“側衛”之心（上）

火心2000

在2015年的莫斯科航展上，俄羅斯的蘇-35戰機憑借一系列華麗的性能出盡風頭，捍衛了“側衛”家族在世界戰機史冊上的威名。蘇-35雖然有著匪夷所思的機動性能、強悍而霸氣的武器裝備、先進而全面的航電系統，但真正讓國人羨慕的是其“心臟”——117S/AL-41F1S發動機。除了蘇-35之外，改進自AL-31F系列的117S發動機也將裝備俄羅斯最頂級戰機T-50（AL-41F1）。作為3代半（3++）和第4代（俄羅斯稱為第5代）隱身戰機的動力系統，117S發動機肯定是身懷絕技，所以才能讓俄羅斯對它如此重視。本文重點對其“血統身世”一探究竟。

Al-31F發動機問世的背景

回首漫長的航空發動機發展史，曾經的紅色帝國為與美國爭霸世界，對關乎國家命運的航空發動機產業的發展向來都是全力以赴，不遺余力。在蘇聯眾多一流的航空發動機設計局中，能夠設計第三代大推力渦扇發動機的唯有一家——留里卡設計局。

留里卡設計局組建于1946年，是蘇聯主要戰機動力系統設計局。該設計局的首任總設計師阿爾西普·留里卡研制出了蘇聯的首臺渦噴發動機TR-1，被稱為俄羅斯“噴氣發動機之父”。在此之后，他又研制出了TR-2、TR-3、TR-5、AL-5、AL-7、AL-21等多種噴氣發動機，裝備于蘇-7、蘇-9、蘇-11、蘇-24、蘇-17M、蘇-20、米格-23等戰機，以及伊柳申、圖波列夫等設計局的多型飛機。這些飛機不僅用于蘇聯/俄羅斯，還出口到世界上許多國家。而真正把留里卡設計局推向世界頂級航空發動機領域的，當屬后來大名鼎鼎的AL-31F發動機。

在冷戰正酣之際的20世紀60年代，蘇聯得知美國上馬了新一代戰機計劃，也啟動自己相應的對抗計劃。這就是后來的米格-29和蘇-27戰斗機。此時，蘇聯針對美國普拉特·惠特尼（PW）公司的F100高性能發動機，決定由留里卡設計局負責研制一款與之性能相近的戰斗機發動機。該項目代號99，正式型號名稱為AL-31F（字母F表示加力），并在1973年正式啟動。

擁有豪門“血統”的AL-31F發動機的初期研發工作十分順利，次年的8月就完成了第一臺樣機的裝配。留里卡設計局的早期設計方案為“3級風扇+9級高壓壓氣機+高低壓渦輪各1級”。不過經過精確計算，這個方案雖然重量很輕，但性能根本達不到F100的水平。為此，留里卡設計局只好把早期方案推倒，增加級數（4級風扇、12級高壓壓氣機、高低壓渦輪各2級）以提高循環參數來獲得更大的推力。不過，級數的增加雖解決了推力不足的問題，但發動機的超重情況卻是高得離譜，達到1600千克，推力僅為108千牛，與F100相去甚遠，研制進度也大為拖延。

無奈之下，留里卡設計局只好把前后兩個方案都推倒進行方案大改。雖然在AL-31F的設計初期困難重重，但作為當時蘇聯唯一能與PW、通用電氣（GE）抗衡的世界級航空發動機領跑者，留里卡設計局的自身實力可不是一般小魚小蝦所能比擬的。在留里卡院士的帶領下，設計局上下參考眾多優秀設計方案，對設計方案進行了重大改進：保留了以前的4級風扇，但高壓壓氣機減為9級，高低壓渦輪各為1級，總級數下降到15級，重量也降到了1530千克。修改后的發動機在試驗過程中又遇到了許多故障，某些工作參數仍未能達到設計指標。為此，設計局采用了新的工藝和材料將渦輪進口溫度升高以提高渦輪效率。直到1979年8月23日，首架安裝AL-31FH發動機（型號名稱中的H表示附件下置。早期的AL-31F的齒輪箱等附件設計在發動機的下部，后來為配合飛機結構修改，將附件機匣“高置”成現在的樣子）的蘇霍伊設計局蘇-27原型機T-10-3才飛上藍天。

Al-31F發動機早期存在的問題

盡管試飛取得成功，可發動機仍存在諸多問題。某些工作參數未能達到設計指標，其中最嚴重的莫過于渦輪問題，直接導致了進度的拖延。按照原計劃，發動機定于1982年通過國家鑒定。為此，兩家定點發動機生產企業——莫斯科“禮炮”（Salut，又譯作薩留特）機械制造廠和烏法發動機制造生產廠在1981年就分別建立了定型型號的批量生產線。可是直到1984年6月，蘇聯航空發動機的大師級人物留里卡總設計師去世，高壓渦輪問題仍是橫亙在型號定型的道路上。

因為渦輪效率的設計值比目標低了4%，只好將渦輪進口溫度提高到1392℃。但溫度的提高造成渦輪葉片熱負荷過大，運轉不久葉身便產生裂紋，根本無法通過定型試車。發動機的翻修壽命也只有可憐的50小時左右。關鍵時刻，留里卡院士的親密戰友——設計局的新一任總設計師維克特·米哈洛維奇·切普金臨危受命，帶領團隊展開了新一輪的技術攻關，果斷決定修改渦輪葉片的冷卻流路。采用了旋轉式冷卻方式、改進制造工藝與熱障、涂層技術等措施后，留里卡設計局最終邁過了這道坎。

1985年8月6日，AL-31F通過了蘇聯的國家鑒定試驗，第二年開始批量生產。至此留里卡設計局耗時10余年的扛鼎之作終于“修成正果”。從1973年的項目上馬到1985年“準生證”的取得，AL-31F發動機在設計中使用了57臺試車發動機，總運轉22900小時（其中臺架試車16625小時、試飛6275小時），共解決了685個技術難題，獲得128項技術專利。

AL-31F發動機的定型最終成就了后來的“側衛”家族。蘇-27系列戰機在AL-31F發動機的強勁支持下，完成了至今仍讓人嘆為觀止、匪夷所思的高難度飛行動作。當蘇-27戰機揚威巴黎航展之時，整個西方都為其“變態”的機動性能“瞠目結舌”，也改變了以往西方對蘇聯航空發動機的“鄙視”態度。“側衛”家族正是因為有了這顆強悍的“心臟”， 才使得蘇霍伊設計局在經過蘇聯解體的漫長陣痛后，依然能為俄羅斯航空工業撐起一片天空，且至今仍是俄羅斯軍工貿易中的“招牌產品”。

盡管AL-31F發動機通過了定型試驗，但當時的發動機還不能算作合格裝備。其最大的問題是翻修壽命過短，距軍方的最低要求還有差距，可靠性也不高。當時蘇聯空軍要求型號首翻期不少于300小時，但首批生產型的指標還不到100小時，其中發動機在最大推力和加力狀態上只能達到50小時，且大多數條件下也有著嚴格的限制，起動次數不能超過300次。可以說，此時的AL-31F發動機連同樣問題百出的F100-PW-100發動機都不如。所以，發動機定型后的中心任務是持續進行修改和提高，工作重點是延壽。

為此，承擔批量生產任務的兩家企業會同有關設計單位以及科研院所聯合進行攻關，對發動機的關鍵部位（如渦輪盤、軸、葉片、火焰筒）采用新的制造加工工藝、更換材料、改進涂層等措施，以提高零部件的可靠性與耐久性，取得了較滿意的成果。發動機的首翻壽命從原來的100小時逐步提高了200小時，直至符合軍方要求的300小時，型號定為AL-31Fcep.2。綜合蘇聯各方面的延壽工作，主要采取了以下幾種卓有成效的手段：

采用空心陰極真空電弧釬焊，可使渦輪葉片工作壽命提高2～4倍。在渦輪葉片葉冠耦合面上釬焊一層耐磨鑲片。鑲片材料的耐高溫耐磨性能優于葉片材料，從而顯著改進了葉冠耦合面的性能。

綜合運用多種噴涂技術對發動機零部件進行表面處理和熱障涂層，延長其工作壽命2～4倍。

采用高精度優質齒輪的加工技術，包括唇齒、表面滲氮硬化，齒輪精磨、檢驗等工序，提高生產效率，縮短了約一半的生產周期，加快零部件的生產速度。

使用等溫沖壓工藝，實現了少余量制造各種復雜結構的鈦合金零件，節約了30%～60%材料，并且提高了部件的疲勞壽命。

AL-31F的主要特色

第一特色：鋼筋鐵骨

作為“高精尖”代名詞的航空發動機工業，向來追求用最先進的技術提升性能。20世紀70年代的蘇聯整體國力雄踞世界第二，但在細節方面仍不如西方來得精細。因此，蘇聯的航空發動機工業向來以實用至上，不盲目追求“高精尖”。這點在AL-31F發動機的結構設計上有著最明顯的體現。在AL-31F的結構設計上，蘇聯設計師采取了務實的做法。根據自身條件合理安排高技術的應用比例。一方面繼承傳統的蘇式航空發動機結構（混合蘇式和西方的兩種類型），以降低技術風險，保證研制進度；另一方面學習借鑒西方設計中的先進經驗，采用當時的尖端結構技術（如焊接轉子、中介軸承等），使型號具有一定的先進性。

1. 發動機大量使用鈦合金材料（達到整機重量的35%左右）與高溫合金，配合一系列獨到的加工工藝制造，實現減輕全機重量，獲得較高推重比的效果。但AL-31F在許多重要零部件材料選擇上卻比較保守，以高壓渦輪為例，AL-31F仍使用定向凝固合金制造的工作葉片和高溫合金制造的渦輪盤。這也是為何AL-31F壽命一直不長的重要原因之一。其實這并非蘇聯設計師做法保守，而是設計師充分認識到當時蘇聯尚未完全掌握新材料的加工制造技術、短期內無法實現工業化生產，尤其是大直徑粉末冶金渦輪盤生產技術不過關。但這并不代表蘇聯就不“新潮”。蘇聯在20世紀70年代的航空材料和工業技術已經達到相當高的水平，某些新型材料如粉末冶金、單晶高溫合金等已開始應用于型號。RD-33（俄文為PД-33）發動機就是其中最典型的發動機。即便AL-31F上有許多材料技術相對落后，但蘇聯已經突破了新材料的關鍵研發階段，進入了細節完善。當時蘇聯航空材料研究所（BHAM）一直與批生產廠家聯合進行技術工藝攻關，待發展成熟后就用于更換。

2. 該機采用單元體的設計結構，可在最小調整量與校正量的情況下更換單元體，提高了可維護性，也為將來的升級提供了便利。

3. 設計中考慮了使用維護性，發動機機匣上設有許多觀察孔/探孔，方便維護人員檢查發動機葉片、燃燒室、燃油噴嘴等的工作情況。外涵與高壓壓氣機機匣上設有水平分離面，可以在外場進行壓氣機葉片的修理和更換。

4. 發動機轉子采用了6個主支點，三大承力框架布局極富特色。壓氣機設計緊湊，高壓轉子軸向尺寸較短，其主軸上只安裝了2個軸承（支承方案為1-0-1）。低壓轉子卻是用了4個軸承（支承方案為1-2-1），在同代中較為異類。由于當時蘇聯的整體技術實力有限，設計師只能在低壓轉子上設計4個支點，以保證發動機運轉的穩定性；而同時代的F110的低壓段只有3個支點。采用4支點設計顯著增加發動機的復雜程度和零部件數量，削弱了中介承軸的效果。因此，除了AL-31F發動機，別的高性能發動機都未采用這種設計。

5. 由于當時蘇聯并未完全掌握高溫材料的焊接技術，在AL-31F壓氣機轉子的連接工藝上既采用了先進的電子束焊接，也采用了落后而傳統的長螺栓連接成形的工藝。用電子束焊接工藝焊接轉子的輪盤、鼓環、軸等，可以省去相應連接件，大為簡化轉子的結構，是20世紀70年代后提高發動機推重比的十分有效的方法。不過，由于蘇聯在當時對電子束焊接工藝掌握得不夠成熟，只好延續RD-33發動機的做法，使用傳統而落后的長螺栓連接工藝來連接壓氣機（特別是后3級轉子使用的多）。同時，由于采用這種落后的工藝方法，不得不在葉片上開孔，讓螺栓穿過。這樣雖方便高壓渦輪和壓氣機部件通過剛性連軸器的安裝，也便于拆換單原件，但是這些鉆孔會大幅削弱零部件的強度，影響部件的可靠性和壽命。所以，先進發動機都避免采用這種方法。

第二特色：無憂操作

如果說，先進的制造材料是發動機強壯而結實的筋骨，那么先進的控制裝置則是發動機的大腦，而調節計劃（控制方案）就是存在其中的思想，是全機的靈魂。后兩者構成完整而復雜的發動機綜合控制系統。作為典型的世界級3代大推之一，AL-31F控制裝置的設計達到了同類設計的先進水平，其全程多元復合調節與發動機完美結合，能夠根據不同的工作環境及運行狀態，合理運用適當的調節規律來獲得所需性能，以滿足飛機在寬廣飛行范圍內的技戰術要求。該系統既繼承了蘇式發動機的分段調節、追求最大推力的設計思想，同時也不排除歐美先進的設計理念，提高發動機過渡態（加、減速等）的控制質量。不過由于蘇聯的電子工業長期落后于西方，在先進的全權限數字式發動機控制（FADEC）尚未成熟之時，AL-31F只好采用混合式（液壓機械-模擬式電子調節）控制設計。但在長于機械系統整合的蘇聯設計師面前，這樣的控制設計也是頂級存在。后來，用薩留特集團的Sau-235系統更換以前的混合式控制系統。改進后，發動機重量減輕了約40千克。據薩留特集團稱，這套裝置的性能不亞于F100-PW-229的發動機數字電子控制（IDEEC）。

即便如此，AL-31F的出色控制設計能力仍可為世界諸多國家所學習。后來我國大量引進蘇-27戰機時，對AL-31F發動機的這套系統有著深入而透徹的分析研究，科技人員對該系統性能相當滿意，并為我國航空發動機科研單位所借鑒，經適當改進后被移植到國產的WS-10“太行”發動機上。

第三個特色：華麗性能

首先，AL-31F發動機沿襲蘇式發動機一貫風格，追求最大推力的設計。高度速度特性較好，性能潑辣（有更大的剩余功率，以滿足飛機加速性要求。蘇-27的起飛爬升性能、中低空機動性能都相當出色）。發動機的全加力推力與F110-GE-100基本相當，但中間推力超過后者。這主要歸功于AL-31F采用小涵道比、高渦輪工作溫度設計，全加力/最大推力狀態下的單位推力分別達到1093牛/（千克/秒）和680牛/（千克/秒），進口風扇輪緣速度大（476.8米/秒，壓氣機的加力量大）、增壓比大（風扇增壓比3.54）。因而風扇可以減小，核心機空氣流量上AL-31F比F110略大（約多25千克/秒），循環功率稍微更大一些。

AL-31F采用“兩高一低”的熱力循環參數：渦輪進口溫度1665K，總壓比25，涵道比在同類型號中較低，為0.571。

其次，AL-31F的第二性能特點是抗壓力、溫度畸變能力強、壓氣機喘振裕度大（設計轉速下，喘振裕度可以達到25%）、氣動穩定性高。AL-31F的高低壓壓氣機的平均壓比都不高，級載荷水平適中。采用3代大推中“異類”的4級風扇方案，壓氣機的級數過多，影響了發動機的主要性能。但渦輪只用2級，降低了總體級數（比F100還少一級）。不過，這樣的設計若想提高渦輪的工作溫度、增加功率輸出，就十分的困難了。

第三，AL-31F十分注重發動機的氣動穩定性。雖然蘇式發動機一貫追求高推力，但對氣動穩定性的追求甚至高于高推力。蘇式發動機為了保證正常工作，甚至不惜犧牲航空發動機性能來換取高穩定和大裕度。AL-31F發動機就是這種思想的產物。為保證發動機的穩定工作，蘇聯設計師運用諸多先進和落后的技術。壓氣級數多就是這種方法的折衷處理。當然在增加級數的同時，AL-31F的進氣機匣還安裝了23片可變彎度導流葉片。在第4級工作葉片對應處設計了處理機匣，開設400多個斜槽，風扇出口實現了飛行包線內的無顧忌操作。反觀早期的F100發動機，在服役初期就因多起壓氣機失速等氣動穩定性故障，讓F-15這樣的強者都背上了“機庫皇后”的惡名。由此可見，AL-31F獨到的折衷設計對發動機的穩定性具有十分重要的作用。更重要的是AL-31F壓氣機失速裕度大、抗畸變能力強的特點，非常適合艦載機的使用。根據壓氣機特性圖，從慢車道最高狀態下的失速裕度達到25%～30%。特別是低轉速的喘振裕度對滿足發動機空中起動以及加速性能有著至關重要的作用。

早期AL-31F發動機的主要改進型號

AL-31F的問世一掃蘇聯對美國先進發動機的頹勢，讓其航空發動機工業再一次與美國站在同一起跑線上。不過，即使促使蘇-27這款劃時代戰機的誕生，但AL-31F仍存在許多難以忍受的缺陷，特別是最為人詬病的“短命”、故障率居高不下等一系列問題。1985年，剛剛通過鑒定的AL-31F，其初始壽命只有短暫的50小時。如此指標用“堪用”都勉為其難，連當初問題不斷的F100-PW-100都不如。因此，蘇聯眾多研制和生產單位，在AL-31F服役后，針對其暴露的諸多缺陷采取了一系列富有成效的改進措施，特別是針對其“短命”的改進更是作為重中之重。經過各方面的專家、工程技術人員的不懈努力，發動機使用壽命逐步延長。到20世紀90年代末期，生產型號的翻修壽命可超過500小時。

AL-31FN發動機

該型號是專為出口中國的殲10戰機所用的型號。作為本為雙發布局蘇-27戰機設計的發動機，為能在單發的殲10戰機上使用，留里卡設計局-禮炮公司根據殲10的需求，對AL-31F進行了針對性改進。將發動機附件、傳動箱從附著在發動機上面，移到附著在發動機的下面，而飛機附件傳動機匣還是安裝在發動機的上面。

據俄羅斯2002年11月公開的資料顯示，AL-31FN發動機性能、尺寸和重量的數據，與原型的AL-31F只有很少的區別。由于從雙發機改為單發飛機使用，發動機附件得以簡化；又由于AL-31FN發動機拆去了內外涵流道的分流隔板，使得發動機的質量減輕了一些。AL-31FN較AL-31F的燃油消耗率略有提高。因此，AL-31FN發動機仍有性能改進的必要。

AL-31Fcep·3發動機

在漫長的冷戰時代，蘇聯雖在眾多軍備領域能與美國抗衡，甚至領先，但在航母方面始終甘拜下風。在艦載機方面，尤其是在固定翼艦載機方面，蘇聯更是羞于見人。這種局面直到冷戰結束前夜才有根本性的改變。這主要得益于蘇聯推出了蘇-33艦載機。

早在蘇-27戰機設計定型階段，蘇霍伊設計局就根據蘇聯高層指示，在蘇-27基礎上設計一款艦載機。這就是后來蘇-33戰機的雛形。計劃于1978年開始啟動。1984年4月18日，蘇共中央和蘇聯部長會議決定由蘇霍伊設計局在蘇-27的基礎上研制新型艦載防空戰斗機。其主要作戰對象是美國的F-14和F/A-18系列戰斗機。

用于艦載機的動力裝置必須非常穩定可靠。然而，當時AL-31F的“短命”是最大的問題，顯然不能作為艦載機的動力裝置。為此，留里卡設計局聯合諸多航空工業部門，對AL-31F進行系統的技術改進。經過工程技術人員的不懈努力，發動機開始逐漸成熟。其改進工作也進展迅速，至20世紀80年代末，蘇聯第一種重型艦載機的發動機——AL-31Fcep·3終于研制成功。

1989年11月11日，安裝AL-31Fcep·3發動機的蘇-27K（T-10K-2）在功勛試飛員普加喬夫的駕駛下順利降落在“第比利斯”號（即后來的“庫茲涅佐夫”號）航母上，開創了蘇聯航空史上的新紀元。同年，蘇-27K/蘇-33的生產工作正式啟動，首先制造定型試飛樣機。可是，由于蘇聯解體，俄羅斯的國力一落千丈，新型艦載機直到1998年才正式裝備部隊。

與基本型相比，AL-31Fcep·3最明顯的改進是增加了特殊推力模式。發動機在此工作模式下通過短時間內提高渦輪前溫度來獲得更大動力。艦載機的起降條件十分苛刻，而且蘇-33采取了滑躍起飛方式。這個過程發動機是滿負荷狀態。如果是降落狀態下，推力還得更高（增推幅度大約為5%，最高可產生129.4千牛推力），著艦失敗后，發動機必須要在短時間內提供足夠的動力來實現復飛。AL-31Fcep·3可以在5秒內從正常進場狀態加速到全加力/特殊推力狀態。Cep·3安裝有功能增強的KPD-99B綜合電子調節器，可以適應艦載機復雜的油門控制。

由于AL-31Fcep·3發動機的工作環境不同于陸基型號，所以設計中選用了抗腐蝕新材料以及多種防腐涂層措施，以滿足長期在高濕、鹽霧等惡劣條件下運行的需要；同時，還注意發動機的使用維護性和耐久性，翻修壽命延長到500小時。

艦載機的動力必須具備良好的操作性能，而AL-31F本身就是一款操作應用性很強的型號。在加速性方面，空中加速（慢車至中間推力）時間在8秒以內，地面狀態3～5秒。若直接推油門到全加力，所需時間不超過7秒。這些華麗的性能指標完全可以匹敵美國的同類發動機型號。正是有此基礎，AL-31F才能順利應用到艦載機上。Cep·3型在此基礎上進一步提高，比如空中起動功能，型號提供了多種起動方案，其中包括了起動機代轉起動模式。這與F110-GE-400的設計相同。發動機空中起動可以全自動進行，也能手動（半自動）操作。后一種模式下，飛行員首先得將油門桿收回停車位置，然后再推至慢車進行起動。或者采取強制執行模式，按座艙內的“再次起動”按鍵，進行再次起動。同時，該型號還保留了蘇式發動機慣用的補氧系統，提供輔助。該系統結構簡單，使用靈活，在地面起動過程中可直接向起動機燃燒室供氧，助燃；空中起動時向主燃燒室供氧以擴大點火邊界，這也是AL-31F起動系統中最突出的特點。

AL-31FP推力矢量發動機

冷戰結束后，繼承蘇聯大統的俄羅斯國力一落千丈。不要說按蘇聯時代的計劃更換武器系統，就是能養活接收自蘇聯時代的軍事裝備都是十分吃力。一時間，俄羅斯眾多的軍備設計生產商陷入了斷炊困境中。缺乏國內訂單的眾多實力雄厚的發動機研制單位只得將目光盯向海外市場，希望能用海外的市場來向本國輸血。為了搶到訂單，俄羅斯的眾多軍備設計生產商迫不及待地對外展示其試驗性質發動機。這種做法一反蘇聯時代那種嚴謹而有計劃的軍備發展風格，一切進入了勢利的市場至上軌道。

但要國外用戶認可這些未經時間檢驗的在研產品卻非易事。留里卡設計局借助于蘇霍伊的“側衛”戰機的大量出口，日子還相對好一點。別的設計生產商只能是度日如年了。就是如此，留里卡設計局在20世紀90年代早期屢次向中國推銷在研發動機。但經過屢撞南墻已經覺悟的中國根本不買賬，只是理性地選擇那些成熟而可靠地軍備。但一向在軍備發展上眼高手低的“南亞某大國”卻無其文明古國的睿智。在20世紀90年代末，決定采購蘇-30MKI戰斗機，配備未經實踐檢驗卻被俄羅斯吹得天花亂墜的在研推力矢量發動機AL-31FP。這是世界上第一種進入空軍服役的帶軸對稱矢量噴管的發動機型號。

AL-31FP推力矢量發動機的紙面性能在俄羅斯眾多饑腸轆轆的廠商有意無意的宣傳下，“忽悠”給了印度這個“超級小白鼠”。這讓自以為撿到寶貝的印度空軍在以后的十余年里吃盡了苦頭，再次領教了斯拉夫人的“狡猾”。關于這方面的介紹文獻頗多，不作本文敘述重點。

其實，關于矢量推力技術，俄羅斯早在20世紀80年代初就已開始了研究。當時蘇聯為研制新一代高性能軍用發動機，開始了矢量噴管的研究工作。只不過這個技術是為第4代大推AL-41F服務的，且早期的技術方案是二元噴管（和后來的F119發動機類似），而不是后期更為花哨的軸對稱方案。后者只是備選方案。1987年，蘇聯制造出試驗噴管，并進行了技術驗證。1989年分別將兩種噴管安裝到經過改裝的飛行試驗臺上——蘇-27IMK-2405（軸對稱矢量噴管）和蘇-27FB-PC（二元矢量噴管）。前者于當年的3月21日進行首次試飛。由于當時的技術條件限制，噴管都由手動控制。進入到20世紀90年代后，俄羅斯因經濟技術等原因，已無力負擔兩個同樣需要投入巨資的項目。只好選擇軸對稱矢量噴管和現役機型的改裝應用。希望能實現技術方面實質性突破，為研制單位迅速帶來“硬通貨”。

為了盡快找到客戶，1996年，蘇霍伊設計局配合留里卡設計局將取得階段性成果但未完全技術定型的該項技術便推向了市場。當年，安裝AL-31Fy（此時，俄羅斯為了吸引客戶，同樣的東西卻是屢次更換型號，造成新產品的印象。其實依舊是新瓶裝舊酒而已）俯仰式矢量噴管發動機的蘇-37戰機亮相英國的范堡羅航展。蘇-37戰機在新技術的幫助下，做出了比其“兄長”蘇-27更加“離譜”的機動動作。一時間，技驚四座的蘇-37戰機重新找回蘇式戰機的尊嚴（海灣戰爭期間，歐美戰機實現了對以蘇式戰機為主的伊拉克空軍一邊倒的屠殺，一時間國際上對蘇式戰機的性能充滿懷疑態度。當然，關于伊拉克空軍的糟糕表現，既有戰機性能的差距，也有戰略戰術上的滯后，更有飛行員素質低下等原因造成的）。該發動機的主要性能：矢量角±（10°～15°）（單軸，俯仰）；矢量角速度（30°～45°）/秒。水平方向的機動所需推力來自發動機的推力差，雙發噴管可以同步偏轉，也可以差動偏轉。當年，印度能匆匆的下訂單購買蘇-30MKI戰機，與這次航展上蘇-37戰機的表演有著莫大的關系。

這種矢量噴管是以AL-31F發動機收擴噴管為基礎，在噴管與加力燃燒室中間增加一個球形轉接段，通過作動機構實現俯仰偏轉。因此，也被稱為圓柱段軸線偏轉矢量噴管。該設計的運動原理簡單，改裝工作量少，但也存在許多不足。首先是轉動段長度過長，運行時加載負荷很大；其次，是轉接段密封要求十分嚴格，由此帶來了結構復雜、重量增加的不利影響；第三，噴管的壽命特別的短，對后勤壓力特別大。不過這些缺點仍未能阻擋印度人對新技術的渴望。只是得利的是對訂單望眼欲穿的蘇霍伊設計局、留里卡設計局及和蘇-30MKI戰機相關的所有設計生產商。

經過AL-31Fy驗證過的矢量技術后來被AL-31FP采用。不同的是后者的噴管安裝和發動機縱軸面成32°夾角。如此一來，俯仰偏下，既可以獲得推力的垂直分量又能獲得側向分量。

AL-31FP矢量噴管及專用控制系統是比較笨重的，安裝后發動機重量增加約110千克，長度加長0.4米，這既增加了發動機的復雜程度，使用壽命也會遭受影響。據俄羅斯的公開資料顯示，AL-31FP的噴管使用壽命只有短短的250小時，未能延長到計劃的500小時。但使用方印度空軍在合同中要求俄方將該發動機的首翻修期延長到1000小時。這個性能數據就是現在俄方都很難達到，更別說是十余年前了。但留里卡設計局依然做出了富有成效的努力，將發動機的熱端部件進行了多項技術改進，例如改進主燃燒室的火焰筒，使用新的焊接工藝加工燃油總管；運用等靜壓、等溫鍛造加工成形粉末冶金盤；增加高壓渦輪盤的強度；采用單晶渦輪葉片及新型隔熱涂層等。（未完待續）