舰载战斗机是衡量航母作战水平的标志性武器平台。据外媒报道,人民海军的第一艘国产航母不久将投入建造,而我国也曾经与俄罗斯谈判引进苏33战机。种种臆测,却反映了外界高度关注我国舰载机的发展动向。中国航空工业经过五十多年的艰苦努力,已能够“自主研发生产轻重搭配、与发达国家在役战斗机种相当的第三代战斗机和第三代大推力涡扇发动机”。国产歼-11战斗机系列是在引进俄罗斯苏-27SK生产许可证的基础上逐步发展起来的,其代表性的某型机已实现了第三代战斗机配装国产先进涡扇的夙愿。
相较于陆基飞机,舰载机有着特殊的起降方式与工作环境,这就对动力设计提出了更高的要求,特别是更注重可靠性和作战适应性,迄今只有美俄两国开发了多种技术给予保证。受技术、成本等制约,迄今只有美俄两国开发了第三代舰载大推力发动机。我国虽然已经突破了军用涡扇的技术与瓶颈,但面对舰载机动力这新课题,引进与自研相结合的双保险方针仍是现阶段比较现实的途径,况且我国已有多年AL-31的使用与维护经验,在“太行”成熟之前由它担当主角应是比较稳妥的。随着“太行”使用数不断积累,延寿与可靠性增长成效的不断显现,国产型号必将成为我军战机装备的主干。

国产太行发动机
一、高性能、大裕度的风扇
发动机研究所采用先进的设计手段,为“太行”全新研制了三级高性能风扇。根据设计要求,在原型机 苛刻的尺寸限制下,风扇压比要比原型机高,同时必须 保持原有的高效率和大喘振裕度。高平均级压比和大裕 度的矛盾考验着设计师的能力。为解决喘振裕度问题, 研究所前后共设计了8套方案,经过大量试验验证,定型方案在高转速状态下,裕度提高中低转速时达到AL-31四级风扇的水平。
风扇单元的主要材料是钛合金(TC4),三级整体转子采用电子束焊接工艺加工。我国技术人员通过与国外专家的共同工作,了解了一种具有等强度、低损失、流线型型面阻尼凸肩的结构设计,并应用在“太行”发 动机的前两级风扇上。这种变厚度设计明显优于等厚度的凸肩形式。
新风扇还首次采用了带可变弯度导向叶片、超塑成型扩散连接的进气机匣,这是国内制造技术的全新突破。整体精铸中介机匣是发动机的主要承力部件,有内环、外环和带分流环的支板等构成。整体铸造工艺可以缩短生产周期,减轻结构重量,成本也会降低。
二、具有四代机特征的复合材料外涵道
第三次是配装太行发动机的飞机进行规定试飞的科目,发动机突然空中停车(2004年7月20日,试飞员丁三喜驾驶飞机在阎良机场起飞,当飞行到数千米高空时,突然听到一声响,左发停车了)。经过4个月的努力,经过组织调整,把质量管理和控制纳入程序化管理轨道 资料图:第三次是配装太行发动机的飞机进行规定试飞的科目,发动机突然空中停车(2004年7月20日,试飞员丁三喜驾驶飞机在阎良机场起飞,当飞行到数千米高空时,突然听到一声响,左发停车了)。经过4个月的努力,经过组织调整,把质量管理和控制纳入程序化管理轨道
三、继承了原准机先进设计的核心机
九级高压压气机的气动设计先进,原准机增压比高达12左右。“太行”的循环参数选取时做了适当调整,设计值为9.7(如果还保持原有水平则总增压比将近40,由于排气温度降低,中间推力会下降,增压比如此高会导致飞行时压气机后几级温度超过材料的允许温度。降低增压比也有助于提高裕度);前四级的静叶可调,扩大了压气机在中低转速下的失速裕度,这是实现发动机起动与加速性能的基础;结构设计紧凑,构造简单,转子主要为电子束焊接构件,第三级用短螺栓连接起前后两段整体转子。压气机主要用材有TC4钛合金、GH4169镍基合金等。
主燃烧室由带短突扩压器的锻造机匣、头部双涡流器的机加环形火焰筒、燃油空气雾化装置以及高能点火系统组成。由于发动机的总增压比高,燃烧室进口总温达860K,出口温度(平均)1700K这对火焰筒的结构材 料、冷却设计都是苛刻的挑战。环形火焰筒的主要材料是 固溶强化型钴基高温合金,内、外环上共有12圈冷却气膜小孔,头部也有两千多个气膜孔,火焰筒内部的壁面上分别加工出5道(内环)和6道(外环)气膜槽。套在筒外 的燃烧室机匣也是一件相当复杂的大型构件,主要用材GH14169,进口扩压器采用了无余量整体精密铸造成型,内部有多达70片的导流叶片(高压压气机出口导叶),经磨粒流抛光处理,真空电子束焊接工艺将机匣的各组件焊成一个整体。
四、三元流气动设计,复合倾斜低压涡轮与离压涡轮对转
所谓复合傾斜,是指叶片沿轴向与径向都做成弯曲的形状,国际上从80年代中期以后才开始应用这項技术,如RB211-535E4、F414。导叶采取复合倾斜设计可以减少端壁面损失,提高涡轮的效率。“太行”的低压涡轮采用复合倾斜形式不仅是气动设计上的一次挑战,也是对我国铸造技术的一大考验。由于涡轮叶片的工作温度高,所以普遍釆用复杂的空心内冷结构,若再做成复合倾斜形状,就更增加了制造的复杂程度与技术难度。贵州新艺机械厂(170)承担了叶片的制造任务,所生产的三联精铸复合倾斜叶片效率达到了国际水平。将高、低压涡轮设计成对转结构有助于提高发动机的推重比、降低耗油率并提升飞机的综合性能。目前投入使用以及在研的第四代军用发动机都釆用对转涡轮,几个航空强国也将对转设计列为未来航空涡轮的主要研究方案,可见对转涡轮正是体现“太行”后发优势的标志之一。