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  2. 第3223期   20171104
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印度军用航空动力之难

——“卡佛里”发动机项目发展历程与启示(下)

无果而终的印法合作

2007年7月,GTRE改变了“卡佛里”的研制思路,将该项目分解为K9+和K10两个项目,其实也是将整个项目分解为两个阶段。其中K9+阶段主要是继续完成之前未了的后续设计,并完成全部的飞行测试,获得完整的发动机性能包线,为之后的量产做好技术准备;而K10阶段则是寻求与外国发动机制造商成立合资企业,在实现“卡佛里”批生产的同时,继续对发动机进行改进和提升。截至2008年2月,“卡佛里”原型机先后总计完成了超过1700小时的各类测试,其中包括在俄罗斯进行的两次高空飞行测试,但是发动机严重超重和推力不足(设计重量为1110千克,原型机重量1230千克;设计最大加力推力为100千牛,原型机最大加力推力81千牛)的问题一直没有得到解决,这显然无法达到印度空军要求。因此2008年9月,印度国防部不得不宣布继续为LCA购买国外战斗机,而“卡佛里”即使未来装配到LCA上,也只能用于飞行测试。而那时,“卡佛里”项目已经花费了近3亿美元。

从2009年初到2010年中,尽管印度空军对“卡佛里”已经失去兴趣,但是卡佛里-斯纳克玛联合公司仍在不遗余力地向其游说和推荐,同时研制工作也在加快推进。截至2010年6月,先后制造完成的8台原型机整机和4台核心机总计完成近2000小时的测试。期间,一台换装了斯纳克玛公司核心机的“卡佛里”发动机还安装在“阵风”战斗机上进行了测试,最大推力达到85千牛。

此时,“卡佛里”项目已经从LCA整体项目中剥离,但是卡佛里-斯纳克玛联合公司还是在2010年初提出建议,希望印度空军能够考虑采购该发动机,用作LCA战斗机早期40架量产型的备用发动机。

俄方技术支持难改最终结局

由于测试设备和测试能力的缺乏,“卡佛里”项目的空中测试,特别是一些关键科目的空中测试主要是在俄罗斯的帮助下完成的。2010年初,在俄罗斯航空发动机研究院(CIAM)的帮助下,“卡佛里”项目重新启动了高空飞行测试,并取得了不错的结果。

2010年8月,在模拟不同海拔高度下发动机的飞行性能时,“卡佛里”发动机安装在伊尔-76测试平台上成功完成了跨音速飞行,速度马赫数达到1,飞行测试中有一个小时都是在6000米高度进行的。到2011年5月,“卡佛里”又成功地完成了12000米高度飞行测试。

到2011年12月底,总计有9台原型机和4台核心机共完成了2050小时的各类测试,其中包括在伊尔-76平台上完成的27个架次、总计55个小时的空中测试。尽管如此,印度政府在2010~2011年的年度审计报告中指出,该项目耗资已经严重超支,在全部6个关键设计指标中只有2个勉强实现,其中压气机、涡轮和发动机控制系统几乎没有取得任何进展。

此后的两年里,由于印度在采购“阵风”战斗机时表现得摇摆不定,使斯纳克玛公司与印度的合作也几乎名存实亡。2013年1月,GTRE正式放弃与斯纳克玛公司的合作,表示将选择新的合作伙伴,在失去了国外的技术支持后,“卡佛里”项目的进展更为缓慢。2014年11月,由于在关键技术指标上一直无法获得突破,DRDO最终宣布放弃GTX-35VS研制计划,近20年的努力几近东流。

一点启示

航空发动机的研制,特别是高端军用航空发动机的研制是一项庞杂的大型工程,所涉及的部门之多、专业领域之广超越了其他所有的机载子系统。在航空发达国家,尽管是为飞机配套,但是航空发动机的研制一般都是走在飞机研制之前。而作为LCA的配套发动机,“卡佛里”项目的启动比LCA项目晚了3年,而真正开始全面研制已经晚了6年,这使得发动机的研制从一开始就落后于飞机的研制进程。此外,作为主设计单位,GTRE在研制涡扇发动机方面的经验严重不足,在“卡佛里”项目之前,该研究院只完成了一款喷气式发动机的研制,尽管也尝试研制涡扇发动机,但是以失败告终,所以并没有走完研制军用涡扇发动机的全部流程,导致缺乏必要的技术和经验积累。

另一方面,为获印度国防部认可,GTRE从一开始为“卡佛里”设计的技术指标太高,远远超出自身技术能力范围。在“卡佛里”的各项指标中,发动机风扇压缩比为4比1,总压缩比达到27比1,发动机的推力范围也非常大,正常推力52千牛,最大推力100千牛,按照GTRE的设想,配备该发动机的LCA战斗机将具备超声速巡航能力。就LCA当前配备的F404-GE-IN20发动机而言,其最大推力也只有88千牛,“卡佛里”的设计最大推力比其高出近13%,过高的技术指标显然加大了项目难度。

相对于飞机研制,印度航空发动机起步更晚,且一直没有形成完备的工业体系,这就导致在“卡佛里”上,基础配套能力严重不足。一方面基础材料和加工能力不足,导致发动机的叶片、涡轮等关键零部件的设计和制造长期不过关;另一方面由于缺乏必要的测试设备和测试能力,导致该发动机的测试进度一直比较缓慢,特别是空中测试更是断断续续,且测试中出现的问题不能第一时间得到解决。

(袁新立)