國產太行發動機驚艷亮相珠海航展

王亞男

2018年珠海航展上，裝備TVC（推力矢量噴口）的殲10B進行了首次公開飛行表演，其中最為技驚四座的，當屬曾經獨屬于俄制蘇-27系列的“眼鏡蛇”機動動作。當殲10B以較高的速度進入小坡度拉升并迅速調整機頭仰角，30度、50度、70度、90度，直到接近110度時，人們才突然發現中國國產戰斗機正在試圖完成一個令人稱奇的高水平機動動作。而這樣的機動動作按照殲10固有的氣動構型和操縱控制性，是相當難完成的。

看似簡單水平高

要知道在很低的空速和大迎角狀態下，普通戰斗機傳統的氣動控制面的操縱效率會嚴重降低，即便飛機能夠把仰角飛到最大，但此時靜止不安定性所產生的控制有效性降低問題將顯著出現，飛行員將難以將飛機仰角恢復到正常水平——特別是在高度較低的情況下，不能迅速從大仰角狀態下改初將意味著極大的危險。

俄制蘇-27能夠完成眼鏡蛇，其固有氣動構型起到了很大作用，至少從110度仰角逐漸恢復到90度以下z前，飛行員并不能指望氣動控制面幫太大的忙。但今天完成這個“眼鏡蛇”動作的殲10B卻有著不同于普通殲10的獨門絕技，那就是那臺能夠進行偏轉的TVC噴口。通過改變TVC噴口的指向，飛機可以獲得傳統氣動控制面之外的額外控制力，而且是不受限于飛機姿態的主動控制力。即便在飛機處于過失速狀態時，飛行員仍能夠通過丁VC獲得穩定可靠的有效俯仰或偏航控制，這等于為飛機進入過失速狀態完成機動并順利改初提供了超額保障。通過上下偏轉TVC噴口，飛行員就能獲得額外的俯仰控制力，這對于過失速機動極為重要。有了它，飛行員就敢于放手機動，做出普通戰斗機難以企及的機動動作，把戰斗機的敏捷性發揮到極致。

當TVC版殲10B的機頭在空中跳出那個優美的蛇頭擺動動作時，干萬不要忘記，還有另一個獨特的設計在暗暗助力，那就是殲10B全新的蚌式進氣口設計，這種進氣口通過一個精心規劃的“鼓包”實現了對進氣的預先調整，有效地去除附面層，在與前掠下緣的唇口配合下，能有效地提升戰斗機在各種姿態特別是大迎角姿態下的進氣效率。換個通俗的說法，就是保證發動機在更大的姿態范圍內都能維持足夠的“力道”，而不至于因為進氣不暢導致“胸悶氣短”，在最需要它發力的時候“疲軟無力”。

TVC版殲10B能漂亮地完成“眼鏡蛇”，已經證明它的發動機進氣系統經受住了極端姿態下的嚴峻考驗，這絕對令人振奮！說起來，TVC噴口的設計制造相當復雜，之所以航空強國紛紛竭力研究并應用這一技術，根本原因就在于此。

給力的國產第三代發動機

再來說說殲10日的發動機。雖然迄今為止沒有任何消息宣布這臺發動機的相關細節，但是依據中國航空裝備科研的慣例不難推斷，這臺表現優異的航空發動機應該是國產的太行系列渦輪風扇發動機的TVC版。太行發動機，也叫渦扇10系列發動機，是國產第三代大型軍用航空渦輪風扇發動機。太行發動機于1978年預研，1987年立項，2005年12月完成設計定型審查考核，歷時27年，中間歷盡艱辛。太行發動機是中國第一臺具有自主知識產權的高性能、大推力、加力式渦輪風扇發動機，它結束了國產先進渦扇發動機的空白。太行采用全自動數字化控制系統，額定推力8噸，最大推力可達12噸甚至更高。太行，號稱“天下之脊”，中國第一臺大推力渦輪噴氣發動機取名太行，其意義不言自明。

從飛機在珠海現場的精彩過失速飛行表演動作判斷，這臺太行TVC發動機應該是數年前就已經開始研發，在表演前做過充分的測試，科研人員已經取得了足夠的數據，對這類過失速機動動作有著充分的自信，否則決不會讓一架測試機在公眾表演時實施這類過失速機動——主戰裝備的測試機進入公眾表演，這本身已經開了珠海航展的先河。不少人以為，“憑借”太行最大12噸級的推力，再加上這個可以偏轉的軸對稱矢量噴管，就能夠讓殲10日完成這些令人目眩的動作。那樣想真是太簡單了。

飛-發一體化控制技術

讓一臺發動機的噴管能活動，這個問題本身不算難。難的是在增加了活動部件后，整臺發動機的重量和體積不允許有明顯增大，發動機的推力指標不能受到顯著影響，發動機的可靠性也不能因為這種改裝工作被降低。這還不算完，更難的問題還在后面。就算前面這些問題都解決了，那還有一個至為關鍵的難題。在專家們口中，這叫做飛機-發動機一體化控制技術，簡稱“飛-發一體化控制技術”。簡單些說，就是讓發動機要乖乖地聽飛行員的操縱指令，而且要聽懂，并做出最為迅速的響應。

在殲10B戰斗機里，飛行員的控制指令是通過操縱桿、幽門桿和腳踏板來輸入的，那么發動機就要從這些輸入信號中分析出飛行員究竟是要做什么，并把飛行員的操縱目的轉化成自己的動作語言，根據飛行員的輸入對噴管的偏轉方向和角度做出調整，同時也響應調整自己的推力大小。要讓發動機做到這一點，那必須依靠先進的飛-發一體化控制手段，這涉及到大量的飛行控制軟件程序的編制，而且飛機在過失速狀態的控制方法，往往是非常規的，完全不同于正常飛行的飛機，要教會發動機在一個難以預測的姿態范圍內乖乖地而且聰明地幫助飛行員安全高效靈活地控制飛機，這對于科研人員是極大的挑戰。但無論如何，中國的科研人員和工程技術人員們已經取得了階段性勝利。