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      高盧雄機(jī)之心(上)

      2017-03-06 18:52火心2000
      航空世界 2017年1期
      關(guān)鍵詞:阿塔發(fā)動(dòng)機(jī)法國(guó)

      火心2000

      在航空工業(yè)領(lǐng)域,美國(guó)向來(lái)獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷;繼承蘇聯(lián)衣缽的俄羅斯憑借超級(jí)大國(guó)的底蘊(yùn)也能占據(jù)一席之地;英國(guó)自從認(rèn)識(shí)到航空工業(yè)的重要性后就再未掉以輕心。與上述3國(guó)相比,法國(guó)的航空工業(yè)獨(dú)具濃厚的浪漫主義色彩。法國(guó)研發(fā)的動(dòng)力系統(tǒng)整體技術(shù)水平較美英兩大豪門(mén)仍存在一定的差距,但卻也為法國(guó)開(kāi)辟了屬于自己的一片天地。

      長(zhǎng)期以來(lái),法國(guó)出品的戰(zhàn)斗機(jī)大多出自航空工業(yè)界“大咖”馬塞爾·達(dá)索(Marcel Dassault)創(chuàng)辦的達(dá)索飛機(jī)公司(Ganerale Aeronautique Marcel Dassault)。在漫長(zhǎng)的時(shí)間里,達(dá)索公司出品的“幻影”系列戰(zhàn)機(jī)、“陣風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)以獨(dú)具特色的設(shè)計(jì),在航空工業(yè)界打下一片天地,“高盧雄機(jī)”遠(yuǎn)銷(xiāo)世界30多個(gè)國(guó)家和地區(qū)。在回顧法國(guó)航空工業(yè)發(fā)展史時(shí),二戰(zhàn)后的法國(guó)為“高盧雄機(jī)”主要發(fā)展了3個(gè)系列戰(zhàn)斗機(jī)動(dòng)力系統(tǒng):“阿塔”系列、M53系列、M88系列。

      法國(guó)的航空動(dòng)力系統(tǒng)始于20世紀(jì)初的動(dòng)力飛行開(kāi)拓者。它的歷史充滿(mǎn)創(chuàng)新、不斷進(jìn)步和工業(yè)傳奇。多年來(lái),各路生機(jī)勃勃的隊(duì)伍聚集在一起,終于在1945年創(chuàng)立了斯奈克瑪公司(SNECMA)。

      鏈接

      斯奈克瑪公司全稱(chēng)為法國(guó)國(guó)營(yíng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究制造公司,成立于1945年,由尼奧姆·羅納發(fā)動(dòng)機(jī)公司(1905年成立)、雷諾公司和尼羅林公司3家公司合并而成,主要從事軍用發(fā)動(dòng)機(jī)的研制、生產(chǎn)和維修。

      1996年以后,斯奈克瑪進(jìn)行了大規(guī)模的結(jié)構(gòu)調(diào)整和體制改革。2000年,斯奈克瑪以11億歐元(9.96億美元)買(mǎi)下了拉比納爾公司(Labinal),從而獲得了對(duì)透博梅卡公司(Turbomeca)和拉比納爾公司微型渦輪機(jī)分部的控制。目前,斯奈克瑪公司國(guó)家股份占97.2%。為了適應(yīng)新形勢(shì)的發(fā)展,2000年斯奈克瑪轉(zhuǎn)變?yōu)榭毓晒竞?,公司結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大規(guī)模的調(diào)整,公司業(yè)務(wù)按照推進(jìn)和設(shè)備兩個(gè)核心業(yè)務(wù)領(lǐng)域進(jìn)行了調(diào)整。前者包括民用、軍用、火箭發(fā)動(dòng)機(jī)以及相關(guān)業(yè)務(wù);后者涉及起落架、剎車(chē)系統(tǒng)、動(dòng)力傳輸系統(tǒng)等業(yè)務(wù)。推進(jìn)領(lǐng)域有4家子公司:斯奈克瑪發(fā)動(dòng)機(jī)(Snecma Moteurs)、斯奈克瑪服務(wù)(Snecma Services)、透博梅卡和微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)公司(Microturbo);設(shè)備領(lǐng)域有5家子公司:梅西埃-道蒂公司(Messier-Dowty)、梅西埃-比佳迪公司(Messier-Bugatti)、伊斯帕諾-西扎公司(Hispano-Suiza)、于雷爾-伊斯帕諾公司(Hurel-Hispano)和拉比納爾公司。

      2005年5月,斯奈克瑪和薩熱姆公司(SAGEM)合并成為賽峰集團(tuán)(SAFRAN Group),形成一個(gè)集航空、防務(wù)、通信和電子業(yè)務(wù)于一身的大工業(yè)集團(tuán)。斯奈克瑪成為在賽峰集團(tuán)航空航天推進(jìn)分部?jī)?nèi),由賽峰集團(tuán)100%控股的一家獨(dú)立子公司。

      阿塔傳奇

      斯奈克瑪真正的起點(diǎn)與法國(guó)最早的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)阿塔系列的發(fā)展密切相關(guān)。具體說(shuō)與德國(guó)有關(guān)。二戰(zhàn)末期,法國(guó)與當(dāng)時(shí)的美英蘇3國(guó)一起參與了對(duì)德國(guó)人才市場(chǎng)的瓜分行動(dòng),特別是對(duì)未來(lái)高科技制高點(diǎn)的航空工業(yè)更是展開(kāi)了激烈的爭(zhēng)奪。經(jīng)過(guò)法國(guó)人的不懈努力,他們得到了一個(gè)對(duì)法國(guó)航空工業(yè)有著劃時(shí)代級(jí)別的“大神”級(jí)人物——赫爾曼·奧斯特里希(Herman Oestrich)。

      此君于1903年出生在德國(guó)。在他25歲時(shí)加入了位于哥廷根的德國(guó)航空研究院(Deutsche Versuchasntalt fur Luftfahrt),專(zhuān)門(mén)從事噴氣推進(jìn)原理研究,并取得了一定的研究成果。1935年,奧氏離開(kāi)德國(guó)航空研究院去了西門(mén)子公司(Siemers)工作。后來(lái),西門(mén)子公司剝離了其旗下研究渦輪壓氣機(jī)的公司業(yè)務(wù),賣(mài)給了勃蘭登堡發(fā)動(dòng)機(jī)工廠(Bramo,Brandenburgische Motoren Werke)。1939年,德國(guó)的寶馬公司(BMW,就是后來(lái)那個(gè)著名的汽車(chē)制造商)兼并了Bramo公司,其發(fā)動(dòng)機(jī)計(jì)劃改稱(chēng)為BMW003。1939年,BMW003開(kāi)始生產(chǎn),1940年8月首次運(yùn)轉(zhuǎn),推力只有2.5千牛,不到預(yù)想的6.3千牛一半。后來(lái),該公司對(duì)奧氏的研究成果進(jìn)行了更深入的研究,研發(fā)工作進(jìn)展很快,并制造了驗(yàn)證機(jī)對(duì)奧氏研究成果進(jìn)行驗(yàn)證。在那段由戰(zhàn)爭(zhēng)狂人希特勒領(lǐng)導(dǎo)的歲月里,這一項(xiàng)新技術(shù)很快在1939年贏得了一份合同,研制一種推力為600千克力(5.9千牛)的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)——BMW003,裝備小型單發(fā)戰(zhàn)斗機(jī)He-178。在這項(xiàng)工作中,奧氏被指定負(fù)責(zé)這項(xiàng)研究,并確定發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu),其基礎(chǔ)為6級(jí)軸流式壓氣機(jī),帶冷卻空心葉片的單級(jí)渦輪和環(huán)形燃燒室。

      1941年2月,BMW003發(fā)動(dòng)機(jī)在試車(chē)臺(tái)上首次運(yùn)轉(zhuǎn),起初產(chǎn)生150千克力(1.47千牛)的推力,但經(jīng)過(guò)改進(jìn)升級(jí),到1942年中它便能產(chǎn)生550千克力(5.39千牛)的推力。隨后,BMW003繼續(xù)試驗(yàn)。經(jīng)過(guò)改進(jìn),推力提高許多,可靠性也得到有效改善。1943年8月,安裝在Ju-88飛機(jī)上進(jìn)行試飛。1944年8月獲準(zhǔn)成批生產(chǎn)。后來(lái),BMW公司又研究了一種裝備升級(jí)壓氣機(jī)的改進(jìn)型,并且不久提議批量生產(chǎn)幾千臺(tái),用來(lái)裝備阿拉杜公司(Arado)的雙發(fā)上單翼Ar-234(速度900千米/時(shí))和亨克爾He-162“火蛇”(Salamander)戰(zhàn)斗機(jī)。與此同時(shí),奧氏帶領(lǐng)他的團(tuán)隊(duì)在BMW003的基礎(chǔ)上又展開(kāi)了更新的兩個(gè)研發(fā)計(jì)劃,一是研制相當(dāng)于3450千克力(33.83千牛)的BMW018渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),另一個(gè)是在BMW018基礎(chǔ)上研發(fā)一款5400馬力(3971千瓦)的大型渦輪螺旋槳發(fā)動(dòng)機(jī)——BMW028。不過(guò),BMW003發(fā)動(dòng)機(jī)僅生產(chǎn)了750臺(tái),德國(guó)便戰(zhàn)敗投降,生產(chǎn)也就此中斷。

      雖然BMW003已經(jīng)生產(chǎn)了約750臺(tái),但裝上飛機(jī)的很少,只有He-162一款戰(zhàn)機(jī)。當(dāng)時(shí),BMW003發(fā)動(dòng)機(jī)本準(zhǔn)備出口日本,但因處二戰(zhàn)末期,工程樣機(jī)一直沒(méi)有提供,日本工程師利用發(fā)動(dòng)機(jī)的圖樣和照片設(shè)計(jì)出自己的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)——石川島播磨公司的Ne20。戰(zhàn)后,蘇聯(lián)用兩臺(tái)繳獲的BMW003發(fā)動(dòng)機(jī)作為第一架?chē)姎鈶?zhàn)斗機(jī)米格-9的動(dòng)力系統(tǒng)。同時(shí),蘇軍從德國(guó)工廠獲得了BMW003的藍(lán)圖,在列寧格勒“紅色十月”工廠建立了BMW003的生產(chǎn)線,由克里莫夫設(shè)計(jì)局進(jìn)行仿制生產(chǎn),編號(hào)為RD-20,于1947年正式開(kāi)始批量生產(chǎn)。

      從筆者上文對(duì)BMW003的簡(jiǎn)單描述可知,BMW003發(fā)動(dòng)機(jī)在當(dāng)時(shí)絕對(duì)是數(shù)得上的頂級(jí)產(chǎn)品之一。由此可見(jiàn)其設(shè)計(jì)師奧氏團(tuán)隊(duì)的作用。這樣也成為奧氏團(tuán)隊(duì)與當(dāng)時(shí)幾大戰(zhàn)勝?lài)?guó)討價(jià)還價(jià)的本錢(qián)。在面對(duì)美英法的招降代表,奧氏從整體考慮自己團(tuán)隊(duì)的未來(lái)。相對(duì)于美英已經(jīng)在噴氣推進(jìn)領(lǐng)域取得的一定成就相比,法國(guó)人在該領(lǐng)域尚屬空白。與此同時(shí),法國(guó)政府也在積極尋找德國(guó)噴氣研究人員和技術(shù)資料,希望能盡快趕上當(dāng)時(shí)的美英蘇3大強(qiáng)國(guó)。在秘密會(huì)見(jiàn)法國(guó)調(diào)查研究局的代表后,奧氏為其團(tuán)隊(duì)贏得了更多的籌碼,奧氏答應(yīng)幫助法國(guó)繼續(xù)發(fā)展BMW003發(fā)動(dòng)機(jī),并且簽訂了多項(xiàng)協(xié)議。

      隨著協(xié)議的達(dá)成,奧氏的120人團(tuán)隊(duì)留在法占區(qū)的德國(guó)瑞肯巴赫(Rickenbach)的原道尼爾工廠(Dornier)進(jìn)行BMW003的研究工作。研究隊(duì)伍很快擴(kuò)大到200人。

      最初,這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)沒(méi)有名字,僅簡(jiǎn)單地稱(chēng)作瑞肯巴赫航空技術(shù)工作室(Atelier Aeronautique de Richenbach),縮寫(xiě)為At·A·R或者AtAR。后來(lái)又逐漸演變?yōu)锳tar(阿塔),并被用于命名在這里設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī),這也是阿塔系列發(fā)動(dòng)機(jī)名稱(chēng)的由來(lái)。正是這個(gè)研究團(tuán)隊(duì)首字母的縮略語(yǔ),成為了此后至今仍是傳奇的代號(hào)。

      奧氏領(lǐng)導(dǎo)他的團(tuán)隊(duì)在BMW003的基礎(chǔ)上,僅用了幾個(gè)月時(shí)間便開(kāi)發(fā)出了推力更大的軸流式發(fā)動(dòng)機(jī)。命名為阿塔101的新發(fā)動(dòng)機(jī)在1945年10月完成了初始設(shè)計(jì);1946年4月,阿塔101的圖樣被送到了法國(guó)的斯奈克瑪公司投入生產(chǎn);5月,斯奈克瑪完成了首批零部件的制造。但因法國(guó)整體實(shí)力較當(dāng)時(shí)的頂級(jí)國(guó)家仍具有一定的差距,在合金技術(shù)方面始終不能研制出合格的渦輪葉片,尤其是制造工藝更為復(fù)雜的高溫合金葉片。

      奧氏團(tuán)隊(duì)針對(duì)這一情況,展開(kāi)了技術(shù)攻關(guān)。單級(jí)渦輪采用典型的空心冷卻葉片,以克服缺乏能耐極高溫度的鎳基合金的問(wèn)題。根據(jù)所采用材料的不同,渦輪進(jìn)口溫度為700~800℃(TET)。經(jīng)過(guò)一年的技術(shù)攻關(guān),1947年中,斯奈克瑪終于制造出合格的零部件,并立刻開(kāi)始組裝阿塔101;1948年3月26日,第一臺(tái)完成的阿塔101V1在維拉羅什的試車(chē)臺(tái)上進(jìn)行首次試驗(yàn)。在1947年4月5日的測(cè)試中,就產(chǎn)生了1700千克力的推力。經(jīng)過(guò)一番改進(jìn)后,到10月,推力便提升到了2200千克力(16.67千牛)。接著在10月,將阿塔101V1安裝在B-26“劫掠者”轟炸機(jī)上進(jìn)行飛行試驗(yàn)。1950年1月,斯奈克瑪制造了總計(jì)6臺(tái)的阿塔101原型機(jī)加入了試驗(yàn),推力進(jìn)一步提升到了2700千克力(26.48千牛)。這樣的技術(shù)指標(biāo)在當(dāng)時(shí)足以與當(dāng)時(shí)的同類(lèi)產(chǎn)品抗衡了。

      作為奧氏團(tuán)隊(duì)的第一個(gè)作品,為了追求開(kāi)門(mén)紅,設(shè)計(jì)時(shí)十分強(qiáng)調(diào)簡(jiǎn)單,旨在減小研制難度。指導(dǎo)思想為了成功降低了技術(shù)指標(biāo),但其技術(shù)并不只是簡(jiǎn)單的驗(yàn)證機(jī),而實(shí)際上是一臺(tái)打算用于批量生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)的雛形。為此,奧氏團(tuán)隊(duì)為阿塔101選擇了7級(jí)壓氣機(jī),增壓比為4;一個(gè)創(chuàng)新的環(huán)形燃燒室,內(nèi)有20個(gè)火焰筒和混合噴嘴。

      鏈接

      作為有著德國(guó)血統(tǒng)的阿塔101發(fā)動(dòng)機(jī)的編號(hào)也頗具日耳曼風(fēng)格,奧氏團(tuán)隊(duì)將第一臺(tái)101命名為阿塔101V1?!?01”預(yù)示著有可能有后續(xù)的型號(hào)。而“V”則是德國(guó)人的工程傳統(tǒng)。原型機(jī)的編號(hào)為V1、V2、V3等。

      隨后奧氏團(tuán)隊(duì)將6臺(tái)阿塔101原型機(jī)逐步按部就班的進(jìn)行試驗(yàn),積累了超過(guò)800小時(shí)的飛行經(jīng)驗(yàn),其中V1型就有350小時(shí)的優(yōu)異試驗(yàn)結(jié)果。法國(guó)政府對(duì)奧氏團(tuán)隊(duì)的工作十分滿(mǎn)意,給予了更多的自由,提供更為豐富的薪水,甚至給予了他們法國(guó)國(guó)籍。1948年5月16日,奧氏正式成為法國(guó)公民。

      阿塔系列型號(hào)

      阿塔101A發(fā)動(dòng)機(jī)。按照斯奈克瑪?shù)囊豁?xiàng)決定,1949年開(kāi)始了阿塔101A的批量生產(chǎn)型。它采用在原型機(jī)階段發(fā)展的許多改進(jìn),如采用星形結(jié)構(gòu)燃燒室和電起動(dòng)機(jī)。在1951年初,一臺(tái)阿塔101A發(fā)動(dòng)機(jī)在薩克勒(Saclay)試驗(yàn)中心成功地完成了150小時(shí)的持久試車(chē),證明它可以馬上投入下一階段的研制。

      1950年5月9日,法國(guó)政府將奧氏團(tuán)隊(duì)并入斯奈克瑪,同時(shí)成立一個(gè)部門(mén),專(zhuān)門(mén)負(fù)責(zé)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)工作。

      雖然阿塔101A的技術(shù)成功,但斯奈克瑪和奧氏并不滿(mǎn)足,針對(duì)其情況展開(kāi)了新的技術(shù)攻關(guān)。為了克服因法國(guó)整體冶金水平低下不能采用實(shí)心葉片而采用空心葉片的缺點(diǎn),研制了一種由鎳、鉻加了強(qiáng)化元素制成的新型高溫合金,可以制造出合適的實(shí)心葉片。僅這一項(xiàng)突破,便將推力提升到2200千克力。這個(gè)技術(shù)突破不僅將阿塔系列推上了一個(gè)高度,更象征著法國(guó)在戰(zhàn)爭(zhēng)結(jié)束不到5年的時(shí)間內(nèi)便消除了與西方同行的技術(shù)差距,并且躋身于主要發(fā)動(dòng)機(jī)的制造商之列。

      阿塔101B發(fā)動(dòng)機(jī)。制造材料改進(jìn)的同時(shí),又在阿塔101A的基礎(chǔ)上增加了定子導(dǎo)流片數(shù)量,研制了阿塔101B發(fā)動(dòng)機(jī)。1951年2月,首臺(tái)阿塔101B完成了150小時(shí)的壽命測(cè)試,在試驗(yàn)中成功達(dá)到了2800千克力(27.5千牛),穩(wěn)定工作推力達(dá)到了2400千克力(23.5千牛),重量只有900千克。1951年3月,以2600千克力(25.5千牛)的推力定型。1951年12月5日,安裝阿塔101B的達(dá)索“颶風(fēng)”進(jìn)行了試飛,從1952年3月27日起,阿塔101B又安裝在格洛斯特的“流星”F.4翼下開(kāi)始了飛行測(cè)試。

      阿塔101B的優(yōu)良表現(xiàn)獲得了法國(guó)著名戰(zhàn)機(jī)生產(chǎn)商達(dá)索公司的訂單。這也是斯奈克瑪首次批量訂單。這批50臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)準(zhǔn)備用于達(dá)索公司的奧蘭根(Ouragan)戰(zhàn)機(jī)和“神秘”Ⅱ戰(zhàn)斗機(jī)。“神秘”原型機(jī)裝備伊斯帕諾-西扎公司的泰發(fā)動(dòng)機(jī)。后來(lái)在法國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)整合中,該公司業(yè)加入了斯奈克瑪。正是這次牽手,讓達(dá)索公司和斯奈克瑪在此后幾十年里成為“高盧雄機(jī)”的最佳組合。

      這次訂單不僅宣告斯奈克瑪和奧氏團(tuán)隊(duì)都完成了合同規(guī)定的任務(wù),也宣布了法國(guó)正式擁有一種可靠的軍用渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),其整體性能足以滿(mǎn)足本國(guó)設(shè)計(jì)的戰(zhàn)機(jī)需求,再也不用在動(dòng)力系統(tǒng)方面看別人的眼色了。

      阿塔101B的成功,讓斯奈克瑪對(duì)民用動(dòng)力裝置也產(chǎn)生了興趣。而此時(shí)法國(guó)航空工業(yè)正好正在設(shè)計(jì)拉特克(Latrcoere)800和達(dá)索900民用噴氣飛機(jī)。前者是一架65座的噴氣運(yùn)輸機(jī),裝3臺(tái)阿塔101B發(fā)動(dòng)機(jī)。后來(lái)法國(guó)又研制了“快帆”(Caravelle)中程運(yùn)輸機(jī)。在其最初設(shè)計(jì)階段,斯奈克瑪就表現(xiàn)出了很大興趣。這款飛機(jī)也是法國(guó)早期民用飛機(jī)中唯一投入實(shí)際使用的。它要求安裝推力能達(dá)到44.1千牛的發(fā)動(dòng)機(jī),而阿塔系列根本不能滿(mǎn)足其性能要求。最終,“快帆”選擇了英國(guó)羅羅公司的發(fā)動(dòng)機(jī)。這次在民用動(dòng)力系統(tǒng)的競(jìng)爭(zhēng)失敗,宣告法國(guó)動(dòng)力系統(tǒng)只能暫時(shí)在軍用動(dòng)力方面有所作為,在民用業(yè)務(wù)方面還要等待多年。

      阿塔101C發(fā)動(dòng)機(jī)。阿塔101B發(fā)動(dòng)機(jī)在民用市場(chǎng)的失敗,并未讓斯奈克瑪就此氣餒,仍對(duì)阿塔101B加以改進(jìn),特別是對(duì)壓氣機(jī)、燃燒室和尾噴管進(jìn)行了針對(duì)性的改進(jìn)升級(jí)后,推出了阿塔101C,將推力進(jìn)一步提升到了2800千克力(27.5千牛)。斯奈克瑪在民用市場(chǎng)雖然失意,但在軍用市場(chǎng)卻是凱歌高奏。阿塔101C贏得了達(dá)索公司的140臺(tái)訂單合同,用來(lái)裝備“神秘”Ⅱ戰(zhàn)斗機(jī)。

      阿塔101D發(fā)動(dòng)機(jī)。隨著阿塔101C型定型,斯奈克瑪便對(duì)其進(jìn)行改進(jìn)升級(jí),起初是增大渦輪直徑,然后又采用了新的高溫合金渦輪,使渦輪前溫度提高到1000℃,推力達(dá)到了3000千克力(29.4千牛)。噴管使用了眼瞼式兩片式調(diào)節(jié)瓣,命名為阿塔101D。由于改進(jìn)工作很快,先前達(dá)索公司訂購(gòu)的140臺(tái)阿塔101C型訂單還未全部交付,于是將余下的C型發(fā)動(dòng)機(jī)訂單改為D型,總共訂購(gòu)了370臺(tái)。

      阿塔101E發(fā)動(dòng)機(jī)。著法國(guó)國(guó)力的逐漸恢復(fù),法國(guó)空軍展開(kāi)了一系列重大現(xiàn)代化項(xiàng)目研究,其動(dòng)力系統(tǒng)基本都采用了阿塔101C/D系列。這些項(xiàng)目主要有SNICASO“禿鷹”(Vavtour)轟炸機(jī)、諾德航空(Nord,又稱(chēng)北方航空)的“白隼”(Gerfaut)研究機(jī)、SE-5000戰(zhàn)斗機(jī),以及后來(lái)裝備沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的勒杜克(Leduc)0.22。隨著這些原型機(jī)項(xiàng)目的啟動(dòng),法國(guó)航空界迫切需要更大推力的發(fā)動(dòng)機(jī)以滿(mǎn)足空軍的作戰(zhàn)需求。

      針對(duì)法國(guó)軍方需求,1952年斯奈克瑪公司展開(kāi)了新的研究工作,主要是提升發(fā)動(dòng)機(jī)的推力以及減輕發(fā)動(dòng)機(jī)的重量。斯奈克瑪在阿塔101D的基礎(chǔ)上增加了零級(jí)壓氣機(jī)段,將總壓比提高到4.8,初期推力被定為3500千克力(34.3千牛),后來(lái)提升到了3700千克力(36.3千牛)。軍方對(duì)阿塔101E的整體性能較為滿(mǎn)意,一共下了600臺(tái)的訂單,裝備“禿鷹”和“軍旗”戰(zhàn)機(jī)。特別需要提出的是其中一臺(tái)阿塔101E安裝在諾德航空采用渦輪/沖壓組合動(dòng)力的N0rg2500“獵犬”飛機(jī)上,由安德烈·蒂爾卡(Ander·Turact)駕駛在1958年打破了幾項(xiàng)世界紀(jì)錄。

      阿塔101F發(fā)動(dòng)機(jī)。隨著阿塔101D型和E型的成熟,1951年春天,斯奈克瑪在阿塔101D的基礎(chǔ)上加裝了加力燃燒室,研制了阿塔101F型。推力達(dá)到了3800千克力(37.3千牛)。阿塔101F型號(hào)首先安裝在“神秘”Ⅱ上試驗(yàn),后來(lái)又安裝在“超神秘”ⅣB上,別名SMB2。阿塔101F型的整體性能達(dá)到了英國(guó)羅羅公司埃汶發(fā)動(dòng)機(jī)的水平。這表明斯奈克瑪?shù)恼w實(shí)力已經(jīng)達(dá)到了國(guó)際同等水平。

      阿塔101G。阿塔101F型的成功,讓法國(guó)人對(duì)安裝加力燃燒室的發(fā)動(dòng)機(jī)信心大振。隨后,斯奈克瑪為阿塔101E也增加了加力燃燒室,成為阿塔101G,推力提升到了4700千克力(46.1千牛)。1954年,作為法國(guó)的兩款帶加力燃燒室渦噴發(fā)動(dòng)機(jī),阿塔101F與阿塔101G都安裝在“神秘”Ⅱ上分別進(jìn)行飛行測(cè)試。不過(guò),由于剛涉足發(fā)動(dòng)機(jī)加裝加力燃燒室技術(shù),這兩款發(fā)動(dòng)機(jī)均未能被“神秘”Ⅱ正式采用。隨著“超神秘”飛機(jī)的研制成功,達(dá)索公司從成熟可靠的角度考慮,最初為“超神秘”選擇了羅羅的埃汶發(fā)動(dòng)機(jī)。不過(guò),仍期待國(guó)產(chǎn)帶加力燃燒室的發(fā)動(dòng)機(jī)成熟。終于,在1956年5月15日,采用法國(guó)國(guó)產(chǎn)的阿塔101G的“超神秘”完成首飛,也成為“超神秘”量產(chǎn)的動(dòng)力系統(tǒng)。阿塔101G的成功,加強(qiáng)了阿塔101系列發(fā)動(dòng)機(jī)在航空界的地位。而作為法國(guó)第一種能夠進(jìn)行水平超聲速飛行的飛機(jī),采用阿塔101 G的“超神秘”標(biāo)志著法國(guó)航空工業(yè)的獨(dú)立和進(jìn)入出口市場(chǎng)的潛力。到1957年,斯奈克瑪工廠每月生產(chǎn)17臺(tái)阿塔系列發(fā)動(dòng)機(jī)。

      阿塔08發(fā)動(dòng)機(jī)。隨著噴氣推進(jìn)技術(shù)的成熟發(fā)展,現(xiàn)役的阿塔101系列推力漸顯不足,已不能滿(mǎn)足軍方對(duì)更好性能的要求。而在此時(shí)的世界航空工業(yè)的研究、試驗(yàn)和生產(chǎn)資源的范圍均有了極大的發(fā)展。于是,斯奈克瑪決定研制更新型號(hào)的系列發(fā)動(dòng)機(jī)。同時(shí),斯奈克瑪也充分認(rèn)識(shí)到本國(guó)航空工業(yè)整體實(shí)力并不能實(shí)現(xiàn)質(zhì)的飛躍,在充分掌握的技術(shù)基礎(chǔ)上務(wù)實(shí)地采用小步漸進(jìn)的設(shè)計(jì)理念。這種理念也成為法國(guó)航空工業(yè)發(fā)展的重要指導(dǎo)思想之一。

      針對(duì)上述的情況,1954年,斯奈克瑪在阿塔101發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上開(kāi)始研發(fā)一款更激進(jìn)的改進(jìn)型發(fā)動(dòng)機(jī)——阿塔08發(fā)動(dòng)機(jī)。斯奈克瑪將阿塔101發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)從原來(lái)的7級(jí)增加到9級(jí),采用了稍小的兩級(jí)渦輪和合金壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子,并且同時(shí)在各種部件上做了大量的改進(jìn)升級(jí)。最初完成的阿塔08-3的總增壓比提升到了5.5,推力達(dá)到了4400千克力(43.1千牛),被達(dá)索公司的“軍旗”ⅣM戰(zhàn)機(jī)采用。

      阿塔08K-50型發(fā)動(dòng)機(jī)。戰(zhàn)后,法國(guó)經(jīng)過(guò)十余年的發(fā)展,國(guó)力日漸恢復(fù),其海軍也逐漸服役了兩艘航母。艦上裝備了多用途的“超軍旗”攻擊機(jī)和偵察機(jī)(有71架交付給法國(guó)海軍,14架交付給阿根廷)。針對(duì)海軍使用環(huán)境,該機(jī)的動(dòng)力裝置阿塔8K-50采用了大量適合海軍使用的材料,于1975年取證,1977年5月生產(chǎn)交付,截止到2008年,還有57架安裝有阿塔8K-50發(fā)動(dòng)機(jī)的戰(zhàn)機(jī)在役。最近幾年,隨著“陣風(fēng)”戰(zhàn)機(jī)的逐步列裝,數(shù)量逐漸較少。

      阿塔09系列發(fā)動(dòng)機(jī)。該系列發(fā)動(dòng)機(jī)是在阿塔08系列基礎(chǔ)上,加裝了全新的加力燃燒室,這也是阿塔系列中最為成功的型號(hào)。法國(guó)戰(zhàn)機(jī)之所以能在世界掀起一股“浪漫之風(fēng)”,這其中就有阿塔09系列發(fā)動(dòng)機(jī)的巨大貢獻(xiàn)。作為阿塔系列中的巔峰存在,阿塔09系列加力推力達(dá)到了驚人的5600千克力(54.9千牛),并很快的提升到了6000千克力(58.8千牛)。這個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)源于1961年1月的阿塔9的試驗(yàn)中的第一手資料。

      阿塔09C發(fā)動(dòng)機(jī)。1959年12月,斯奈克瑪將阿塔09的噴口調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)由兩片改為18片,并采用了微型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)作為起動(dòng)動(dòng)力,直接為發(fā)動(dòng)機(jī)提供壓縮空氣。這樣發(fā)動(dòng)機(jī)可以不必等到壓氣機(jī)達(dá)到充分轉(zhuǎn)速時(shí)便可完成起動(dòng)。定型后的發(fā)動(dòng)機(jī)命名為阿塔09C型,最大推力為5890千克力(57.8千牛),裝備在“幻影”Ⅲ戰(zhàn)機(jī)上。

      阿塔09D發(fā)動(dòng)機(jī)。隨著法國(guó)航空工業(yè)水平的提升,達(dá)索公司開(kāi)始了高空高速飛行器(高度超過(guò)兩萬(wàn)米、馬赫數(shù)超過(guò)2.0)的研究,需求更新的發(fā)動(dòng)機(jī)。阿塔09D發(fā)動(dòng)機(jī)是斯奈克瑪在阿塔09C基礎(chǔ)上,將噴管和加力燃燒室的制造材料改為鈦合金材料,以滿(mǎn)足飛機(jī)保持馬赫數(shù)2.0的高速飛行。

      阿塔09K-10發(fā)動(dòng)機(jī)。改進(jìn)了燃燒室、渦輪冷卻和加力燃燒室,配裝在“幻影”ⅣP戰(zhàn)機(jī)上。

      阿塔09K-50發(fā)動(dòng)機(jī)。阿塔系列的頂尖存在。在阿塔09K-10基礎(chǔ)上,重新設(shè)計(jì)渦輪,采用了鑄造葉片而不是鍛造葉片,并增加氣相沉積涂層,改善了總體性能,特別是提高了燃油經(jīng)濟(jì)性。同時(shí),對(duì)第1和第8級(jí)壓氣機(jī)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì),從而提高了增壓比,并稍稍增大了空氣流量;對(duì)控制裝置和電子設(shè)備也進(jìn)行了升級(jí)改進(jìn),改善了單發(fā)飛機(jī)的安全性。最大推力達(dá)到了7060千克力(69.2千牛)。用于生產(chǎn)型的“幻影”F1、“幻影”50,以及南非空軍裝備的“獵豹”C及“幻影”改型飛機(jī)。到2006年,該型發(fā)動(dòng)機(jī)累計(jì)飛行198萬(wàn)小時(shí)。

      阿塔升級(jí)型發(fā)動(dòng)機(jī)。1995年6月,斯奈克瑪、南非的丹尼爾公司和西班牙的ITP公司簽訂一項(xiàng)改進(jìn)協(xié)議,主要針對(duì)當(dāng)時(shí)大量裝備的阿塔8K50、阿塔9K50型發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行升級(jí),目標(biāo)為:降低維修成本10%~15%;使熱端部件檢查間隔從300小時(shí)提升到400小時(shí),翻修間隔時(shí)間達(dá)到1200小時(shí);將從慢車(chē)狀態(tài)到最大加力狀態(tài)的加速時(shí)間縮短3~5秒。不過(guò),隨著諸多第三代戰(zhàn)斗機(jī)的服役,作為二代機(jī)的“幻影”系列戰(zhàn)機(jī)逐漸退出歷史舞臺(tái)。由于缺乏足夠的市場(chǎng)需求,阿塔升級(jí)型發(fā)動(dòng)機(jī)最后不了了之。

      阿塔08/09C/09K-50發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)

      進(jìn)氣裝置。環(huán)形;中心錐內(nèi)設(shè)有起動(dòng)機(jī)。6個(gè)徑向支板內(nèi)設(shè)附件傳動(dòng)傘齒輪傳動(dòng)軸、起動(dòng)機(jī)供氣導(dǎo)管和滑油出口導(dǎo)管。熱空氣防冰。

      壓氣機(jī)。9級(jí)軸流式。盤(pán)式轉(zhuǎn)子用螺栓將各個(gè)盤(pán)連接到軸上。軸的前端為滾珠軸承,中間和后端為滾柱軸承。對(duì)開(kāi)機(jī)匣由輕合金制造。轉(zhuǎn)子和靜子葉片為鍛造后機(jī)械加工。靜子葉片第1、第2、第7~9級(jí)為鋼制,余下為輕合金制造。轉(zhuǎn)子葉片第1、第7~9級(jí)為鋼制,第2~6級(jí)為輕合金制造。所有轉(zhuǎn)子都有棱形榫頭,插入盤(pán)緣的槽內(nèi)。

      燃燒室。環(huán)形鋼結(jié)構(gòu),帶20個(gè)直流噴嘴,兩個(gè)起動(dòng)預(yù)燃室和兩個(gè)點(diǎn)火器保證易于起動(dòng)和再點(diǎn)火。

      渦輪。2級(jí)軸流式。鋼盤(pán)用花鍵與軸連接,軸支承在滾柱軸承上。鋼葉片有縱樹(shù)形榫頭。第1級(jí)和第2級(jí)葉片分別用從圍繞軸的環(huán)形管道和軸內(nèi)管道引來(lái)的空氣冷卻。鋼制的氣冷空心導(dǎo)向葉片。

      尾噴管。阿塔08B/08K為帶中心錐的鋼制金屬外殼;阿塔09B為帶兩個(gè)蛤殼的可調(diào)噴管;阿塔09K為帶多塊調(diào)節(jié)板的可調(diào)面積噴管。

      滑油系統(tǒng)。非循環(huán)系統(tǒng),正常供油壓力為343千帕。最大滑油消耗量為1.5升/時(shí)。

      起動(dòng)系統(tǒng)。阿塔09B設(shè)在頭錐內(nèi)的壓縮空氣起動(dòng)機(jī),由外部氣源供氣;其他型號(hào)為自動(dòng)氣壓起動(dòng)。

      附件。由兩個(gè)斜交軸傳動(dòng),分別設(shè)在壓氣機(jī)的上部和左側(cè)。

      控制系統(tǒng)。機(jī)械液壓式。兩級(jí)燃油泵的第1級(jí)為低壓離心泵,第2級(jí)為高壓齒輪泵。自動(dòng)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速和溫度。最大燃油壓力為7845千帕。

      安裝節(jié)。在發(fā)動(dòng)機(jī)前機(jī)匣上部有1個(gè),在主機(jī)匣的兩側(cè)各1個(gè)。

      阿塔發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)數(shù)據(jù)

      小結(jié)

      作為法國(guó)航空工業(yè)的開(kāi)山之作,具有日耳曼血統(tǒng)的阿塔系列從1945年的阿塔101起步,到1969年的阿塔9K-50,法國(guó)人歷時(shí)24年,從1噸推力一直發(fā)展到7噸級(jí)的推力。而在國(guó)際航空工業(yè)界,7噸級(jí)推力噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)被視為一國(guó)渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的標(biāo)志和重要里程碑。法國(guó)人憑借阿塔系列的逐步成熟,終于在航空動(dòng)力方面趕上了當(dāng)時(shí)的美英蘇三國(guó),正式躋身第一集團(tuán)的4強(qiáng)俱樂(lè)部。而“高盧雄機(jī)”憑借阿塔這顆強(qiáng)勁心臟,特別在早期的世界戰(zhàn)機(jī)市場(chǎng)掀起了一股強(qiáng)勁的“法蘭西浪漫之風(fēng)”??梢哉f(shuō),阿塔系列發(fā)動(dòng)機(jī)之于法國(guó)航空工業(yè)完全是第一個(gè)里程碑式的基石。

      第二個(gè)里程碑——M53渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)

      超級(jí)阿塔

      在20世紀(jì)50年代,世界航空界開(kāi)始追求高度超過(guò)兩萬(wàn)米、馬赫數(shù)超過(guò)2.0技術(shù)指標(biāo)。各國(guó)都對(duì)此投入了大量的資源,法國(guó)也不例外,于1955年發(fā)起了一項(xiàng)旨在實(shí)現(xiàn)飛行速度達(dá)到馬赫數(shù)3.0的研究計(jì)劃。其中,達(dá)索公司負(fù)責(zé)飛機(jī)的研發(fā),斯奈克瑪負(fù)責(zé)動(dòng)力系統(tǒng)的研發(fā)。作為一款高性能發(fā)動(dòng)機(jī),斯奈克瑪充分考慮法國(guó)航空工業(yè)的整體實(shí)力,認(rèn)為重起爐灶,制造一款新發(fā)動(dòng)機(jī),不但存在不可預(yù)測(cè)的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn),且會(huì)拖延研發(fā)時(shí)間,甚至因技術(shù)難度過(guò)大而下馬。于是在阿塔101系列成熟的技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)升級(jí)。

      新發(fā)動(dòng)機(jī)沿用阿塔101的核心機(jī),不過(guò)將輕質(zhì)合金換成了合金鋼,以耐受更高的工作溫度,同時(shí)將渦輪葉片由實(shí)心改為空心,且采用氣冷設(shè)計(jì),以滿(mǎn)足高速飛行要求。新發(fā)動(dòng)機(jī)按照斯奈克瑪?shù)拿?guī)則,被命名為M26。

      由于有阿塔101成熟的技術(shù)基礎(chǔ),僅用兩年時(shí)間,M26便進(jìn)入技術(shù)定型階段,1957年5月開(kāi)始試車(chē)。在試驗(yàn)中不加力推力達(dá)到了4700千克力(46.1千牛)。經(jīng)過(guò)改進(jìn)后的M28在1958年9月試車(chē)中產(chǎn)生了5200千克力(51.0千牛)的推力,進(jìn)一步改進(jìn)后加力推力達(dá)8500千克力(83.4千牛)。不過(guò),這個(gè)項(xiàng)目畢竟是基于阿塔101的技術(shù)基礎(chǔ)改進(jìn)升級(jí)而來(lái),其自身技術(shù)基礎(chǔ)不管如何改進(jìn)升級(jí),始終不能擺脫其低端基礎(chǔ),遠(yuǎn)不能滿(mǎn)足第三代戰(zhàn)機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)的需求。于是,在1960年,法國(guó)政府正式停止超級(jí)阿塔的研究。不過(guò),在研究過(guò)程中,為法國(guó)航空工業(yè)積累了豐富的經(jīng)驗(yàn),為以后的新型發(fā)動(dòng)機(jī)的誕生奠定了雄厚基礎(chǔ)。

      法國(guó)雖然有了超級(jí)阿塔的研究經(jīng)歷,但作為后起之國(guó),法國(guó)的整體航空實(shí)力較美英兩大強(qiáng)國(guó)仍存在一定的差距,想在第三代航空發(fā)動(dòng)機(jī)方面取得突破性成就仍需突破諸多技術(shù)障礙。不過(guò),同作為西方國(guó)家,法國(guó)和美英的三大航發(fā)巨頭均有成功合作,研制了性能相當(dāng)優(yōu)秀的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),在帶來(lái)豐厚經(jīng)濟(jì)利潤(rùn)的同時(shí),也所學(xué)頗豐,為法國(guó)的第二個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)里程碑——M53的誕生奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。

      鏈接

      法國(guó)式的美國(guó)“TF”發(fā)動(dòng)機(jī)

      在20世紀(jì)50年代中后期,美國(guó)空軍根據(jù)當(dāng)時(shí)的空戰(zhàn)情況以及未來(lái)的空戰(zhàn)模式,正式啟動(dòng)下一代戰(zhàn)機(jī)項(xiàng)目。多年以來(lái),美國(guó)航空工業(yè)界一貫奉行“動(dòng)力先行”原則,在戰(zhàn)機(jī)計(jì)劃還未正式啟動(dòng)之前,航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域早已有所行動(dòng)。對(duì)軍方計(jì)劃回應(yīng)最積極的就是美國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的“絕代雙驕”之一——普拉特·惠特尼公司(以下簡(jiǎn)稱(chēng)PW公司)。1958年,PW公司自籌資金開(kāi)始研發(fā)一款全新發(fā)動(dòng)機(jī),希望能成為美國(guó)第三代戰(zhàn)機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)。這就是JTF-10高增壓比軸流式雙轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。

      本來(lái),PW公司企圖美國(guó)第三代戰(zhàn)機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)和法國(guó)是沒(méi)有任何關(guān)系的,但在20世紀(jì)60年代前后,PW公司特別想打開(kāi)歐洲的民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng),迫切需要一個(gè)歐洲合作伙伴。經(jīng)過(guò)幾番選擇,PW公司選擇了斯奈克瑪,委托斯奈克瑪負(fù)責(zé)維修銷(xiāo)往歐洲的民用JT3/4發(fā)動(dòng)機(jī)。而作為交換,PW公司得到了斯奈克瑪約10%的股份。這一協(xié)議一直到現(xiàn)在仍有效,PW公司目前還持有斯奈克瑪10%股份,每年借此分紅。

      JT3/4渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是PW公司利用十分成熟的J57渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)作為內(nèi)涵核心機(jī),于1960年7月正式研發(fā)成功。JT3/4采用雙軸前風(fēng)扇設(shè)計(jì),地面臺(tái)架最大推力8000千克力(78.5千米),函道比1.37,壓氣機(jī)總增壓比13.55,風(fēng)扇總增壓比1.74。作為美國(guó)早期的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),JT3/4發(fā)動(dòng)機(jī)的用途十分廣泛,不僅裝備在民用波音707、DC-8飛機(jī)上,后期的B-52H轟炸機(jī)以及C-141A軍用運(yùn)輸機(jī)、E-3A預(yù)警機(jī)等飛機(jī)也安裝了JT3的軍用型號(hào)TF-33發(fā)動(dòng)機(jī)。在當(dāng)時(shí),JT3/4發(fā)動(dòng)機(jī)可以算得上航空發(fā)動(dòng)機(jī)的頂級(jí)產(chǎn)品。斯奈克瑪雖只是負(fù)責(zé)維修,但在這些“拆拆換換”工作中,也基本掌握了美國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展思路脈絡(luò)。

      斯奈克瑪可不并滿(mǎn)足簡(jiǎn)單的維修任務(wù),還與PW公司合作,研發(fā)了幾款JTF10發(fā)動(dòng)機(jī)的衍生型號(hào),并從中受益匪淺。

      1959年,法國(guó)跟隨潮流也研發(fā)了垂直起飛的“幻影”ⅢV戰(zhàn)斗機(jī)。不過(guò),在項(xiàng)目啟動(dòng)之時(shí),斯奈克瑪并不能提供滿(mǎn)意的發(fā)動(dòng)機(jī)。于是,由法國(guó)政府出面,斯奈克瑪與PW公司簽訂一項(xiàng)協(xié)議,購(gòu)買(mǎi)JTF10的生產(chǎn)許可證,以期待將它修改后滿(mǎn)足法國(guó)的技術(shù)規(guī)范。并給予了TF104的編號(hào)。

      作為業(yè)界頂尖選手,PW公司和斯奈克瑪根據(jù)“幻影”ⅢV的要求,對(duì)JTF10做出針對(duì)性的修改,在低壓壓氣機(jī)前加上一級(jí)新的風(fēng)扇和加力燃燒室。研發(fā)工作十分順利,1961年12月,首臺(tái)TF104驗(yàn)證機(jī)便開(kāi)始首次試車(chē)。它在一年半后定型,并于1964年6月安裝在“幻影”ⅢT戰(zhàn)機(jī)的原型機(jī)上進(jìn)行飛行試驗(yàn)。不過(guò),TF104型發(fā)動(dòng)機(jī)并沒(méi)有達(dá)到事先預(yù)期性能,因此又轉(zhuǎn)而研究推力更大的改型——TF106,其最大推力可達(dá)到7300千克力(71.6千牛)。

      TF106安裝在垂直起降的“巴爾扎克”驗(yàn)證機(jī)上進(jìn)行試飛。奇葩的是這款飛機(jī)竟然還裝有8臺(tái)羅羅伊公司的RB·108升力發(fā)動(dòng)機(jī),單臺(tái)推力可達(dá)到1000千克力(9.8千牛)。在一架飛機(jī)上竟然安裝如此多的發(fā)動(dòng)機(jī),可想而知以法國(guó)大文豪命名的這型飛機(jī)的結(jié)局。果然,此款飛機(jī)雖完成所有設(shè)計(jì)工作,但因太復(fù)雜并造成了兩次事故,最后消失在歷史塵埃中了。

      雖然和法國(guó)人關(guān)于TF系列發(fā)動(dòng)機(jī)合作都以失敗告終,不過(guò)美國(guó)憑借強(qiáng)大的國(guó)力,啟動(dòng)了可變后掠翼TFX計(jì)劃,即后來(lái)大名鼎鼎的通用動(dòng)力公司的F-111戰(zhàn)斗機(jī)。而其動(dòng)力系統(tǒng)就是由JTF10發(fā)動(dòng)機(jī)改進(jìn)而來(lái)的TF30發(fā)動(dòng)機(jī)。正是基于TF30發(fā)動(dòng)機(jī)的成熟,法國(guó)政府又對(duì)其產(chǎn)生了興趣了,準(zhǔn)備將TF30發(fā)動(dòng)機(jī)安裝在其“幻影”ⅢF2戰(zhàn)機(jī)上。這個(gè)協(xié)議于1963年11月簽訂。不過(guò)這個(gè)研發(fā)工作并沒(méi)有得到法國(guó)政府的訂單,也就沒(méi)有繼續(xù)下去。其后,“幻影”F3重新采用TF106發(fā)動(dòng)機(jī),但不久也被法國(guó)政府放棄。

      不過(guò),法國(guó)人雖然幾項(xiàng)垂直起降戰(zhàn)機(jī)計(jì)劃均以失敗告終,但并未就此停止研發(fā)進(jìn)度,仍推出幾款垂直起降戰(zhàn)機(jī)項(xiàng)目。其動(dòng)力系統(tǒng)也升級(jí)為T(mén)F30的法國(guó)版——推力9000千克力(88.3千牛)的TF306型發(fā)動(dòng)機(jī)。從1966年開(kāi)始,TF306發(fā)動(dòng)機(jī)分別安裝在達(dá)索公司的兩架原型機(jī)——“幻影”F201和“幻影”ⅢV02上,進(jìn)行諸多飛行試驗(yàn)。1967年,一臺(tái)TF306被安裝到一架可變后掠翼的“幻影”G01技術(shù)驗(yàn)證機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)。此時(shí)它的最大推力增大到了10500千克力(103.0千牛)。后來(lái)又被安裝到“幻影”G8上。不過(guò),法國(guó)政府最終決定放棄這些華而不實(shí)的研發(fā)項(xiàng)目,專(zhuān)心研制常規(guī)起降戰(zhàn)機(jī),于是TF306發(fā)動(dòng)機(jī)也被撤銷(xiāo)了。

      盡管“TF”系列發(fā)動(dòng)機(jī)的整體性能較當(dāng)時(shí)法國(guó)的阿塔系列,高出不止一個(gè)級(jí)別。但高性能也預(yù)示著高成本。雖然法國(guó)在西方也是一流強(qiáng)國(guó),但畢竟不能和美蘇那樣的超級(jí)大國(guó)相比,根本不能接受高成本的結(jié)果,因此在合作中始終沒(méi)有辦法繞過(guò)高預(yù)算這個(gè)坎兒,被迫采用低成本方案。最終,法國(guó)政府從實(shí)際出發(fā),放棄了這些一系列高性能高成本的方案,轉(zhuǎn)而研發(fā)了低成本的“幻影”F1/阿塔9K-50組合,而這種組合在出口市場(chǎng)上為法國(guó)帶來(lái)無(wú)數(shù)訂單。

      雖然,和PW公司的合作最終以失敗告終,但法國(guó)人還是從美國(guó)那里學(xué)到很多重要技術(shù)。例如,TF104發(fā)動(dòng)機(jī)采用了一項(xiàng)內(nèi)外涵平行進(jìn)氣混合加力燃燒室。這樣技術(shù)也被法國(guó)人應(yīng)用在后來(lái)的M53發(fā)動(dòng)機(jī)上。

      和法國(guó)人在“TF”系列發(fā)動(dòng)機(jī)方面的合作均以失敗告終,讓美國(guó)人看到以法國(guó)的整體國(guó)力及技術(shù)根本不能滿(mǎn)足其在第三代大型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的合作實(shí)力。同時(shí),PW公司憑借其強(qiáng)大實(shí)力,其先進(jìn)的民用動(dòng)力系統(tǒng)在歐洲攻城拔寨,占領(lǐng)大量市場(chǎng)份額,好不風(fēng)光,遂放棄與法國(guó)在軍用發(fā)動(dòng)機(jī)方面的一切合作,只保留在民用動(dòng)力的維修合作。

      不過(guò),即使PW公司“不帶自己玩兒”,斯奈克瑪仍是受所學(xué)頗豐,PW公司的JTF10A在1961年被美軍選為F-111戰(zhàn)機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng),成為世界上第一款軍用加力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)TF30的前身。此后又成為更為出名的美海軍F-14“雄貓”艦載機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)。

      法國(guó)人和PW公司的合作雖然告一段落,但和百年死敵英國(guó)展開(kāi)了一系列合作計(jì)劃。而且三次合作都取得不錯(cuò)的成就。同時(shí),和歐洲大陸的另一個(gè)傳統(tǒng)強(qiáng)國(guó)德國(guó)也有十分成功的合作。

      鏈接

      協(xié)和之心——奧林巴斯(Olympus)發(fā)動(dòng)機(jī)

      在歐洲的客機(jī)領(lǐng)域,由英法兩國(guó)聯(lián)合研發(fā)的“協(xié)和”號(hào)客機(jī),以超聲速飛行名聞遐邇,堪稱(chēng)航空界一顆耀眼的明星?!皡f(xié)和”號(hào)的動(dòng)力系統(tǒng)——奧林巴斯(Olympus)發(fā)動(dòng)機(jī)是由英國(guó)布里斯托-西德利公司(Bristol Siddeley,1967年并入羅羅公司)研發(fā),用于英國(guó)著名的“火神”(Vulcan)轟炸機(jī)。后來(lái)英法兩國(guó)決定研發(fā)“協(xié)和”號(hào)客機(jī)時(shí),選定了奧林巴斯發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng),由羅羅公司和斯奈克瑪針對(duì)民用客機(jī)的特殊情況,做出針對(duì)性的改進(jìn)升級(jí)。歷經(jīng)四年的方案研究后,于1962年11月開(kāi)始詳細(xì)設(shè)計(jì),1965年,首臺(tái)驗(yàn)證機(jī)試驗(yàn),1973年取證,1976年1月投入使用。

      奧林巴斯發(fā)動(dòng)機(jī)自誕生之時(shí)便成為諸多飛機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng),早期應(yīng)用于BAC223和南方航空工業(yè)公司的“超快帆”(Super Carsvelle)客機(jī)。不久,又成為了英國(guó)皇家空軍深入人心的“火神”三角翼轟炸機(jī)以及后繼型“指揮官”(Commander)的動(dòng)力裝置,同時(shí)推力也提升到了88.3千牛。

      1959年1月,奧林巴斯又被選中為英國(guó)電氣公司(English Electric)的“勝利者”(Vickers)/ TSR.2雙發(fā)噴氣機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)(TSR是戰(zhàn)術(shù)攻擊偵察機(jī)的英文首字母縮寫(xiě))。當(dāng)時(shí),該發(fā)動(dòng)機(jī)得到了重大發(fā)展,推力提升到了14970千克力(146.8千牛)。

      隨著奧林巴斯發(fā)動(dòng)機(jī)在軍用領(lǐng)域的成功,英國(guó)準(zhǔn)備將其向民用發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域發(fā)展。不久,民用型奧林巴斯593便出現(xiàn)在了圖紙上。這種單一涵道、雙轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)采用了7級(jí)低壓壓氣機(jī)、7級(jí)高壓壓氣機(jī)、1級(jí)高壓渦輪、1級(jí)低壓渦輪和加力燃燒室。這一改型在研制中便產(chǎn)生了17260千克力(169.2千牛)的推力。

      根據(jù)兩國(guó)研究決定,法國(guó)的投資和工作份額占1/3,而英國(guó)占2/3。英國(guó)羅羅公司的布里斯托分部負(fù)責(zé)核心機(jī)的研發(fā),法國(guó)的斯奈克瑪負(fù)責(zé)尾噴管、反推力裝置和加力系統(tǒng)的研發(fā)。

      不過(guò),由于“協(xié)和”號(hào)飛機(jī)項(xiàng)目未能滿(mǎn)足預(yù)期的目標(biāo),生產(chǎn)被提前終止。雖然,布里斯托-西德利公司被羅羅公司兼并后并未改變最初的諒解備忘錄,但英法兩國(guó)之后的合作機(jī)會(huì)卻隨之減少。

      作為舉世聞名的4發(fā)遠(yuǎn)程超聲速客機(jī)的“協(xié)和”號(hào),最大巡航速度達(dá)到馬赫數(shù)2.0,在20世紀(jì)可謂是“技術(shù)上成功,商業(yè)上失敗”的典型代表.但作為英法兩國(guó)聯(lián)合研發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī),法國(guó)人雖然不是負(fù)責(zé)最核心的技術(shù)研發(fā)任務(wù),但也借此對(duì)英國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展思路也有了最直觀的了解。

      永恒的苔茵(Tyne)渦槳發(fā)動(dòng)機(jī)

      苔茵發(fā)動(dòng)機(jī)是用于法國(guó)“大西洋”號(hào)巡邏機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng),由英國(guó)的羅羅公司和法國(guó)的伊斯巴諾-西扎公司(1968年5月被斯奈克瑪收購(gòu))研發(fā)。直到今天,苔茵發(fā)動(dòng)機(jī)不僅在繼續(xù)使用,而且還展示著其永恒的品質(zhì)。

      苔茵發(fā)動(dòng)機(jī)起源于20世紀(jì)50年代初期,由羅羅公司研究開(kāi)發(fā),主要定位于民用運(yùn)輸機(jī)。1955年4月,首臺(tái)樣機(jī)開(kāi)始運(yùn)轉(zhuǎn),不久后在阿弗羅公司的林肯式轟炸機(jī)上進(jìn)行飛行試驗(yàn)。主要用于英國(guó)威克斯公司的“先鋒”(Vanguard)和加拿大飛機(jī)公司的CL-44,發(fā)動(dòng)機(jī)功率為4785軸馬力。后來(lái)又裝備英國(guó)皇家空軍的肖特公司(Short)貝爾法斯特(Belfast)轟炸機(jī)。

      真正讓苔茵發(fā)動(dòng)機(jī)名揚(yáng)天下的是因?yàn)閮蓚€(gè)軍用飛機(jī)項(xiàng)目:一個(gè)是法國(guó)布雷蓋公司(后并入達(dá)索公司)的Br-1150“大西洋”(Atlantic)海上巡邏機(jī);另一個(gè)是德國(guó)、法國(guó)聯(lián)合研發(fā)的C-160“協(xié)同”(Transall)運(yùn)輸機(jī)。這兩款軍機(jī)大量裝備,憑借可靠的品質(zhì)贏得贊譽(yù)無(wú)數(shù)。

      苔茵發(fā)動(dòng)機(jī)雖然是由羅羅公司研發(fā),但該公司并未介入生產(chǎn)。在1962年初,羅羅公司授予法國(guó)伊斯帕諾-西扎公司和德國(guó)的MAN Turbo公司生產(chǎn)許可證,由這兩家公司負(fù)責(zé)生產(chǎn)苔茵發(fā)動(dòng)機(jī),并裝備上述兩種飛機(jī)。按照協(xié)議規(guī)定,該發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目由法國(guó)占44%的份額,德國(guó)MAN Turbo公司占28%份額,比利時(shí)國(guó)營(yíng)發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司占8%份額,剩余的20%份額被羅羅公司持有。斯奈克瑪為其提供維修和備件服務(wù)。截止到目前,苔茵發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)累計(jì)飛行500萬(wàn)飛行小時(shí)。

      枝繁葉茂的阿杜爾(Aduor)發(fā)動(dòng)機(jī)

      阿杜爾發(fā)動(dòng)機(jī)是為20世紀(jì)60年代英法兩國(guó)聯(lián)合研發(fā)的“美洲虎”攻擊機(jī)而聯(lián)合研發(fā)的一種雙轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),有加力和不加力兩種類(lèi)型。這次合作,英方仍是羅羅公司,而法方換成了另一個(gè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)巨頭——透博梅卡公司(Turbomeca)。

      1965年,英國(guó)和法國(guó)政府簽署了一份阿杜爾發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)的合作備忘錄,并于1966年6月組建了聯(lián)合研制公司。在該公司組建之前,羅羅公司和透博梅卡公司都在研制用于民用和軍用飛機(jī)的中等推力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。羅羅公司的發(fā)動(dòng)機(jī)為RT172、透博梅卡公司的發(fā)動(dòng)機(jī)為T(mén)260。聯(lián)合公司成立后,兩家公司在RT172和T260發(fā)動(dòng)機(jī)的基礎(chǔ)上,聯(lián)合研制了編號(hào)為T(mén)R172/ T260發(fā)動(dòng)機(jī),后來(lái)命名為阿杜爾發(fā)動(dòng)機(jī)。按照英法兩國(guó)達(dá)成的協(xié)議規(guī)定,羅羅公司和透博梅卡公司各承擔(dān)阿杜爾發(fā)動(dòng)機(jī)的50%的工作量。羅羅公司負(fù)責(zé)燃燒室系統(tǒng)、高低壓渦輪、低壓軸、排氣錐、混合器、滑油箱;透博梅卡公司負(fù)責(zé)其余部件,包括壓氣機(jī)機(jī)匣和外部傳動(dòng)裝置、加力燃燒室(噴管延伸段除外)。發(fā)動(dòng)機(jī)部件按照分工制造,然后運(yùn)到兩國(guó)的總裝線上進(jìn)行最后裝配。

      1967年5月,阿杜爾發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)始首次臺(tái)架試驗(yàn),1968年9月在“美洲虎”原型機(jī)上進(jìn)行首次飛行試驗(yàn)。1972年2月,阿杜爾MK101發(fā)動(dòng)機(jī)定型,1972年4月,阿杜爾MK102發(fā)動(dòng)機(jī)定型,并開(kāi)始批量生產(chǎn)。阿杜爾發(fā)動(dòng)機(jī)的額定推力為2370千克力(23.2千牛),加力推力為3800千克力(37.3千牛)。截止到2011年2月,阿杜爾已生產(chǎn)了3900臺(tái),預(yù)計(jì)到2020年,還將要生產(chǎn)170臺(tái)。

      阿杜爾發(fā)動(dòng)機(jī)除了用于“美洲虎”攻擊,日本三菱T-2和F-1、BAE系統(tǒng)公司的“鷹”式教練機(jī)(包括美國(guó)按許可證生產(chǎn)的T-45“蒼鷹”)也都采用了該發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)。法國(guó)的航空工業(yè)通過(guò)與羅羅公司的合作,在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的耐久性和維護(hù)性方面的技術(shù)水平都有了明顯的進(jìn)步。

      法德合作的拉扎克(Larzdc)發(fā)動(dòng)機(jī)

      拉扎克發(fā)動(dòng)機(jī)是法德合作研發(fā)的“阿爾法噴氣”高級(jí)雙座教練機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)。拉扎克發(fā)動(dòng)機(jī)本是由法國(guó)的透博梅卡公司和斯奈克瑪聯(lián)合研究的一種旨在民用和軍用的1000千克力(9.8千牛)的推力級(jí)別的渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī),于1965年開(kāi)始研發(fā)。起初,它的應(yīng)用目標(biāo)是達(dá)索公司的“獵鷹”10雙發(fā)公務(wù)機(jī),但是最終達(dá)索公司選擇了別的發(fā)動(dòng)機(jī)。拉扎克發(fā)動(dòng)機(jī)雖然落選“獵鷹”10公務(wù)機(jī),但在“阿爾法噴氣”教練機(jī)上找到了市場(chǎng),且又融合了德意志的血脈。

      1970年3月,法德兩國(guó)政府決定聯(lián)合研制和生產(chǎn)“阿爾法噴氣”教練機(jī),并在1972年3月簽署一項(xiàng)正式協(xié)議,由法國(guó)的布雷蓋公司和德國(guó)的道尼爾公司負(fù)責(zé)。由于“阿爾法噴氣”教練機(jī)是法德兩國(guó)聯(lián)合研發(fā),故發(fā)動(dòng)機(jī)拉扎克也要體現(xiàn)出兩國(guó)特色。為此,兩國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)制造商建立了斯奈克瑪/透博梅卡合資企業(yè)(GRTS),并吸收兩家德國(guó)合作伙伴——KHD和發(fā)動(dòng)力渦輪聯(lián)合公司(MTU公司)參與。這四家公司一起研制了拉扎克04C20。

      根據(jù)協(xié)議,法國(guó)的GRTS占據(jù)了拉扎克發(fā)動(dòng)機(jī)的55.24%份額,德國(guó)占其余的44.76%。法國(guó)的份額中,透博梅卡公司占29.31%,斯奈克瑪占22.93%,而法方設(shè)備供應(yīng)商為3%。在德國(guó)方面,MTU公司占22.5%,HKD占22.1%,設(shè)備供應(yīng)商0.16%。

      由于了有了很好的基礎(chǔ),拉扎克發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)進(jìn)度十分快,1969年5月第一臺(tái)原型機(jī)(推力10.2千牛)在試驗(yàn)臺(tái)上通過(guò)鑒定,批生產(chǎn)型的推力升級(jí)到14.2千牛。作為一種雙轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),斯奈克瑪主要負(fù)責(zé)渦輪、控制系統(tǒng)和燃燒室。雖然這種發(fā)動(dòng)機(jī)使用了很長(zhǎng)時(shí)間,但直到今天仍是一款性能先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī),目前已經(jīng)累計(jì)超過(guò)300萬(wàn)飛行小時(shí)??偖a(chǎn)量高達(dá)1200臺(tái)。

      在十余年的時(shí)間里,法國(guó)和美英德三國(guó)都有合作,雖基本都未承擔(dān)主要核心機(jī)的研發(fā)工作,但和頂級(jí)選手的合作,仍使法國(guó)人開(kāi)拓了眼界,且通過(guò)與這些實(shí)力雄厚伙伴的合作,對(duì)當(dāng)時(shí)航空工業(yè)的先進(jìn)理念有了最直觀的了解。這也為M53發(fā)動(dòng)機(jī)的誕生提供了最直觀的技術(shù)背景。

      M53最初稱(chēng)為超級(jí)阿塔,主要用作法國(guó)國(guó)產(chǎn)的兩倍聲速戰(zhàn)斗機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng),在阿塔發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上,經(jīng)過(guò)多年的研發(fā),最終誕生的。

      在20世紀(jì)60年代,阿塔系列已經(jīng)能基本滿(mǎn)足當(dāng)時(shí)法國(guó)航空工業(yè)的需求。不過(guò),隨著未來(lái)空戰(zhàn)模式的概念,以及技術(shù)的發(fā)展,采用類(lèi)似阿塔系列的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)不能滿(mǎn)足未來(lái)先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)的動(dòng)力系統(tǒng)的需求,需要研究新一代的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。

      在這樣大背景下,當(dāng)時(shí)的兩個(gè)超級(jí)大國(guó)美蘇分別研制了F-14、F-15、F-16、蘇-27、米格-29等一系列第三代戰(zhàn)機(jī),其動(dòng)力系統(tǒng)均為第三代渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)中的優(yōu)秀產(chǎn)品。特別是美國(guó)的PW公司研發(fā)的F100系列發(fā)動(dòng)機(jī),在那個(gè)年代堪稱(chēng)各國(guó)趕超的標(biāo)桿。面對(duì)兩大豪門(mén)的技術(shù)突破,法國(guó)人認(rèn)識(shí)到自己必須要研發(fā)配備新發(fā)動(dòng)機(jī)的新一代戰(zhàn)機(jī)才不致于被他們甩開(kāi)差距。

      同時(shí),在國(guó)防方面,新的作戰(zhàn)理念逐漸形成,尤其是空中優(yōu)勢(shì)的觀念,它需要非常高的速度來(lái)攔截能力日漸增長(zhǎng)的入侵者。而當(dāng)時(shí)國(guó)際上“高空高速”的發(fā)展思路逐漸不適應(yīng)未來(lái)戰(zhàn)爭(zhēng)的需求,要求在“高空高速”的同時(shí),戰(zhàn)斗機(jī)也必須適應(yīng)“低空高速”的作戰(zhàn)模式。在這樣的空戰(zhàn)模式下,戰(zhàn)機(jī)在執(zhí)行交替的高空和低空任務(wù)時(shí),耗油率的問(wèn)題非常突出。由此導(dǎo)致新的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目前期階段,其設(shè)計(jì)方案要在沒(méi)有具體確定需求的條件下試圖協(xié)調(diào)這些矛盾,這也成為當(dāng)時(shí)M53發(fā)動(dòng)機(jī)能否成功的關(guān)鍵所在。

      在綜合研究了各方面因素后,斯奈克瑪負(fù)責(zé)發(fā)動(dòng)機(jī)研制的約翰·巴登(John Barton)在給M53在公司的產(chǎn)品系列中定位時(shí)指出:“M53發(fā)動(dòng)機(jī)不是給阿塔系列再生一個(gè)后代,而是作為下一代技術(shù)設(shè)計(jì),是一種全新的發(fā)動(dòng)機(jī)。這種新的發(fā)動(dòng)機(jī)與它的前輩相比,技術(shù)上將有明顯的突破?!?img src="https://cimg.fx361.com/images/2017/03/07/hksj201701hksj20170106-18-l.jpg" style="">

      鏈接

      作為法國(guó)人的第一種軍用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),法國(guó)人對(duì)M53呵護(hù)有加.在研發(fā)中,采用幾種當(dāng)時(shí)法國(guó)航空工業(yè)所能取得的所有先進(jìn)技術(shù)。M53的主要優(yōu)點(diǎn)包括:

      ·結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可維護(hù)性好。

      M53采用了3個(gè)支點(diǎn)的單轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu),零部件少,結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,維護(hù)方便。這種單元體設(shè)計(jì)概念讓M53發(fā)動(dòng)機(jī)可以分解為11個(gè)單元體和一個(gè)控制裝置。采用大量鈦合金大大減輕了發(fā)動(dòng)機(jī)的重量。

      M53發(fā)動(dòng)機(jī)定型后,安裝在“幻影”2000上,出口多國(guó)。這些使用國(guó)環(huán)境不一,且維護(hù)人員素質(zhì)高低不同,但從未出現(xiàn)大的技術(shù)問(wèn)題。維護(hù)過(guò)M53發(fā)動(dòng)機(jī)的工程人員對(duì)其印象就是簡(jiǎn)單,它完全沒(méi)有可調(diào)定子,活動(dòng)零部件數(shù)量比較少,其可靠性好,操縱性也不錯(cuò)——這在作戰(zhàn)中尤為重要。

      ·技術(shù)先進(jìn)。

      M53發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)目:適合高速飛行(馬赫數(shù)2.5)的高推力;重量輕;低亞聲速巡航時(shí)耗油率低;可靠性高;油門(mén)使用上沒(méi)有限制,可以從低速到馬赫數(shù)2.2的范圍內(nèi)任意操縱。

      M53發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)還利用了斯奈克瑪研究項(xiàng)目的最新成就,尤其是一種高通流的高速3級(jí)跨聲速低壓壓氣機(jī);采用了預(yù)蒸發(fā)燃油的環(huán)形燃燒室、氣膜冷卻壁和工作溫度為1438K的2級(jí)帶氣冷葉片的渦輪;加力燃燒室采用了平行進(jìn)氣、內(nèi)外涵混合加力(該技術(shù)就是和PW公司合作研究JTF10發(fā)動(dòng)機(jī)的學(xué)習(xí)到的技術(shù))。

      ·具有一定的技術(shù)延續(xù)性。

      M53發(fā)動(dòng)機(jī)雖然是法國(guó)的第一款軍用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),但在其研發(fā)過(guò)程中,斯奈克瑪充分考慮到與當(dāng)時(shí)先進(jìn)同類(lèi)產(chǎn)品的技術(shù)經(jīng)驗(yàn),同時(shí)為了避免技術(shù)跨越太大,無(wú)法及時(shí)完成研發(fā)任務(wù),仍大量采用了阿塔系列發(fā)動(dòng)機(jī)的成熟技術(shù)。與阿塔9K-50相比,M53的直徑相同,但比阿塔9K-50更輕、更短,推力提高到8500千克力(83.4千牛),巡航耗油率下降了10%~15%。

      作為有著較多繼承性的M53發(fā)動(dòng)機(jī),在設(shè)計(jì)上體現(xiàn)出十分濃厚的阿塔系列風(fēng)格,也采用了單軸設(shè)計(jì),風(fēng)扇、高壓壓氣機(jī)和渦輪都在一根軸上。作為世界上唯一一款裝備第三代戰(zhàn)斗機(jī)的單軸渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),這樣的設(shè)計(jì)不僅老套,且技術(shù)落后。其優(yōu)點(diǎn)是使M53總體結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,技術(shù)故障率降低,研制周期縮短,維護(hù)性好;不過(guò)單軸設(shè)計(jì)的天生缺陷也保留了很多。

      單轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)限制了壓縮效率。通常雙轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)可以獲得更好的增壓比,燃油經(jīng)濟(jì)性更好,推力也更大。M52-P2的不加力推力油耗為0.90 kg/(daN·h),同類(lèi)雙轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)這一數(shù)值通常為0.68~0.76;M53的總增壓比為9.8,而同時(shí)代的F100、F110則高達(dá)30.0。與之對(duì)應(yīng)的F100、F110的推力也明顯高于M53。F100-PW-200加力推力可達(dá)到108.0千牛;F110-GE-100的推力達(dá)到131.0千牛,而M53-P2的軍用推力為64.7千牛,加力推力為95.0千牛。

      為了追求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,M53未采用進(jìn)口導(dǎo)流葉片,3級(jí)風(fēng)扇葉片直接與進(jìn)氣道相連,迎面而來(lái)的飛鳥(niǎo)極有可能被進(jìn)氣道進(jìn)口處強(qiáng)大的氣流吸入。因相對(duì)速度產(chǎn)生的巨大撞擊力,會(huì)直接打壞高速旋轉(zhuǎn)的風(fēng)扇葉片,并進(jìn)一步損壞發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu),導(dǎo)致發(fā)動(dòng)機(jī)不能正常工作甚至完全失效,有可能發(fā)生機(jī)毀人亡的事故。

      1961年,斯奈克瑪向法國(guó)政府提交了M53發(fā)動(dòng)機(jī)的初步設(shè)計(jì)方案;1967年正式開(kāi)始設(shè)計(jì);1970年,首批20臺(tái)樣機(jī)開(kāi)始測(cè)試;10月發(fā)動(dòng)機(jī)達(dá)到了設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)速和50.9千牛的最大不加力推力;1971年9月,M53的最大加力推力達(dá)到了84.43千牛;1973年7月,M53被安裝在一架“快帆”右側(cè)的發(fā)動(dòng)機(jī)短艙內(nèi)接受飛行測(cè)試;1974年12月,又被安裝在“幻影”F1-M53上進(jìn)行高速飛行測(cè)試;1978年3月,在“幻影”2000上首飛;1978年3月在“幻影”4000上首飛;1984年1月,“幻影”2000正式開(kāi)始交付法國(guó)空軍。至此,在世界上有著一定地位的M53發(fā)動(dòng)機(jī)正式列裝。截止到2015年初,M53共生產(chǎn)了700臺(tái),其中仍有640臺(tái)在役。主要用戶(hù)有法國(guó)、希臘、印度、秘魯、卡塔爾、阿聯(lián)酋、中國(guó)臺(tái)灣地區(qū)等。根據(jù)斯奈克瑪預(yù)計(jì),為這些發(fā)動(dòng)機(jī)提供保障服務(wù)最少可保持到2030年。

      M53發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)

      進(jìn)氣裝置。環(huán)形,帶尖形進(jìn)氣錐,從高壓壓氣機(jī)引出熱空氣進(jìn)行防冰處理。

      風(fēng)扇。3級(jí)軸流式,跨聲速風(fēng)扇懸臂支撐在前滾柱軸承上。轉(zhuǎn)子盤(pán)/鼓為電子束焊接的整體式結(jié)構(gòu)。為了減輕重量,葉片采用鈦合金制造,無(wú)進(jìn)口導(dǎo)流葉片。

      高壓壓氣機(jī)。5級(jí)軸流式,等外徑設(shè)計(jì)。靜子葉片不可調(diào),無(wú)中間放氣。為了減輕重量,前3級(jí)轉(zhuǎn)子是由鈦合金制造,采用電子束焊接成整體式結(jié)構(gòu),后兩級(jí)采用鋼制結(jié)構(gòu),為了維護(hù)方便,采用螺栓連接。

      燃燒室。環(huán)形燃燒室,圓柱形鼓筒,無(wú)煙工作。6段氣膜冷卻。機(jī)械加工的氣膜孔孔徑為2.5~3.0毫米。氣膜環(huán)孔與二股氣流進(jìn)氣段用電子束焊接。有14個(gè)預(yù)蒸發(fā)燃油噴嘴。

      加力燃燒室。平行進(jìn)氣的內(nèi)、外涵氣流混合式。3個(gè)帶燃油噴射環(huán)的火焰穩(wěn)定器穩(wěn)定槽,最外面一個(gè)位于外涵氣流中。3圈供油環(huán)供油。波紋狀打孔火焰筒。軸向波紋狀防震屏。隔熱屏有11段圓環(huán)和11排氣膜冷卻孔。

      渦輪。2級(jí)軸流式(M53-P2為3級(jí)),轉(zhuǎn)子葉片與導(dǎo)向器葉片為對(duì)流冷卻。第一級(jí)轉(zhuǎn)子葉片與導(dǎo)向器葉片有15個(gè)通冷空氣的小孔,第二級(jí)有8個(gè)。排氣機(jī)匣支撐第三個(gè)軸承。

      尾噴管。可調(diào)引射噴管。16對(duì)調(diào)節(jié)片和封嚴(yán)片由16個(gè)動(dòng)作筒操縱。尾噴管喉部面積變化范圍為2850~5550厘米2。

      附件.主要位于香蕉形外部齒輪箱的前部,在壓氣機(jī)下方,由穿過(guò)中間支架的長(zhǎng)換向器驅(qū)動(dòng)。

      燃油系統(tǒng)。來(lái)自飛機(jī)油箱的燃油經(jīng)過(guò)增壓泵增壓后,分別進(jìn)入主燃油泵和加力燃油泵,兩路燃油經(jīng)過(guò)各自的調(diào)節(jié)器后,分別經(jīng)過(guò)各自的燃油總管進(jìn)入主燃燒室和加力燃燒室。燃油規(guī)格為JP-1和JP-4。

      滑油系統(tǒng)。由齒輪式滑油增壓泵、回油泵、自動(dòng)斷油指示器、油濾、滑油分配器和散熱器等組成。同時(shí)還有一套完整的備用系統(tǒng),在發(fā)生故障時(shí)自動(dòng)啟動(dòng),可以保證發(fā)動(dòng)機(jī)可靠工作20分鐘。

      控制系統(tǒng)。早期的M53安裝的是模擬機(jī)械控制系統(tǒng),由1套液壓電子控制系統(tǒng)與一臺(tái)計(jì)算機(jī)相連。后期的M53-P2升級(jí)為全權(quán)限數(shù)字式電子控制系統(tǒng),同時(shí)備有應(yīng)急燃油系統(tǒng)。

      起動(dòng)系統(tǒng)。采用微型燃?xì)廨啓C(jī)起動(dòng)。

      點(diǎn)火系統(tǒng)。主燃燒室有兩個(gè)高能點(diǎn)火點(diǎn)嘴。

      小結(jié)

      法國(guó)原本希望M53能在1973年開(kāi)始服役,計(jì)劃安裝在改進(jìn)升級(jí)版“幻影”F1戰(zhàn)機(jī)、變后掠翼“幻影”G4和夭折的雙發(fā)重型戰(zhàn)斗機(jī)“幻影”4000上。不過(guò),因?yàn)橹T多原因,這些項(xiàng)目均未成功,致使至今M53只有“幻影”2000戰(zhàn)機(jī)這個(gè)唯一的使用者。不過(guò),“幻影”2000戰(zhàn)機(jī)之所以能在世界上如此暢銷(xiāo),捍衛(wèi)了“高盧雄機(jī)”的地位,M53發(fā)動(dòng)機(jī)功不可沒(méi)。同時(shí),M53的誕生,宣告法國(guó)的航空工業(yè)再次趕上了世界先進(jìn)水平。(未完待續(xù))

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