AL-41F發動機

AL-41F發動機是留里卡－土星公司的產品，將成為俄未來蘇－27 “側衛”系列和第四代戰鬥機通用的發動機。該發動機的發展基礎是留里卡設計局為蘇－27系列開發的AL－31系列， 1985 年開始研製， 總設計師是車金博士。為適應第四代戰鬥機的要求，

基本介紹

• 中文名：AL-41F發動機
• 研發公司：留里卡－土星公司
• 研製時間： 1985 年
• 總設計師：車金博士
• 最大狀態推力：約12000 千克

優點

AL－4lF 的推力有大幅度增加，其最大狀態推力約12000 千克（117.6千牛），加力推力的一般說法是不低於17857千克（175千牛）,具體數字有18500 千克（181.3千牛）和20000千克（196千牛）等說法。

不管哪一種數據，AL－41F的加力推力都高於F119－PW－100 ( F－22A的發動機）的16000千克( 156千牛）級，按照俄羅斯標準計算其推重比超過11（按照美國標準則約為10）。但是與F119發動機是不能比較的。因為F119發動機是以壽命設計為主，確保12000小時的壽命。而AL－41F發動機是以犧牲壽命設計，提高推力。對於AL－41F的壽命指標我們現在沒有數據。

對比

該發動機渦輪前溫度為1828K ，低乾F119－PW－100 、M88－1 . M88－2 （後兩者是“陣風”的發動機）的1977K 、1843K 和1850K ，但比AL－3lF、F100-PW-100和F110－GE－100的約1665K, 1672K和1644K 有很大提高，也高於EJ200 ( “颱風“使用的發動機）1803K 。這些性能數據說明它的確是一種典型的第五代航空發動機。 AL-41F也是俄羅斯第一種實現“全許可權數字電子控制”（FADEC）的發動機，俄羅斯業已在AL－31FU上對FADEC 系統進行過驗證，而AL－3lF系列則一直採用液壓電子控制。AL－4lF的FADEC系統與機上KSU－1－42 數字式電傳操縱系統交聯，能夠根據飛行狀態自動調節發動機的工作，從而提高飛行效率和發動機工作的可靠性．由此可見米格－39 已經具有了“綜合飛行/推力控制系統”(IFPCS) ，下一步應該是將其與火力控制系統（FCS）交聯在一起，實現綜合火力/飛行/推力控制系統(IFFPCS) ，這一點俄羅斯專家在其1999年以前公開的第五代戰鬥機討論中並未提及（其討論側重於各分項目應當具有的指標與特性），但它確實是真正的第五代戰鬥機應當具有的特徵，依賴乾IFFPCS ，作戰飛機將能夠以最佳飛行時間、最佳任務航跡、最佳燃由消耗等為最佳化目標自動對飛機進行能量管理，實現作戰過程全自動化，大幅提高其生存能力和作戰效能。

俄羅斯第五代戰鬥機的研製項目由於蘇聯解體，俄羅斯經濟困難，造成軍工科研無法按照計畫進行。近幾年俄羅斯經濟恢復增長，第五代戰鬥機研製計畫重新修正開啟，配合殲擊機的動力裝置的研製業經歷了風風雨雨，現在總算有了基本的發展方向。本文就是對俄羅斯第五代航空發動機研製歷史進行了回顧，同時介紹俄羅斯現在發動機研製可能生產商之間的矛盾。

俄羅斯第五代航空發動機第二階段研製招標實際上是讓參加投標的企業保留髮動機製造方向的問題。中標的單位將獲得最近30年最基本的工作，沒有中標的單位必須尋求其他的研製方向，滿足開工的需要，開展新的經營業務。

10月底，俄羅斯空軍重起未來戰術飛機（PAK FA）第二階段發動機招標。進入決賽的能夠獲得國家撥款的企業有兩家大型軍用發動機製造聯合體。第一家是今年8月成立的以莫斯科薩留特機械製造生產企業為首的聯合體。第二家聯合體由雷賓斯克的土星公司和烏法廠負責。招標委員會不僅需要選擇最現代的技術方案。還有重要的是，招標委員會要防止出現國家與個人所有者對土星和烏法兩家企業生產資產的爭奪。

要求

剛談過第五代戰鬥機，就出現了對第五代航空發動機的要求。國外對第五代戰鬥機（F-22和F-35）發動機的要求已經不是秘密，因為邀請為數眾多的美國發動機製造企業參加了投標，甚至不排除國際合作。這是俄羅斯與美國招標的區別。俄羅斯空軍對第五代航空發動機要求從來沒有公開過，一直視為國家機密。但是，俄羅斯主要的戰鬥機發動機研製單位，在2007年宣布招標前，就已經制定了對發動機的主要的技術要求，這的確是新一代的發動機。例如，土星公司總經理尤里?拉斯托奇金認為：“第五代發動機不僅要保證飛機很大的起飛推力和高度的靈活性，還有超音速巡航。現代蘇和米格系列飛機使用的發動機，僅在瞬時接通加力，油耗大量增加，發動機磨損增大的時候，才有可能達到這一點。”

留里卡科技中心副主任、總設計師葉輔蓋尼?馬爾秋科夫更加具體：“實際上第五代發動機沒有明確的定義。通常，燃氣輪機是按照主要性能斷代的，如單位重量，也就是發動機重量與推力的比值。三代機AL-31F的這個指標大概為0.12。五代機的指標為0.1，也就是1公斤發動機能夠產生10公斤的推力。第一代發動機產生的推力剛剛超過自身的重量，1公斤重量產生1.5公斤的推力。”馬爾秋科夫說，五代機燃氣溫度應該在2000K以上。此外，從經濟角度看，更為重要的是更低的生命周期成本。發動機的價格應該很便宜。更優秀單位性能的發動機應該比前一代便宜。“蘇27的運行成本大概1萬美元/小時，第五代戰鬥機的這個指標必須減少到1500美元/小時。”葉輔蓋尼?馬爾秋科夫說。

薩留特廠的總經理尤里?葉里謝耶夫也支持這樣的觀點：“方案應該達到推力、結構和雷達隱身的指標。我認為還有一個指標非常重要，發動機要能賣得出去。”

歷史回顧

第五代發動機的工作蘇聯在1981年年初就已經開始，當時的課題是殲擊機-90。18-20噸推力的新發動機主研製單位選擇的是留里卡設計局。這台發動機得到一個秘密代號“產品20”，媒體上叫AL-41F。單位推力0.09。這一點是由於廣泛使用新的結構材料-陶瓷、金屬陶瓷以及完善設計的緣故。AL-41F採用了新的推力可控方案，改變了循環參數，使用高負荷渦輪和壓氣機葉片，通過“纖維”滲碳強化了單晶結構。總之，AL-41F的科研，算上蘇聯時代，總共投入15億美元。

作為AL-41F的備選方案，曾經考慮莫斯科聯盟航空發動機科技集團研製的推力為20噸的R179-300發動機方案。這台發動機是為垂直起飛殲擊機雅克141研製的R-79V-300發動機的進一步發展。R179-300單位推力可以達到0.085。按照聯盟集團自己的介紹，這種發動機的輸出參數達到了4+代的水平，機載連線達到五代機的水平。但是，空軍選擇了AL-41F，因為當時認為後者能夠更快的適應飛行。

1987-1988年“產品20”在飛行實驗室上進行了飛行試驗：圖-16亞音速轟炸機和超音速的截擊機米格25PD（飛行實驗室20-84）。頭20台試驗發動機是在莫斯科組裝的。1998年類賓斯克發動機廠參與了新發動機生產技術的開發，以此為基礎組建了土星科學生產聯合體。2001年4月土星同意作為獨立的法人分公司進入留里卡-土星公司（當時叫做留里卡設計局）。留里卡設計局與土星科學生產聯合體總共生產了26台用於多功能前線殲擊機（MFI）的AL-41F發動機，主要用於地面和飛行試驗。

AL-41F應該裝在多功能前線殲擊機（MFI）項目下研製的新一代雙發飛機上。米高揚設計局推出的MFI是1.42產品，蘇霍伊設計局推出了S-47金雕。經過招標，空軍選擇了1.42產品。這種重型殲擊機能夠達到美國F-22的水平。在米格1.42的基礎上建造了試驗原型機1.44，安裝了兩台AL-41F。2000年2月完成首次飛行，同年4月完成第二次和最後一次飛行。

當時，美國開始研製第五代戰鬥機JSF，洛克希德-馬丁公司的F-35中標。作為回應，1996年俄羅斯空軍曾經宣布了殲擊機-2000項目，而且還出了多功能單發輕型前線飛機（LFS）戰術技術任務書，根據不同的訊息來源，蘇霍伊設計局制定了S-56和S-52/57方案，米格公司提出了4.12和1.27項目。

117產品

LFS需要推力為14-16噸的發動機。留里卡決定使用兩種現有的方案研製這樣的發動機：用於1.41和1.44的推力為18噸的AL-41F方案，以及用於蘇27/蘇30殲擊機的推力為12.5噸的AL-31F。前者的渦輪使用新的技術研製出來的，同比例縮小，保證發動機稍小的推力。渦輪前溫度比AL-31F提高90度，改善了發動機的性能參數。採用了第二台基礎發動機的AL-31F的風扇，進氣孔的直徑從905提高到932毫米，保證了推力的提高。低壓壓氣機葉片的形狀與AL-31F沒有差別：低壓部分有四級，高壓九級。而且前幾級葉片帶凸肩，這是國際慣例不成文的規定。與批產的AL-31F相比，新的發動機重量減少了150公斤，推力提高了15-20%，達到14-15噸。發動機的單位推力保持在0.85-0.8之間。117產品研製了新的控制系統。這種發動機被打上AL-35、AL-37、AL-41F1的代號。最後媒體公布的設計代號為117產品。

但是，由於九十年代預算沒有全部到位導致LFS和117項目只是紙上談兵，MFI和AL-41F項目也沒有繼續做出一台實驗機。在這種情況下，俄羅斯空軍決定調整自己的未來計畫。1998年出現二十一世紀的殲擊機項目，在此框架下出現了中型前線殲擊機項目(SFI)，就是建造MFI和LFS中間型的殲擊機，重量達到美國F/A-18E/F的水平。計畫通過（與蘇27相比）降低起飛重量，減少機載無線電電子設備的質量和尺寸，提高發動機的單位參數，從而提高殲擊機的性能。SFI的動力裝置推薦使用LFS飛機的兩台發動機。2000年空軍按照SFI項目提出論證報告和技術任務書。根據2000年6月俄羅斯聯邦政府的決定，研製117產品的土星公司成為第五代戰鬥機項目I-21發動機的主研製和生產單位。

2000年年底空軍修改了對I-21項目的要求。結果，2001年4月取代SFI宣布了未來戰術飛機項目(PAK FA)。計畫標準起飛重量23噸，最大為30-32噸。

1999年擁有這樣性能的殲擊機蘇霍伊設計局設計的T-50可以達到。這個方案在空軍中標，2002年選定為PAK FA的方案。T-50曾經計畫安裝兩台117發動機。2000年這種發動機處於試驗機的製造階段。按照空軍的要求，五代發動機的總壽命應該為4000小時，大修壽命為1000小時。批產的AL-31F相應的指標為1000和500小時，用於印度蘇30MKI的AL-31FP發動機分別為1500和1000小時。為完成這樣的要求，土星公司將117項目分成兩個階段：開始為了研究各個部件建造了“無壽命”的117A，之後建造達到空軍要求的能夠批產的117S。

普京總統個人答應留里卡設計局負責人切普金的請求，“無壽命”的117A發動機首次允許在2001年莫斯科航展上亮相。實際上，參觀者僅能看到發動機渦輪、風扇，整個發動機是被罩住的。

2003年夏天，117產品中標PAK FA發動機的“惡魔”項目。117的備用方案還是聯盟集團的R145M-300。這是R-70V-300和R-179-300的進一步發展。但是117項目對空軍更有吸引力，由於使用了現有的AL-41F和AL-31F的元件成本更加低廉。“今天應當說，俄羅斯政府要在發動機製造業領域搞幾個項目資源是不夠的。”當時，土星科學生產聯合體總經理尤里?拉斯妥奇金宣布：“土星公司的經驗是可以在改進階段推廣的，為國家節省了大量的資金。”曾經建議，117產品通過連續改進AL-31F，分階段接近空軍要求的五代機的水平。

兩台117A試驗發動機曾經安裝到編號為710的蘇27M飛行實驗室上。飛行試驗開始於2005年，但是由於振動超標飛行後一些試驗被迫暫停。專家的意見是，振動的原因可能是壓氣機工作不穩定。看來這些問題已經解決，因為2007年航展上曾經展出了安裝117發動機的蘇35飛機。當時，蘇霍伊航空控股公司和土星公司領導宣布，飛機第一階段的試驗2007年年底結束。的確，另一個關於首次飛行的訊息目前還沒有出現。2009年年底載有兩台批產117S的PAK FA將首次升空。

關於第五代發動機的工作，土星公司不僅讓傳統夥伴烏法廠參與，而且還讓一直的對手莫斯科的薩留特廠參與。的確，他們僅是承包商和共同投資者的角色。烏法和薩留特可以參與項目的投資，也可以作為部件供應商，拉斯妥奇金說。烏法接受了這個方案，薩留特拒絕了這個建議，很大程度上是由於兩個企業領導人尤里?拉斯妥奇金和尤里?葉里謝耶夫之間複雜的個人關係。

備選方案

應當指出，薩留特當時僅是一家批產廠。2000年初，尤里?葉里謝耶夫奉行獨立自主的路線，促進和加強工廠自己的設計力量。工廠來了很多留里卡土星的員工。第一個成就是為中國殲-10飛機創造附屬檔案機匣在下方的AL-31FN發動機。同時提高了發動機的壽命，減少了部件數量，發動機零件製造過度到新的工藝，採用了先進的無損探傷技術。而且，薩留特廠的設計局努力研製新的改型機，不僅滿足中國用戶的要求，而且還滿足俄羅斯空軍對新型發動機的要求，用於改進型蘇27的AL-31FM1發動機。為此，制定上置附屬檔案機匣發動機改進方案，推力達到13.5噸。如同117發動機一樣，通過增大風扇直徑提高推力到13.5噸，新發動機從基礎發動機AL-31F的905毫米增加到924毫米。研製了新的全權數字控制系統FADEC。2006年12月俄羅斯空軍給AL-31FM1定型，機裝備部隊的代號為AL-31F42批。薩留特將這種發動機推薦給蘇27SM、蘇30、蘇33和蘇34。

下一步就是研製AL-31FM2，改善渦輪幾何形狀，安裝新的噴管，這是克里莫夫工廠按照KLIVT技術研製的噴管。發動機的試驗2006年秋天結束，推力曾經達到14.2噸。

2007年開始標準推力為14.5噸的AL-31FM3-1的台架試驗。之前，研製了雙壁燃燒室，可以將溫度提高150度。低壓壓氣機由四級變成三級，壓比從3.6提高到4.2。前幾級葉片去掉了凸肩，葉片為寬弦葉片。薩留特負責人尤里?葉里謝耶夫5月宣布，這台發動機台架試車推力達到15.3噸。

葉里謝耶夫先生說，下一個改型AL-31FM3-2將採用新的六級高壓壓氣機，AL-31F有九級。這種發動機的額定推力為15噸。薩留特把它看作第五代發動機，改裝後可以安裝在PAK FA上。

土星科學生產聯合體十分嫉妒地看待薩留特的工作。尤里?拉斯妥奇金宣布，薩留特對AL-31的介入違反了研製單位-已經加入土星公司的留里卡設計局的智慧財產權。

第二階段招標

同時，PAK FA項目本身也經歷了不斷的變化。2004年12月宣布更改戰術技術任務書。看來，當時就決定初期基於I-21項目的研究要經歷兩個階段。第一個階段考慮使用AL-31F發動機改型的117S發動機。同時，PAK FA第一階段最大速度從2.15提高到2馬赫。第二階段計畫建立15-15.5噸的新發動機。

土星公司推薦了這種發動機的方案。土星公司負責科研試驗的第一副總經理維克多?切普金說：“這種發動機應該有最小的單位重量，0.8或者更低，與117項目有原則差別，使用新的風扇，空氣力量增加，新的燃燒室，數字控制系統。”考慮到117發動機在土星公司屬於第五代，新的發動機應該叫做4+代。這種發動機將由土星公司與航空發動機設計局、彼得堡克里莫夫公司和烏法設計局共同研製。

薩留特這次決定參加投標，推出自己的方案，而且在AL-31FM3-1的基礎上提出了AL-31FM3-2。但是，PAK FA發動機第二階段招標被推遲了。很大程度上是蘇霍伊航空控股公司施加的影響，它認為土星公司已經被選定為這種新型殲擊機的生產單位，因為後者需要進一步研製PAK FA的各種改型發動機。

2007年5月初俄羅斯空軍更換總司令後，新的總司令亞歷山大?澤玲接受任命後沒有幾天就宣布，近期將舉行PAK FA第二階段發動機招標。作為回應，土星公司技術經理、總設計師米哈伊爾?庫斯明科聲稱，PAK FA發動機的研製工作實際上已經凍結。同時，尤里?葉里謝耶夫透露，薩留特第五代發動機的工作嚴格按照進度進行。“第五代戰鬥機招標結果應當在驗證機階段。誰的發動機好，誰的就就能裝備飛機。”葉里謝耶夫先生說。

在蘇霍伊航空控股公司5月舉行的軍事工業委員會會議上，俄聯邦第一副總理謝爾蓋?伊萬諾夫要求抓緊簽署PAK FA航空發動機研製契約，因為沒有契約就會凍結這個項目。2007年6月曾經宣布招標。開始投標的熱門人選是土星公司。尤里?葉里謝耶夫說，他們企業的投標檔案招標委員會一開始就不想接受，因為不對他們路子。之後招標文員會接受了意見，薩留特自己的方案要求的資金少，土星公司為92億盧布，薩留特為83億盧布。“這不是人為的壓低價格。”葉里謝耶夫說：“我們自己向研製工作投入了資金。”

但是，俄羅斯聯邦總統8月11日贊成發動機製造業重組構想，同時簽署命令在薩留特廠的基礎上組建控股公司。土星與烏法、和彼爾姆必須進入另一家公司。組建這樣的公司明顯有很大的問題，因為土星公司和烏法公司國有股份分別有37%和12%。同時，總經理和主要的擁有者尤里?拉斯妥奇金多次表示自己不想國家控股。保證國家對土星和烏法的控制的任務交給了俄羅斯國防產品出口公司的子公司防務工業公司來完成。

在這種不確定的狀況下，空軍不會貿然宣布中標者。“現在發動機製造業正在進行重組，首先要確定將會組建什麼樣的公司。”空軍司令部解釋說。8月13日俄羅斯工業與能源部防務工業司司長瓦列里?沃斯克博伊尼科夫宣布：“現在不準備宣布招標結果，因為技術檔案不符合用戶的要求，所以招標沒有舉行。投標公司需要做出原型機來展示一下技術能力。”“國家在示範機出來前可以投資科研，從中選擇實際的原型機。”空軍司令部訊息人士解釋說。

中標單位揣測可能是截然相反的。俄羅斯政府高級官員認為，“薩留特實際成就已經讓其成為熱門人選：工廠現在已經在台架上試驗第五代發動機，土星公司在117產品上有很多問題。同時，防務工業公司前負責人吉尼斯?曼圖洛夫8月宣布：“PAK FA第二階段發動機當然應該是土星公司，因為他們是更加有經驗的設計局和協調的聯合體。”

土星公司實際擔心，招標的決定可能與土星公司所有者尤里?拉斯妥奇金將企業控制權交給防務工業公司聯繫在一起。“國家可能斷絕我們的撥款給養，最終讓我們選擇，接受防務工業公司的控制還是停止工作。”土星公司訊息人士透露。在這種情況下，招標委員會可能迫於壓力傾向選擇與國家有合作的企業。

同時，11月初開始重新接納PAK FA第二階段發動機招標申請。按照尤里?葉里謝耶夫的話，“在這個階段應該向兩家企業投資，即薩留特和烏法，製造示範機，這樣通過示範機2009年就可以確定中標者”。“示範機不一定是全尺寸的發動機。”薩留特負責人指出：“這多半是個別示範部件，渦輪、燃燒室，用他們證明新的發動機能夠達到要求的性能。”軍事工業委員會副主席弗拉基米爾?普及林解釋說，按照國家武器計畫應該在2010-2015年製造出第二階段的PAK FA。

招標的結果對於土星和薩留特來說是殘酷的，取決於誰的發動機被選中。“中標者將保持自己在軍用發動機製造領域的發展方向，而沒有中標的看來只能永遠喪失這個項目。”尤里?葉里謝耶夫認為。的確，他不排除2009年公布招標結果後，兩個企業可能共同努力，聯合實施在招標中沒有中標的發動機項目。聯合航空製造公司管理委員瓦西里?波路特科夫斯基同意這樣的觀點。“應該摒棄選擇一個中標者的慣例。”波路特科夫斯基說：“例如，美國類似的招標只是確定主要生產商之間的工作分配量。中標者將得到大部分的份額。但是，沒有活乾又沒有存在方法的企業就留不下來了。”