國產(chǎn)太行發(fā)動機驚艷亮相珠海航展

王亞男

2018年珠海航展上，裝備TVC（推力矢量噴口）的殲10B進行了首次公開飛行表演，其中最為技驚四座的，當(dāng)屬曾經(jīng)獨屬于俄制蘇-27系列的“眼鏡蛇”機動動作。當(dāng)殲10B以較高的速度進入小坡度拉升并迅速調(diào)整機頭仰角，30度、50度、70度、90度，直到接近110度時，人們才突然發(fā)現(xiàn)中國國產(chǎn)戰(zhàn)斗機正在試圖完成一個令人稱奇的高水平機動動作。而這樣的機動動作按照殲10固有的氣動構(gòu)型和操縱控制性，是相當(dāng)難完成的。

看似簡單水平高

要知道在很低的空速和大迎角狀態(tài)下，普通戰(zhàn)斗機傳統(tǒng)的氣動控制面的操縱效率會嚴(yán)重降低，即便飛機能夠把仰角飛到最大，但此時靜止不安定性所產(chǎn)生的控制有效性降低問題將顯著出現(xiàn)，飛行員將難以將飛機仰角恢復(fù)到正常水平——特別是在高度較低的情況下，不能迅速從大仰角狀態(tài)下改初將意味著極大的危險。

俄制蘇-27能夠完成眼鏡蛇，其固有氣動構(gòu)型起到了很大作用，至少從110度仰角逐漸恢復(fù)到90度以下z前，飛行員并不能指望氣動控制面幫太大的忙。但今天完成這個“眼鏡蛇”動作的殲10B卻有著不同于普通殲10的獨門絕技，那就是那臺能夠進行偏轉(zhuǎn)的TVC噴口。通過改變TVC噴口的指向，飛機可以獲得傳統(tǒng)氣動控制面之外的額外控制力，而且是不受限于飛機姿態(tài)的主動控制力。即便在飛機處于過失速狀態(tài)時，飛行員仍能夠通過丁VC獲得穩(wěn)定可靠的有效俯仰或偏航控制，這等于為飛機進入過失速狀態(tài)完成機動并順利改初提供了超額保障。通過上下偏轉(zhuǎn)TVC噴口，飛行員就能獲得額外的俯仰控制力，這對于過失速機動極為重要。有了它，飛行員就敢于放手機動，做出普通戰(zhàn)斗機難以企及的機動動作，把戰(zhàn)斗機的敏捷性發(fā)揮到極致。

當(dāng)TVC版殲10B的機頭在空中跳出那個優(yōu)美的蛇頭擺動動作時，干萬不要忘記，還有另一個獨特的設(shè)計在暗暗助力，那就是殲10B全新的蚌式進氣口設(shè)計，這種進氣口通過一個精心規(guī)劃的“鼓包”實現(xiàn)了對進氣的預(yù)先調(diào)整，有效地去除附面層，在與前掠下緣的唇口配合下，能有效地提升戰(zhàn)斗機在各種姿態(tài)特別是大迎角姿態(tài)下的進氣效率。換個通俗的說法，就是保證發(fā)動機在更大的姿態(tài)范圍內(nèi)都能維持足夠的“力道”，而不至于因為進氣不暢導(dǎo)致“胸悶氣短”，在最需要它發(fā)力的時候“疲軟無力”。

TVC版殲10B能漂亮地完成“眼鏡蛇”，已經(jīng)證明它的發(fā)動機進氣系統(tǒng)經(jīng)受住了極端姿態(tài)下的嚴(yán)峻考驗，這絕對令人振奮！說起來，TVC噴口的設(shè)計制造相當(dāng)復(fù)雜，之所以航空強國紛紛竭力研究并應(yīng)用這一技術(shù)，根本原因就在于此。

給力的國產(chǎn)第三代發(fā)動機

再來說說殲10日的發(fā)動機。雖然迄今為止沒有任何消息宣布這臺發(fā)動機的相關(guān)細(xì)節(jié)，但是依據(jù)中國航空裝備科研的慣例不難推斷，這臺表現(xiàn)優(yōu)異的航空發(fā)動機應(yīng)該是國產(chǎn)的太行系列渦輪風(fēng)扇發(fā)動機的TVC版。太行發(fā)動機，也叫渦扇10系列發(fā)動機，是國產(chǎn)第三代大型軍用航空渦輪風(fēng)扇發(fā)動機。太行發(fā)動機于1978年預(yù)研，1987年立項，2005年12月完成設(shè)計定型審查考核，歷時27年，中間歷盡艱辛。太行發(fā)動機是中國第一臺具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能、大推力、加力式渦輪風(fēng)扇發(fā)動機，它結(jié)束了國產(chǎn)先進渦扇發(fā)動機的空白。太行采用全自動數(shù)字化控制系統(tǒng)，額定推力8噸，最大推力可達12噸甚至更高。太行，號稱“天下之脊”，中國第一臺大推力渦輪噴氣發(fā)動機取名太行，其意義不言自明。

從飛機在珠?，F(xiàn)場的精彩過失速飛行表演動作判斷，這臺太行TVC發(fā)動機應(yīng)該是數(shù)年前就已經(jīng)開始研發(fā)，在表演前做過充分的測試，科研人員已經(jīng)取得了足夠的數(shù)據(jù)，對這類過失速機動動作有著充分的自信，否則決不會讓一架測試機在公眾表演時實施這類過失速機動——主戰(zhàn)裝備的測試機進入公眾表演，這本身已經(jīng)開了珠海航展的先河。不少人以為，“憑借”太行最大12噸級的推力，再加上這個可以偏轉(zhuǎn)的軸對稱矢量噴管，就能夠讓殲10日完成這些令人目眩的動作。那樣想真是太簡單了。

飛-發(fā)一體化控制技術(shù)

讓一臺發(fā)動機的噴管能活動，這個問題本身不算難。難的是在增加了活動部件后，整臺發(fā)動機的重量和體積不允許有明顯增大，發(fā)動機的推力指標(biāo)不能受到顯著影響，發(fā)動機的可靠性也不能因為這種改裝工作被降低。這還不算完，更難的問題還在后面。就算前面這些問題都解決了，那還有一個至為關(guān)鍵的難題。在專家們口中，這叫做飛機-發(fā)動機一體化控制技術(shù)，簡稱“飛-發(fā)一體化控制技術(shù)”。簡單些說，就是讓發(fā)動機要乖乖地聽飛行員的操縱指令，而且要聽懂，并做出最為迅速的響應(yīng)。

在殲10B戰(zhàn)斗機里，飛行員的控制指令是通過操縱桿、幽門桿和腳踏板來輸入的，那么發(fā)動機就要從這些輸入信號中分析出飛行員究竟是要做什么，并把飛行員的操縱目的轉(zhuǎn)化成自己的動作語言，根據(jù)飛行員的輸入對噴管的偏轉(zhuǎn)方向和角度做出調(diào)整，同時也響應(yīng)調(diào)整自己的推力大小。要讓發(fā)動機做到這一點，那必須依靠先進的飛-發(fā)一體化控制手段，這涉及到大量的飛行控制軟件程序的編制，而且飛機在過失速狀態(tài)的控制方法，往往是非常規(guī)的，完全不同于正常飛行的飛機，要教會發(fā)動機在一個難以預(yù)測的姿態(tài)范圍內(nèi)乖乖地而且聰明地幫助飛行員安全高效靈活地控制飛機，這對于科研人員是極大的挑戰(zhàn)。但無論如何，中國的科研人員和工程技術(shù)人員們已經(jīng)取得了階段性勝利。