛行阻力，因此得以成功。而F-4K/M換裝“斯貝”Mk202發(fā)動機(jī)導(dǎo)致主要性能下降，英國人已經(jīng)看的很清楚，卻出于必須使用國產(chǎn)發(fā)動機(jī)的“傲嬌”，依然決定批量采購和裝備。結(jié)果，F(xiàn)-4K/M在英國海軍和空軍中高不成低不就，尤其是無法勝任當(dāng)時最為重要的高空高速截?fù)羧蝿?wù)，僅服役20年就全部退役。

對于殲-20這樣的第四代戰(zhàn)斗機(jī)來說，更換發(fā)動機(jī)遠(yuǎn)比第三代和第二代戰(zhàn)斗機(jī)復(fù)雜得多，不僅包括進(jìn)氣道、發(fā)動機(jī)艙以及后機(jī)身結(jié)構(gòu)設(shè)計的調(diào)整，以適應(yīng)新發(fā)動機(jī)進(jìn)氣流量以及外形尺寸的變化，還要使得新發(fā)動機(jī)的FADEC控制系統(tǒng)與原有的飛控系統(tǒng)相融合，相應(yīng)的飛控軟件也要進(jìn)行改寫。同時，換發(fā)后對于戰(zhàn)機(jī)后部RCS的影響也要進(jìn)行測試并加以改進(jìn)，以便保證全機(jī)的隱身效能。因此，中航工業(yè)全新生產(chǎn)了一架殲-20樣機(jī)用于換裝國產(chǎn)“太行”發(fā)動機(jī)的試驗。從目前狀態(tài)看，發(fā)動機(jī)艙與發(fā)動機(jī)之間的尺寸匹配可能還未做到最佳的優(yōu)化設(shè)計。

資料圖：對于殲-20這樣的第四代戰(zhàn)斗機(jī)來說，更換發(fā)動機(jī)遠(yuǎn)比第三代和第二代戰(zhàn)斗機(jī)復(fù)雜得多。

殲-20戰(zhàn)機(jī)為何換“心臟”？

既然為先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)更換發(fā)動機(jī)有一定的風(fēng)險且難度不小，為何中航工業(yè)會在殲-20已經(jīng)定型并交付之后還要走這一步，而且換裝的還是“太行”發(fā)動機(jī)，并非為殲-20配套研制的WS-15“峨眉”。筆者認(rèn)為，根源很可能出在了俄方AL-31F發(fā)動機(jī)的供應(yīng)問題上。

從上世紀(jì)90年代到本世紀(jì)前十年，俄空軍訂購的蘇霍伊戰(zhàn)機(jī)數(shù)量少得可憐，進(jìn)而導(dǎo)致俄羅斯航空發(fā)動機(jī)企業(yè)產(chǎn)能嚴(yán)重過剩，可以充分滿足包括中國在內(nèi)的所有國外用戶對于AL-31F發(fā)動機(jī)的訂單需求。然而，隨著近年來俄空天軍采購蘇霍伊戰(zhàn)機(jī)數(shù)量的猛增，再加上國外訂單依然不斷，使得俄羅斯AL-31F發(fā)動機(jī)的三大主要生產(chǎn)企業(yè)——土星、烏法和禮炮的產(chǎn)能已經(jīng)接近飽和。目前，殲-20即將進(jìn)入到全速量產(chǎn)階段，如果完全依靠從俄方采購AL-31F改進(jìn)型發(fā)動機(jī)，恐怕難以滿足需求。此外，AL-31F發(fā)動機(jī)的采購價格也水漲船高，從最初的300萬美元已經(jīng)升至最高500萬美元以上，接近翻倍。在這兩方面因素的綜合作用下，為殲-20換裝國產(chǎn)發(fā)動機(jī)以緩解量產(chǎn)需求的壓力，自然就是唯一可供選擇的辦法。