有關(guān)俄羅斯在高馬赫數(shù)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)方面的研究報(bào)道較少，但是蘇聯(lián)早期也開(kāi)展一系列高速飛機(jī)動(dòng)力技術(shù)的研究：RD-31發(fā)動(dòng)機(jī)最早采用在進(jìn)口前噴入甲醇和水混合液增加推力的技術(shù)措施，也說(shuō)明俄羅斯在射流預(yù)冷技術(shù)方面有很好的基礎(chǔ)，完全有能力再改進(jìn)優(yōu)化，進(jìn)一步擴(kuò)展發(fā)動(dòng)機(jī)工作包線；在20世紀(jì)60—80年代，蘇聯(lián)利用已有的R-11-300系列加力渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)和AI-25渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)展了不同構(gòu)型渦輪基組合循環(huán)（TBCC）動(dòng)力的廣泛計(jì)算和試驗(yàn)研究，在TBCC動(dòng)力方面也具有一定的技術(shù)基礎(chǔ)。

米格-41飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)路線分析

綜上不難看出，俄羅斯的Ma3一級(jí)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)已通過(guò)飛行試驗(yàn)驗(yàn)證，有很好的技術(shù)基礎(chǔ)，并且在射流預(yù)冷、TBCC動(dòng)力等方面也有技術(shù)積累和基礎(chǔ)。對(duì)于米格-41飛機(jī)采用什么發(fā)動(dòng)機(jī)，可能的技術(shù)路線方向主要有兩條。

第一條技術(shù)路線是對(duì)已有Ma3一級(jí)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)改進(jìn)升級(jí)，進(jìn)一步擴(kuò)展其工作馬赫數(shù)至Ma3.5左右，之后再輔以射流預(yù)冷技術(shù)，降低發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口總溫和增加推力，使渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)工作馬赫數(shù)擴(kuò)展至Ma4～4.3。采用這條路線，可以充分利用俄羅斯已有的技術(shù)基礎(chǔ)，發(fā)動(dòng)機(jī)的改動(dòng)最小，短期內(nèi)可實(shí)現(xiàn)，也基本可以保證米格-41飛機(jī)2025年批量生產(chǎn)的時(shí)間節(jié)點(diǎn)。如果將已有Ma3一級(jí)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)直接升級(jí)到Ma4～4.3，走美國(guó)RTA的路線，相比將Ma3擴(kuò)展到Ma3.5所面臨的技術(shù)難度要大的多，按俄羅斯一貫的“實(shí)用”和“簡(jiǎn)單”的技術(shù)理念和美國(guó)新研RTA終止的情況，這種可能性不大；如果只在已有Ma3一級(jí)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上增加射流預(yù)冷提高到Ma4，發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣總溫需要從Ma4時(shí)的910K降低到Ma3時(shí)的607K，冷卻降溫量較大，如按RD-36-41發(fā)動(dòng)機(jī)Ma3巡航時(shí)的空氣流量95kg/s計(jì)算，其所需的噴水量為9.3kg/s，如在Ma4條件下工作3min其水箱容量將是1674L，遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于米格-25飛機(jī)的250L水箱，且如果在Ma3.5附近長(zhǎng)時(shí)間噴水巡航，其總水量會(huì)更大，必將占據(jù)飛機(jī)可帶燃料的空間；此外即使發(fā)動(dòng)機(jī)在Ma4～4.3工作，也只能做短時(shí)間停留（米格-25飛機(jī)在Ma2.83飛行就有3min的時(shí)間限制），而較長(zhǎng)時(shí)間巡航狀態(tài)可能在Ma3.5左右。

第二條技術(shù)路線是利用已有Ma3一級(jí)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)，構(gòu)建與亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)組合的TBCC動(dòng)力系統(tǒng)，到達(dá)Ma3時(shí)完成與亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)換，之后由亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)繼續(xù)助推到Ma4～4.3，并實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間巡航。蘇聯(lián)早期已利用小型渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)開(kāi)展一系列TBCC技術(shù)研究，有一定的技術(shù)基礎(chǔ)；俄羅斯對(duì)Ma3一級(jí)的渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)稍加改進(jìn)即可作為大推力TBCC的渦輪基，也為模態(tài)轉(zhuǎn)換提供了很好的基礎(chǔ)；亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)還可借鑒其導(dǎo)彈動(dòng)力技術(shù)；此外就是要解決兩種發(fā)動(dòng)機(jī)組合及工作轉(zhuǎn)換等關(guān)鍵問(wèn)題，這些問(wèn)題經(jīng)過(guò)一定時(shí)間的研究和驗(yàn)證也將逐步解決。

米格-41飛機(jī)計(jì)劃在2025年批量生產(chǎn)，因此留給解決發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)難點(diǎn)的時(shí)間有限。考慮米格-41對(duì)米格-31飛機(jī)的繼承性，兼顧俄羅斯已有高馬赫數(shù)渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)基礎(chǔ)、Ma4一級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)需求和難度，筆者認(rèn)為，短期內(nèi)米格-41飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)最有可能采取第一條技術(shù)路線，保障米格-41飛機(jī)研制成功并具有Ma4～4.3短時(shí)飛行能力；后續(xù)隨著TBCC動(dòng)力技術(shù)的不斷發(fā)展和成熟，發(fā)動(dòng)機(jī)再逐步發(fā)展到第二條技術(shù)路線上，到時(shí)可由亞燃沖壓發(fā)動(dòng)機(jī)在Ma4～4.3實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間巡航，從而進(jìn)一步發(fā)揮飛機(jī)的作戰(zhàn)效能。

文/芮長(zhǎng)勝、扈鵬飛，中航工業(yè)沈陽(yáng)發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)研究所 原載于《國(guó)際航空》2016年第4期

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