1、斯贝为啥会从技术最强的沈阳黎明发动机厂转移到西安飞机发动机厂?
在中国引进斯贝MK202时,沈阳黎明发动机厂表达了强烈的反对,因为这将显然对沈阳黎明发动机厂正在发展的涡扇6发动机造成强烈的冲击。然而实际上却是两款发动机不是一个体量,按如今的划分,涡扇6是12吨推力涡扇发动机,而斯贝MK202却是10吨推力发动机,搭配装机对象不可能相同。此外由于涡扇6完成度很低,研发中碰到重重困难,发展斯贝远比搞涡扇6靠谱的多。对于运10我是支持的,但对于涡扇6我是反对的,因为完成涡扇6工程的耗费将远远超过运10的费用。在当时来说,发展涡扇6已经超过了当时的国力,而且涡扇6总体结构已经落后了。
一般认为斯贝是不适合做高速战斗机的动力,因为其由涵道比比较大,高空高速的推力连涡喷7都不如。当然其作为中低空用途的格斗战斗机或者战轰机还是不错的,推力大,还省油。然而涡扇6的涵道比比斯贝还大,那即便涡扇6研制出来了都不适合做歼9的动力,歼9的那些超高的指标,靠涡扇6根本别指望达到的,更不要说涡扇6的研制是路漫漫其修远,当初想研制大推力涡扇发动机当做歼9的动力根本是步子太大了。
要达到歼9的指标,当时根本就不能用涡扇发动机,当时军用涡扇发动机才是个新事物。当时主流战斗机都是用涡喷发动机,歼9要用涡喷发动机才有可能达到那超高的指标,这么高推力的涡喷发动机自己研制不现实,中国当时有能力搞的是对已有发动机进行一定摸索改进,或者对搞到手的原型进行仿制,而自研顶多是中推涡喷发动机,总说当时中国的工业技术落后,其实当时中国的设计能力更加落后,很多基本原理没有搞清楚。有原型参考的情况下,还能利用已有引进的技术进行仿制,能搞出一点东西,如果纯粹自己搞研发很吃力,最多就是研发中推发动机开始zhupower:另一种航空发动机的发展路径(以英法为师)。而当时可能接触的大推力涡喷发动机,只有米格23的动力R29,而中国可能接触R29的时期要到70年代下半期。
如果歼9不考虑达到那么高指标的话,倒是有另一款大推力涡扇发动机可能,涡扇6跟另外一款发动机RM8很像,都是12吨推力,涵道比都很大。巧的是RM8后来用于配的瑞典SAAB37雷式战斗机跟歼9的最后形态也很像,SAAB37雷式战斗机最高速度只有2M(我怀疑是什么条件下),飞行高度1.85万米,最主要突出优点是起降距离很短只有500米,这方面对比其他二代机就很突出了,减少一半以上,其他参数对比别的二代机都很一般。SAAB37很早就首飞了在1967年,那个时候还处于歼9计划的早期,歼9完全可以参考其外形。而RM8其实是美国民用涡扇发动机JT8D发动机加上了加力后燃器而成,而JT8D涡扇发动机又是涡喷发动机J52的涡扇改型,而J52是攻击机A4和A6的动力。
RM8相对于斯贝的优点是,第一很容易搞到参考物,这个对于仿制来说少了很多麻烦。斯贝的引进是一种特殊情况,连中国人自己都没有想到能引进军用型斯贝,最开始也是提出引进斯贝民用型自己配加力后燃段,而JT8D是民用涡扇发动机,J52主要安装的机型A4和A6,A4卖的到处都是,而且在越南战争中,中国打下了不少A6,残骸就捡到不少J52,从中可以选出品相好的几台。
其二是技术水平低。J52本身为一代涡喷发动机,在掌握斯贝技术后,仿制不是问题。
其三是用途很广泛,不仅可以JT8D+加力后燃段变成大推力涡扇发动机涡扇6,还可以仿制JT8D当做运输机和轰炸机的动力,比如装双发JT8D的轰6I比用4台斯贝发动机便宜多了,斯贝发动机可是相当昂贵的,一台二代发动机仅仅比三代发动机便宜一点点。还可以配用给运10的动力,JT8D是10吨级发动机,而JT3D是8吨级发动机,JT8D的推力比涡扇8JT3D大20%,使用JT8D的仿制品的话,可以把运10改进到150吨级40吨载重的大飞机。还有J52+加力后燃段远优于R11R13,即后来历史上的PW1216,美国普惠公司在搞超级7时推荐过,即J52+涡喷13的加力段,推力为7600公斤,推比6.6,尽管PW1216的推力与涡喷13B的最大推力相差不大,但是推比大得多,增压比大于涡喷13,发展潜力大于涡喷13,J52的可靠性远优于涡喷13,有数据J52的寿命达到8000小时,当然这个主要是因为J52是不带后加力段的原因,加上加力段后这寿命要大幅下降,但肯定远比当时涡喷13的600小时要强,同样是不带后加力段的涡喷8发动机,78年才500小时,82年后才达到800小时。
2、为啥斯贝工程进度大大拖延
在沈阳黎明发动机厂强烈的抵制下,斯贝国内落地厂商不得不从技术最强的沈阳黎明发动机厂(也是涡扇6的研发生产机构)转移到阻力较低的西安飞机发动机厂,但是西安飞机发动机厂当时技术水平远低于黎明发动机厂,导致仿制工作进度大大拖延。
原计划可以用5个月组装出第一台斯贝发动机,后来更改为7个月,实际上用了一年多的时间。按照合同应该在85年包学包会,实现年生产120台斯贝,满负荷400套叶片的能力。79年送往英国测试的国产斯贝,是用英国毛胚材料机加工的,最重要的材料问题却被绕过。
但是在83年宣布完成阶段成果后,就立即下马了国产化,等90年代重新上马时发现英国当时并没有给全高温涡轮叶片的工艺文件,那个时候由于国际形势变化,再寻找英国人时,他们就推三阻四,不是借机要高价,就是干脆说是第三方的专利。
斯贝项目如果沈阳黎明发动机厂不反对,而放在最初设定的沈阳黎明发动机厂的话,国产化进度要快得多。
因为沈阳黎明发动机厂在69-73年就一直琢磨仿制斯贝民用版,当然这个是没有英方授权和技术支持的,然后在仿制的斯贝民用版的基础上自己加上加力段作为歼11的动力。斯贝的军用版就是在民用版上做小的改动后,加上了加力燃烧段而成的。
这个歼11不是后来的仿制苏27的歼11,而是70年代初沈飞参考法国幻影F1设计的歼击轰炸机,当然原版幻影F1的发动机推力太低,所以打算用斯贝换上增加推力来提高飞行性能,巧合的是,幻影F1的改进之一就有换斯贝的,只是由于没有客户作罢。沈阳黎明发动机厂本来就是搞喷气发动机的,又有山寨斯贝的黑历史,搞起斯贝项目来肯定比毫无基础的西安厂要拿手和迅速的多。
斯贝项目在70年代算是花费巨大的,据说花了5亿英镑,相当于10亿美元。可直接跟斯贝相关的只有2亿英镑,其他零零碎碎的是配套引进的西方先进设备,有不少是根据罗罗专家的意见采购的欧洲各国的机床和设备。这个让先前抵制斯贝的沈阳黎明发动机厂后悔的不行,洋落都让不名一文的小字辈给捡了。而接手的西安厂由于毫无基础,让这些花了大价钱的机器设备闲置了很久,甚至在露天放了好几年。如果这些设备被沈阳黎明发动机厂运用的话,毫无疑问可以大大推进当时中国的发动机技术的发展,因为沈阳可不仅只有涡扇6一个项目。
3、斯贝工程为啥在80年代会停顿?
斯贝工程在80年代停顿是因为没有需求,在引进前军方被外国公司公布的华丽的参数亮花了眼,急不可耐的引进要用于战斗机的动力。可真正拿到斯贝的详细参数才发觉问题,由于斯贝202是由民用发动机改进而来,其低空中空性能不错,推力大,油耗小,但是反过来斯贝的高空高速性能差,高空高速推力还不如涡喷7。
这个罗罗公司在推广斯贝的时候肯定拣好的说,隐瞒了斯贝不利的因素,但是也说明引进前,中方对斯贝调查不够,反正引进回来后,斯贝一下子就从香饽饽变成了童养媳,所有的战斗机设计师都不待见它。
也就不强调高空高速性能的歼轰7采用了斯贝202,可轰7当时的命运也岌岌可危,不知道啥时候会被下马。所以一下子斯贝的市场就变小了,有需求的话斯贝项目是不会停的。
4、如何开拓斯贝的市场
斯贝在英方生产了4-5000台,真正用于军用的只有1/10,大部分都用于了民用和燃机。
斯贝的潜在需求其实不少的,准战略轰炸机轰6I及各种变型(轰6I下马是因为斯贝太贵了,可如果能国产斯贝的话,自然价格不会高。4台斯贝480万,两台涡喷8才160万,确实斯贝价格贵;可斯贝的寿命对比涡喷8一台顶七台就没人算了。轰六I航程大二千三、载重超两倍也没人算。)
单发战斗攻击机,南昌厂上层用斯贝改强5的建议,也被陆总一口回绝。
的确强5要是换斯贝起码后机身要重新设计,两台小直径的涡喷6要去掉换上单台大直径的斯贝,代价不小,如果再加上机翼变化和起落架什么的改动,几乎相当于研制新飞机。可总比一遍遍改潜力小的强5和研制没人要的歼12好。
使用类似发动机的A7载弹量可达6吨,航程(机内燃油,D型)3671公里,转场航程(机内和外挂副油箱满油)6243公里,活动半径(无外挂副油箱,带6颗炸弹)600公里。如果强5大改上斯贝的话,性能肯定大大优于原来的强5.
去掉后燃段当做民用发动机用,可以作为运10截短型的动力。
运10的吨位是110吨,而参考的波音707是150吨级,而两者都是使用的是JT3D发动机。运10采用8吨级的涡扇8实际上是超配了,这个是因为作为专机设计的需要有安全余量,这个也就造成了运10被人诟病的经济性不高问题。波音707有一款截短型720比运10轻几吨,使用的就是5吨级的发动机,运10完全可以采用斯贝民用版作为动力。尽管引进的版本是军用斯贝202,可是本来就是民用斯贝511改的,跟斯贝511差别很小。斯贝202拆了加力段之后油耗比JT3D低1/6。此外可以截短运10一点长度,波音和空客截短拉长的变型客机型号很多,这样经济性问题就解决了。
还有民用和军用的燃机。
从英国的SM1燃气轮机说起,从原型SM1A的1.7万马力,改进到SM1CR达到3万马力。SM1就是在斯贝航空发动机基础上研发的,它继承了后者低油耗的优点,油耗率仅0.225公斤/千瓦·时,压比21.9,此斯贝还略有提高,SM1性能可靠,是西方八九十年代很多驱护舰的选择。
但当时能够从美方引进LM2500燃气轮机,LM2500性能比SM1更先进,所以选择了LM2500作为海军军舰的动力。1990年以后,我国遭到了西方国家的全面封锁,LM2500的后续引进成了泡影。
此外还可以作为民用的地面燃机,当时国内经济建设为中心,各地长期缺电,开发移动电站销量肯定不错,还可用于石油和天然气管道的加压器。
5、斯贝发动机改进的最大潜力是多少?
技术路线1、曾经有2名英国工程师造了陆地最快跑车ThrustSSC,使用2台斯贝MK205发动机。这个斯贝205并非是罗罗公司的官方的编号,而是由几位罗罗的工程师使用配件改装了斯贝202(我国引进的就是这个版本)而成,由于材料经过改良,Mk205可以承受比Mk202更高的涡轮机温度,透过供油系统的修改喷入较多的燃料后,产生出比标准型Mk202更大的推进力。相对于Mk202约20,500磅(9.3吨)的推进力,改良型的Mk205拥有高达25,000磅(11.3吨)的推力。简单来说就是鸡血模式,加入更多的燃油让发动机以更高速旋转,这个对于发动机寿命肯定是有很大影响的,当然也是增推使用时长不长的,起码轴承和支撑的磨损就大幅增长,这个仍然有意义,有这个模式在
技术路线2、如果斯贝减1级风扇,去掉附面层系统,重量能减去200公斤左右,推比能提高的6左右。增大风扇直径还能增加流量,也能提升推力。美国的TF-41就是在斯贝202的基础上改五级风扇为3级风扇加2级低压压气机,高压压气机从12级减少到11级,并增加了风扇直径(增加的不大,可能只有十几毫米的增加),进气流量从94公斤提高117公斤,最大不加力推力从5500公斤增加到了6800公斤(实际上还能增长,但是美国不需要增加推力)。美国设计过TF-41加力型号,推力达到10.3吨。
现实型号最大加力推力是10230N,10.5吨加力推力,推重比6左右。极限应该能达到12吨,推重比最大6.5-7。作为参考,Tf30最大推力11.4吨,推重比6.3。
这两条技术路线并不一样,简单来说斯贝205就是鸡血模式,是通过喷入更多燃油,增加涡轮前温度来提高涡轮转速,让发动机以更高速旋转,这个增推大(2吨),改动小,但这个对于发动机寿命肯定是有很大影响的,当然也是增推使用时长不长的,起码轴承和支撑的磨损就大幅增长,燃烧室和涡轮受到的烧灼也严重,但这个仍然有意义,有这个模式在,在紧急情况下使用,可以保证空战胜利,那么即便结束后报废一台发动机,但是保住了飞机和飞行员。
提到发动机的鸡血模式,这里说个题外话,F16-79被一般认为是不堪的,F16-79用J79涡喷发动机,换了F100大推涡扇发动机,推力下降了很多,但是实际上它没有认为的那么差。因为其实其中的J79发动机是并非是原版J79,而是改良过的,它也有G+一个鸡血模式,使用后推力从8吨爆涨到9.7吨,而早期F16A/B的F100发动机推力也不过10.5吨,两者差别没有那么大,可糟糕的是,由于涡喷发动机没有外涵道的空气隔绝,所以涡喷发动机外壳很热,而原版F16使用的涡扇外壳不热,为了不对后机身有影响(中国歼7就经常有烧后机身的事故),所以就在J79的外壳外加了隔热罩,涡喷发动机加隔热层是常规操作,但是这个F16-79的隔热罩重达1吨!要知道F16不过是10吨级的轻型战斗机,这个总让人怀疑是故意降低F16-79性能的行为。
而TF-41的改进路线是通过增加空气流量来达到增推的,这样可以长效使用,而且还省油,但是对发动机改动大。这两者路线并不抵触,可以结合这两个改进技术,斯贝改型加力推力可以提升到12吨~13吨。
以斯贝RB168-25R为基础改进的无加力TF-41发动机,生产了约1419台,用于美国A-7型攻击机。TF41将原型的5级风扇变更为3级风扇和2级低压压气机,风扇直径从826毫米增加到950毫米,增压了空气流量和压比,取消了发动机进口导流片,高压机从12级改为11级,涡轮导向叶片和转子叶片安装角做了调整,使其推力增加了17%,从55.4千牛增加到64.5千牛(5.65吨到6.57吨),2型更是提高到66.8千牛(6.8吨)。
艾利逊公司还曾提出过设计一种推力为10.5吨的加力型TF41912-B52用于A-7的改型计划,因计划取消后未果。另外有一款艾利逊912-23B方案,加力推力11340公斤,原计划用于竞标F-14、F-15、F-16换发,该方案也被淘汰。
假设TF41还是斯贝M202的重量,假设是B52方案,推重比5.7;假设是23B方案,推重比6.1;参考其空气流量117~119kg/s,推力潜力可以达到12吨,此时推重比6.5。如果叠加了斯贝205的鸡血模式,可以达到13.3吨,推重比7.18。当然还可以改TF41的发动机附件中燃油控制系统由机电控制改为数字电子控制,重量可以减少不少,这个并不改动发动机本身。
艾里逊公司的这些改型都有罗罗的型号编号,大概率改型技术就是罗罗的,中国花钱买就行。
6、斯贝发动机工程花费巨大,但用处却很少,该不该引进?
1、引进还是要引进的,主要是没有得到充分运用,即便是斯贝发动机很多技术可以引入到现有发动机中。比如:斯贝涡轮前温度比涡喷7高了近300度,而国内把涡喷7改到涡喷7甲,提高了涡轮前温度100度,就把推力增加500公斤,寿命延长一倍,耗油率也降低了。
2、对外信息收集不够,导致对斯贝的性能造成误判。如果选用性能更好的斯贝205发动机(推力为63.4千牛,加力11377公斤,这个数据来自于为ThrustSSC车提供动力的斯贝205)。尽管仍然是没法满足高空高速的要求,可推比能达到6,这样勉强可以满足三代机的要求,立马可以用于国内三代机的研制。
3、可是搞外事活动没有经验,尤其合同订立上有问题,被英国人钻了空子。当时这么大的合同签订中执行问题,应该是要功能考核后才付全款,只有中方自己按工艺独立做出来,才是功能考核完成,否则无效。可实际上是一笔头付清。英国人给了资料给东西就完了。因为这个项目是要让英国教会中国制造斯贝(包括斯贝中运用到的材料,按照合同有义务教会中国),可当中国在制造中碰到问题时(高温材料),去问英国却没有得到相应的回答。这是不符合项目初衷的。这要么说明当时合同没定好,没有条款能限制英国人的行为。
4、斯贝项目费用巨大,可购买52台斯贝发动机有些莫名其妙。已经要国产化斯贝了,要进口那么多斯贝发动机干嘛?进口后又没有装机对象,造成很大的浪费。如果不进口这些斯贝发动机,而把费用用在加速斯贝国产化上应该更好。
5、没有积极开拓斯贝的应用领域。在发现斯贝不适合做战斗机动力之后,仅仅把斯贝用于当时岌岌可危的轰7项目,并没有开拓斯贝的其他应用领域,所以导致斯贝国产化项目的停顿。
6、没有把斯贝放在最有技术实力单位,导致斯贝国产化进度的拖延。
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