2006年2月,在一航集團發動機事業部的工作會議上,渦扇-10項目終於對外正式宣布研製成功,按有關技術要求完成了全部地麵考核試驗和空中試飛任務,實現了設計定型。渦扇-10定名為“太行”。總設計師為一航動力所的張恩和。
2007年,在訪談中,部分專家和試飛員表示,目前而言AL-31FN的表現要比渦扇-10A好一些,其加速性、空中啟動包線和地麵啟動時間都要好一些。目前渦扇-10A地麵啟動時間約90秒,AL-31FN隻要一分鍾;在空中停車後,要進行風車啟動,渦扇-10A的速度下限是600千米/小時左右,AL-31FN隻要450千米/小時加速性能方麵,AL-31FN隻需5秒就能把速度增加起來,渦扇-10A要超過5秒。這幾個不足中,最要緊的是空中啟動包線,因為殲-10是單發飛機,停車後要靠降低高度來增大速度,如果停車高度比較低,可能沒有足夠高度來加速到600千米/小時,那麽就隻能跳傘棄機。
這裏引用一段網友aliasmaya的分析
一家之言、多是猜測,請諸位同好批評指正!我也非常希望諸位能就渦扇10的加速性能、風車特性、起動機、調節計劃等內容發表評論。關於渦扇10的空中風車起動問題,有興趣的話建議查閱04年某期的《航空發動機》雜誌刊登的論文,張紹基就此有專門論述,采用經過改進的供油規律進行發動機地麵起動試驗、空中風車起動試驗,得到了某些數據,空中起動左邊界:H=4km、Ma=0.52、Vb=500km/h......發動機“風車狀態”(WindMilling)的概念,即由於各種原因導致發動機停車,而在氣體動力、轉子慣性、阻力矩等共同作用下使得發動機繼續轉動,並在短時間穩定在某一轉速的狀態。發動機的空中風車啟動是非常關鍵的。
АЛ-31Ф在潑辣性方麵是非常不錯的,壓氣機喘振裕度大,抗(溫度、壓力)畸變能力強、燃燒室的點火特性較好(記得有28個燃油噴嘴,太行有20個),對於提高發動機加速性能是很有利的(不過這需要以重量的代價來換取),加速線可以更大幅度的偏離正常工作線而發動機不致發生喘振、失速等故障,並且其多元複合調節的調節計劃,與發動機的配合堪稱完美!老毛子的混合式控製係統被認為是液壓機械-模擬電子調節係統設計中的典範。我看手冊中對分段式的複合控製規律介紹,實在是搞腦筋!佩服他們的設計師能夠巧妙的實現工程應用。我覺得將АЛ-31Ф的混合式控製係統(雖經過適應性改進)移植到渦扇10,所引起的問題比較多,今後一定時期內還會是不斷暴露-再完善的過程。現在關於渦扇10加速性、起動時間以及空中風車起動邊界窄等問題似乎也能看出和原型調節計劃不適應、不匹配相關聯,而適應性改進需要吃透原型機設計原理、吸收其精髓的基礎上發展的(這就考驗113與614的能力了,估計請外援的代價不菲,他們更可能會留一手)。
另外主燃燒室的點火特性也有待改進(貧、富油點火邊界比較窄),這屬於先天的問題、從F101那裏遺傳的。看到有不少論文談論這方麵內容以及建議的改進措施,比如加速控製改進、優化,空中風車起動特性分析,燃燒室點火特性改進等等。關於渦扇10的起動時間較АЛ-31Ф長,我猜測幾個可能的因素,比如燃氣渦輪起動機的功率還不夠強勁,而渦扇10的點火轉速比較高,起動機脫開轉速可能也比АЛ-31Ф的高(CFM56-3的起動點火轉速>20%,АЛ-31Ф大約為15%吧。因為在啟動過程、低轉速時,其主燃燒室的氣流小、壓力低,氣動霧化性能較差,因此貧油熄火邊界窄,記得教課書上說這是”兩相燃燒中的特殊問題”,所以選取較高的轉速點)。關鍵是燃燒室有一個適當的油氣比,保證點火可靠、工作穩定,這也得看供油計劃的設計了。渦扇10采用了608研製的起動機(不知道是否是參照了ГТДЭ-117,見圖),目前還在研製功率增大型。空中風車啟動的差距,我推測還是源自АЛ-31Ф的調節計劃與渦扇10風車特性的適應性問題,目前的渦扇10沒有采用FADEC。另外主燃燒室的點火特性也有待改進。換裝614的國產電調是目前渦扇10急需的改進措施(之一),以充分發揮發動機的性能潛力。渦扇10火焰筒頭部是采用較貧(油)的設計(追求高溫升,可以得到高的渦輪前溫度,這樣需要增加燃油供應,但又得防止冒煙,隻能增加進氣量,導致油氣比下降,低工況情況下容易發生貧油熄火),點火特性與穩定性是比較緊張的。
改善風車起動性能的某些措施,可以增設補氧係統、提高點火裝置的可靠性等,АЛ-31Ф或許也有起動補氧係統?我猜想АЛ-31Ф加速性好,可能很大程度上得益於高喘振裕度。縮短加速時間,就要求更大的渦輪剩餘功率,也就是要快速升高渦輪前溫度T4。在加速過程中,燃油供應量需要快速增加(在極限範圍內,盡可能大),但是升高的T4對於高壓壓氣機穩定工作會產生不利影響(趨向喘振邊界,因為高壓轉子的慣性大,轉速增幅不能跟上T4增加的幅度)。倘若壓氣機的喘振裕度大,那麽加速線可以更大幅度偏離穩態工作線,也就是說可以采取更短的加速途徑。渦扇10的高壓壓氣機增壓比大、級負荷水平高,或許是導致發動機加速性不如АЛ-31Ф的一個因素。
結構工藝
在機體結構和製造工藝方麵,殲-10絕對是世界第三代戰鬥機水平。殲-10翼身融合體和大三角翼布局使得內部油箱的容積增大,有助於改善中國戰鬥機航程短的問題。由於我國複合材料技術的發展,可以相信殲-10複合材料的用量應能達到國際第三代戰鬥機的水平。北京航空製造工程研究所承擔了殲-10的複合材料構件製造、鈦合金熱成形、框肋類零件數控加工、機翼壁板拋丸成形以及計算機輔助製造(CAM)軟件開發、蜂窩芯建模等任務,同時提供複合材料樹脂和蜂窩芯。上述工作,對我國發展複合材料蜂窩夾芯構件設計與製造技術起到了推動作用。1998年首飛後,該所榮獲“首飛集體功”。目前殲-10的複合材料垂尾及內外側升降副翼仍在該所小批量生產。
殲-10垂尾根部布置了減速傘艙,傘具由長期研製生產減速傘、降落傘、炸彈傘的宏偉機械廠負責研製,是類似蘇-27的十字形結構。殲-10的前起落架為雙輪,可能考慮了著艦或粗暴著陸的需求,向後收起。該前起落架在研製時是三“新”產品,成飛公司僅為此就組織了4個突擊隊、80多人攻關,改造機床、實驗、試製產品並行開展。其中以全國十大傑出青年崗位能手張林為首的攻關組,將公司普通車床改造成多用車床,成功實現了前起落架的擠壓、滾壓螺紋加工,達到了各項技術指標。其輪胎由中橡集團曙光橡膠工業研究設計院負責研製,該院具有生產波音等大型客機的橡膠輪胎的豐富經驗。新的主起落架在機身下方,向前收起,估計同時需要旋轉一定角度。但是艙蓋外形相當怪異,可以說比較醜陋。殲-10的起落架采用了我國自行研製的碳刹車機輪、碳刹車盤及碳盤防氧化塗層,上述設備通過了中國航空機載設備總公司組織的技術評審,於91年裝機試飛,97年隨整機成功首飛。
武器係統
上述起落架布局類似F-16和“陣風”,讓出了寶貴的機翼下的空間,便於攜帶更多外掛武器,預計外掛點可達到11個。目前所知,由於機身設計的變化,殲-10掛點改為共9個,機腹3個,兩翼下各3個。左圖則為殲-10早期的掛架布置方案。減速板分為四個,位於翼身融合體後部的上下表麵。
殲-10仍然安裝了固定機炮,應為23-3雙管23mm機炮,布置在機腹進氣道下方。隨著空空導彈技術的發展,取消固定機炮的設想再度接近實現,例如“台風”戰鬥機的部分型號就沒有裝備固定機炮。在這種前提下,殲-10沿用了性能落後、但穩定可靠的23-3機炮,應該說情有可原。
空空武器包括“霹靂”係列空空導彈的多個型號。目前可用的組合是仿自以色列怪蛇-3的霹靂-8近距空空導彈,加上國產霹靂-11中距半主動雷達製導導彈。未來則將采用國產主動雷達製導導彈。公開展覽上頻頻路麵的離軸發射角達120度的瞄準頭盔,也應該會加以應用。至2004年,殲-10尚不具備精確對地攻擊能力。我國機載光電探測吊艙已經成熟,因此殲-10在不久的將來,可使用包括激光導引炸彈在內的多種精確製導空地武器,C-801反艦導彈估計也不會少。留意一下下圖機翼下掛的彈體,象什麽型號?同時在這個圖中可以清晰的看到減速板。
隨著FC-1攜帶的SD-10中距主動雷達製導導彈的公開,殲-10將會擁有更加強大的武器。目前已確定SD10作戰高度0~25千米,最大發射距離70千米,最大速度4馬赫,最大使用過載38g。彈長3850mm,直徑203mm,翼展674mm,彈重180kg。據媒體報道,2002年8月某團“為我國自行研製的三代機配上國產空空導彈立下來汗馬功勞”,該團“又一次成功完成某型導彈試驗任務”,該彈“具有發射後不管的特點”。這裏所說的三代機很可能就是指殲-10,而“發射後不管”的新型空空導彈推測為“霹靂-12”,即SD10的國內編號。下圖為SD-10圖片,以及負責該彈研製工作的空空導彈研究院已故總設計師董秉印同誌。
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