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關(guān)于雅克-130發(fā)動機的“血統(tǒng)”,西方與俄羅斯的爭議可以停止了

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近期,《防務新聞》網(wǎng)站刊登了一則關(guān)于雅克-130與M356教練機之間“血統(tǒng)”爭議的報道。報道引用了一位自稱曾在意大利阿萊尼亞·馬基公司工作、參與了M346教練機項目的高級技術(shù)人員保羅·梅扎諾特關(guān)于二者爭議的觀點。

梅扎諾特表示,意大利與俄羅斯在雅克-130項目上終止合作的根本原因,是由于“雙方分歧無法彌合,俄羅斯拒絕接受在俄羅斯軍用飛機上使用美國發(fā)動機。但具有諷刺意味的是,在分拆后,俄羅斯人繼續(xù)復制霍尼韋爾發(fā)動機,并在烏克蘭生產(chǎn)。”


雅克-130


AI-222-25發(fā)動機

但從公開信息來看,雅克-130使用的烏克蘭AI-222-25發(fā)動機,其型號發(fā)展的歷史脈絡是比較清晰的,和霍尼韋爾的F124發(fā)動機系列并沒有關(guān)系。

蘇聯(lián)伊夫琴科設計局(烏克蘭扎波羅什進步設計局的前身)在20世紀60年代設計制造了AI-25雙轉(zhuǎn)子渦扇發(fā)動機,該機用于L-39等型號,成為世界上產(chǎn)量最大的噴氣式教練機發(fā)動機。1982—1987年,為滿足L-39的放大升級型號L-59的動力需求,伊夫琴科設計局與斯洛伐克的PSLM公司進行了合作研發(fā),推出DV-2型發(fā)動機作為AI-25的升級換代產(chǎn)品。


L-39教練機


在具體的發(fā)動機結(jié)構(gòu)上,DV-2與AI-25的相似程度和部件通用性并不高。如果不考慮附件安裝位置等相對易于調(diào)整的外圍設計,真正繼承的只有全軸流式渦扇雙轉(zhuǎn)子這個最基礎的框架,以及它在壓氣機布局、燃燒室和點火系統(tǒng)設計方面所體現(xiàn)的燃燒組織思路。

但AI-25項目的意義在于,它使伊夫琴科設計局在業(yè)務領(lǐng)域完成了從渦槳發(fā)動機向渦扇發(fā)動機領(lǐng)域的能力跨越,它積累下來的設計能力和工程經(jīng)驗,成為DV-2發(fā)動機項目的起點。相較于AI-25發(fā)動機,DV-2發(fā)動機雖然重量更大,但是全機結(jié)構(gòu)布局,尤其是核心機的設計要高效緊湊得多,并開始引入模塊化設計思想,而且擁有更好的可維護性,以及更大的型號擴展?jié)摿Α?/p>



AI-222-25


AI-222-28

在1990-2000年間,俄羅斯一度推出過圖-324支線客機項目。基于該項目的需求,伊夫琴科設計局和多個原蘇聯(lián)航空體系內(nèi)的企業(yè)合作,在繼承DV-2核心機設計的基礎上,推出了AI-22發(fā)動機。AI-22推力更大,模塊化設計更為徹底,發(fā)動機結(jié)構(gòu)優(yōu)化為10個模塊,并提升了材料和工藝水平,具備更好的耐候性。雖然圖-324項目很快就流產(chǎn),并導致AI-22發(fā)動機在2000年9月完成全尺寸發(fā)動機的啟動試驗后就無限期暫停,但同期的雅克-130項目為AI-22提供了另一條出路。

1999年,伊夫琴科設計局在AI-22的基礎上,啟動了AI-222發(fā)動機項目。AI-222是一個家族化的系列型號,不同的子型號差異以后綴區(qū)分,25/28/30/40等數(shù)字后綴代表推力差異,F(xiàn)/UVT/KFK等字母后綴代表是否具備加力燃燒室和矢量推力噴口等配置差異。2014年俄烏關(guān)系嚴重惡化后,俄羅斯禮炮公司開始獨立生產(chǎn)AI-222-25發(fā)動機,烏克蘭則將AI-222的后續(xù)型號冠名以AI-322繼續(xù)發(fā)展。

值得指出的是,從AI-25到AI-222,伊夫琴科設計局都表現(xiàn)出了延續(xù)性的設計傾向,他們偏愛多級數(shù)的高壓壓氣機,會極力簡化甚至完全取消低壓壓氣機,并盡可能將低壓壓氣機的任務交給風扇完成。

比如AI-25是3級風扇直接銜接8級高壓壓氣機。DV-2采用AI-25的變種思路,使用1級風扇帶2級增壓葉片,直接銜接7級高壓壓氣機。AI-222發(fā)動機采用2級風扇,直接銜接8級高壓壓氣機。

與AI-222家族相比,M346教練機采用的F124-GA-200發(fā)動機,雖然在性能表現(xiàn)和技術(shù)應用上要更為先進,但在型號歷史和主要設計思路上,與AI-222存在顯著的差異,在基礎設計層面不存在“抄襲復制”的可能性。

F124-GA-200的前身,脫胎自嘉萊特公司(后被霍尼韋爾收購)的TFE-731系列發(fā)動機。和一開始就是原生渦扇設計的AI-25不同,TFE-731最初是一種“渦槳改渦扇”的發(fā)動機,這使它在結(jié)構(gòu)上具備幾個極具特色的特征:


TFE-731結(jié)構(gòu)示意圖,注意顯著的4級低壓壓氣機葉片,以及回流式燃燒室中,燃氣需要折返180°才能向后方噴出。

TFE-731發(fā)動機的風扇采用齒輪傳動,這演變自渦槳發(fā)動機中的螺旋槳齒輪減速設計。僅有1級高壓壓氣機葉片,采用離心式葉片設計。在較小的葉片直徑和較低的飛行馬赫數(shù)下,離心葉片較軸流葉片存在效率和結(jié)構(gòu)特性上的顯著優(yōu)勢,可以實現(xiàn)一級離心葉片替代多級軸流葉片。回流式的燃燒室設計,能較好的配合離心壓氣機獲得較高的效率,并實現(xiàn)更緊湊輕巧的尺寸和重量控制。

但從根本思路上講,這三個設計特征都是不考慮跨超聲速需求的。TEF-731最初的設計目的也確實僅針對M0.8以內(nèi)的公務機飛行用途。從發(fā)動機的基本框架,到空氣壓縮和燃燒組織的思路,TFE-731系列和AI-25/DV-2/AI-222系列均完全不同。

F124發(fā)動機在設計年代上與DV-2基本同期。F124是F125發(fā)動機的無加力燃燒室版本。F125最初是針對中國臺灣地區(qū)IDF戰(zhàn)斗機項目研發(fā)的,其最終確定基本結(jié)構(gòu)的TFE-1042-70構(gòu)型方案展開初步設計,已經(jīng)是1983年。為了使IDF戰(zhàn)斗機具備M2.0的極速,TFE-1042-70幾乎把TFE-731的基本構(gòu)型全面推翻,事實上等同于重新設計。


F124/5最初版設計TFE1042-7保留了TFE-731大部分基礎思路,后因高速性能不足被淘汰。


F124發(fā)動機剖面模型展示

TFE-1042-70首先進行了風扇大改,取消了風扇齒輪傳動設計,風扇數(shù)量從2級增加到3級,并直接由低壓渦輪推動。壓氣機設計大改,前4級低壓壓氣機全部變成高壓壓氣機,保留最末端的1級離心式高壓壓氣機。燃燒室大改,回流式燃燒室變?yōu)檩S流式燃燒室,低壓渦輪從3級變?yōu)?級。基于該構(gòu)型方案的F125發(fā)動機,最終在1985年首次試車,1987年首次試飛。

從時間線上看,DV-2/AI-222系列和F124/5系列存在巨大核心取向差異的基礎設計,是在高度重合的1982—1987年期間各自獨立完成的,完全不存在抄襲的可能性。而且從基本結(jié)構(gòu)的思路來看,不僅不是AI-222在向F124靠近,反而是F124在大幅度拋棄原有核心設計,向AI-222為代表的經(jīng)典全軸流式雙轉(zhuǎn)子渦扇路線靠攏。

在AI-222發(fā)動機研發(fā)期間,俄羅斯和烏克蘭確實通過各種技術(shù)合作項目,吸取了很多來自西方的先進技術(shù)理論和設計思想,這在涉及電子電氣和可靠性、維護性等方面表現(xiàn)的尤其明顯。AI-222的數(shù)字電子控制系統(tǒng),以及單元體化的結(jié)構(gòu),都是這種影響下形成的典型設計特征。

但在核心思路上,DV-2/AI-222的設計方向從未出現(xiàn)過顛覆性的改變,空氣壓縮和燃燒組織一直圍繞偏重高壓壓氣機的軸流式設計展開,核心機基本結(jié)構(gòu)一脈相傳變動不大。不同型號之間的差異,更多是基于飛機需求不同帶來的定位變化,以及引入新技術(shù)新設計的逐步改進結(jié)果。

保羅·梅扎諾特對AI-222發(fā)動機的仿制論斷,可謂是毫無依據(jù)的西方式傲慢偏見的典型代表。

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