RD-93發動機(俄文名:РД-93,英文名:RD-93 Engine),是由俄羅斯克里莫夫公司設計和生產的渦輪風扇發動機,是rd-33的衍生型號,主要裝備在中國FC-1“梟龍戰機”戰斗機上。RD-93發動機的衍生型號有俄羅斯的RD-93MA發動機和中國的渦扇-13。
20世紀80年代,巴基斯坦空軍計劃與中國合作發展一種先進輕型戰斗機,1999年中巴雙方簽訂協議開發飛機,為了滿足飛機設計要求,決定從俄羅斯購買發動機,俄羅斯克里莫夫公司在rd-33上進行升級和改進,將該發動機命名為RD-93發動機。
RD-93發動機作為rd-33的衍生型號,性能參數與RD-33相同,僅附件機匣安裝位置不同。該發動機最大推力為8300千克力,常規推力為5040千克力,使用壽命為4000小時,長度為4.23米,最大直徑為1.04米,質量為1055千克。該發動機的高度、速度特性突出。
2007年,中國首次向巴基斯坦交付了兩臺安裝有RD93發動機的FC-1“梟龍戰機”戰斗機,同年11月,俄軍事技術合作局發言人表示已允許中國向巴基斯坦、埃及、尼日利亞、孟加拉、沙特阿拉伯和阿爾及利亞轉售RD-93發動機,此外,黎巴嫩、緬甸、伊朗和斯里蘭卡也表達了購買FC-1戰斗機的意愿。截至2022年,俄羅斯已向中國交付157臺RD-93發動機。
發展歷程
研發原型
RD-93發動機的原型為rd-33,RD-33發動機的研發始于20世紀60年代,美國空軍在該時期啟動了“輕型戰斗機”(LWF) 計劃,該計劃誕生了后來的F-15戰斗機和F-16戰斗機。蘇聯在得到美國新型戰斗機的研究情報后,開始著手研發新一代戰機,1969年啟動了“前線戰斗機”(Promising Front-line Fighter,PFI)研制項目,其中“輕型前線戰斗機”由莫斯科航空機械制造廠設計局(155局,之后的米格戰斗機)負責。
為研制與之相配的發動機,由“以弗·雅·克里莫夫命名的”國家機械制造廠(現俄羅斯國家技術集團克里莫夫公司)在1968年開始研制RD-33型渦輪風扇發動機,于1972年進行臺架測試,1981年開始量產,1985年隨米格-29達成戰備狀態而入役,1986年起向敘利亞、捷克斯洛伐克、匈牙利、德國等17個國家出口,第一代rd-33的維修間隔為300小時,第二代之后提高至1600小時,第三代最高可達到2000小時。
研發背景
20世紀80年代中期,巴基斯坦空軍計劃與中國合作發展一種先進輕型戰斗機,以方便與F-16A/B戰斗機進行高低搭配,該方案最初被稱為“超-7戰機”計劃,計劃提出后,針對該戰斗機的發動機美國與英國的航空發動機廠商都參與了該機關鍵技術供應合同的競爭。但在1989年,西方國家開始制裁中國,不再對超-7戰機提供發動機技術支持,導致超-7戰機計劃受到嚴重挫折。1989年的東歐劇變和1991年蘇聯解體為超-7戰斗機計劃的重啟帶來轉機,蘇聯的國防工業體系為求生存,開始向外推銷高精軍工技術。雖然俄羅斯米高揚設計局在中國引進戰斗機選型中,其米格-29戰斗機未能競爭過蘇-27戰斗機,喪失了一大市場,但米高揚設計局針對超-7戰機,主動提出供應米格-29的發動機,并為適配超-7戰機的技術特點進行相應的研發工作。
研發過程
1999年6月28日,中巴雙方簽署《中巴合作研制S-7/FC-1飛機合同》,飛機型號正式定為FC-1,意即“Fighter China No.1(中國戰斗機1號)”,在俄羅斯米格設計局加入FC-1“梟龍”戰斗機計劃后,為了滿足中國FC-1“梟龍”戰斗機的需要,米格-29發動機的供應商俄羅斯克里莫夫設計公司在現有的rd-33上進行升級和改進,將附件機匣由在發動機的上部改為安置在發動機下方,并將發動機命名為RD-93發動機。
為了進一步降低梟龍戰機“梟龍”戰斗機的重量和復雜性,中國將RD-93發動機與“無旁路超音速進氣道”(DSI)的新型進氣道設計相結合,與傳統進氣道設計相比,無旁路超音速進氣道設計輕便、易于維護,此外還可以隱藏發動機壓縮機的面積,從而進一步降低FC-1“梟龍”戰斗機的雷達特征。
服役歷程
2005年,俄羅斯國防產品出口公司與中國簽署了為FC-1“梟龍”戰斗機提供RD-93發動機的合同,2007年和2009年,中國與俄羅斯進一步簽署了RD-93發動機的采購合同,分別采購250臺和400臺,首批于2006年底交付中國。2007年,俄羅斯正式允許中國向巴基斯坦出口俄制飛機發動機,同年,中國向巴基斯坦首次交付了兩臺安裝有RD93發動機的FC-1“梟龍戰機”戰斗機,根據同中國達成的協議,巴基斯坦總共可獲得150架FC-1“梟龍”戰斗機。
2007年,俄羅斯允許中國向六個國家轉售RD-93發動機,分別為巴基斯坦、埃及、尼日利亞、孟加拉、沙特阿拉伯和阿爾及利亞。除此之外,黎巴嫩、緬甸、伊朗和斯里蘭卡也表達了購買裝備有RD-93發動機的FC-1“梟龍”戰斗機的意愿。2014年11月,俄羅斯之聲報道,中國第五代戰斗機中國殲-31戰斗機將安裝俄羅斯發動機RD-93。同年,中國殲-31戰斗機的驗證機搭載了RD-93發動機在中國中國國航航天博覽會(China International Aviation & Aerospace Exhibition)上亮相。
截至2022年,俄羅斯已交付157臺發動機,其中117臺交付巴基斯坦,剩余40臺交付中國,均安裝在FC-1“梟龍戰機”戰斗機上。
基本設計
總體設計
RD-93發動機為rd-33的衍生型號,RD-33發動機主要為米格-29戰斗機的發動機,由于MiG-29是蘇聯為與美國第三代戰斗機F-16戰斗機和F/A-18對抗而研制的,設計側重于飛機的高亞音速機動性、加速性和爬升性能,強調高空、高速性能的需求,因而發動機的高度、速度特性突出。
RD-93發動機由4級帶處理機匣的風扇、9級高壓壓氣機、環形直流燃燒室、帶冷卻葉片的單級高、低壓渦輪、帶徑向與環形穩定器的加力燃燒室及可調尾噴管等組成,整臺發動機劃分為11個單元體,采用全權限數字式控制。RD-93發動機的推重比達到了8,最大推力52千牛,加力推力83千牛,耗油率和重量基本沒變。
此外,RD-93發動機還具有很高的可靠性和穩定性,可在飛機飛行包線內的任何高度、速度范圍內實現空中啟動和使用加力。發動機還設有獨特的補氧系統,可保證發動機在缺氧情況下也可正常工作。發動機的控制系統中還設有防喘保護裝置及不間斷點火裝置。不過,RD-93的最大不足是其大修時間及使用壽命較短,與西方同類型發動機相比還存在一定的差距。
進氣道
為滿足設計要求,RD-93發動機的結構特點顯著,進氣口設計無進口導流葉片;風扇采用4級軸流式,具有3.2的壓比,轉子葉片為大展弦比設計,無中間凸臺,且整體結構為全鈦合金。
壓氣機
RD-93發動機的高壓壓氣機為9級軸流式,其進口導葉及第1、2級靜葉可調,1至6級盤為鈦合金材質,7至9級盤則為粉末冶金,前6級靜葉為鈦制,7、8級靜葉為鋼制,而第9級靜葉為雙排串列葉柵,兩端均焊在整圓的環上。
燃燒室
RD-93發動機燃燒室為短環形,配備24個噴嘴,采用鈑金焊接結構。
渦輪
RD-93發動機的高壓渦輪為單級軸流式,使用氣冷式無冠轉子葉片,葉片為單晶精鑄件(允許部分雙晶或3晶葉片),盤為粉末冶金材質;低壓渦輪同樣為單級軸流式,轉子葉片為帶冠氣冷式。單級高壓渦輪采用了單晶葉片和粉末冶金盤,單級低壓渦輪采用了對流空氣冷卻葉片,可有效提高渦輪前溫度,對提高發動機推力大有好處。
混合器
RD-93發動機混合器設有12個榫形漏斗,由鈦合金板沖壓焊接而成。
加力燃燒室
RD-93發動機的加力燃燒室采用三區供油設計,配備徑向式火焰穩定器和縱向矩形波紋的防振屏,外壁為鈦合金材質。
尾噴管
RD-93發動機的尾噴管為收斂-擴張式設計,其收斂段、擴張段和外套均可調;控制系統采用全權限數字式操縱系統。
使用情況
RD-93發動機主要在中國FC 1“梟龍戰機”戰斗機上服役,在中國殲-31戰斗機的驗證機上有短暫亮相。2005年,俄羅斯國防產品出口公司與中國簽署了為FC 1“梟龍戰機”戰斗機提供RD-93發動機的合同,首批于2006年底交付中國。2007年,俄羅斯正式允許中國向巴基斯坦出口俄制飛機發動機,同年,中國向巴基斯坦交付了兩臺安裝有RD93發動機的FC-1“梟龍戰機”戰斗機。
2007年11月,俄軍事技術合作局發言人表示允許中國向巴基斯坦、埃及、尼日利亞、孟加拉、沙特阿拉伯和阿爾及利亞轉售RD-93發動機,除此之外,黎巴嫩、緬甸、伊朗和斯里蘭卡也表達了購買FC-1戰斗機的意愿。2014年11月,俄羅斯之聲報道,據俄羅斯國防出口公司負責人科爾涅夫透露,中國第五代戰斗機中國殲-31戰斗機將安裝RD-93發動機,并將向第三國出口這種戰斗機。同年,中國殲-31戰斗機的驗證機搭載了RD-93發動機在中國中國國航航天博覽會(China International Aviation & Aerospace Exhibition)上亮相。截至2022年,俄羅斯已累計交付157臺RD-93發動機,其中117臺已交付巴基斯坦,40臺交付中國,均安裝在FC-1“梟龍戰機”戰斗機上。
衍生型號
RD-93MA發動機
2008年,克里莫夫設計公司基于RD-93發動機開始研發RD-93MA發動機。RD-93MA發動機進一步提升了性能,包括改進了發動機運行特性、提升了發動機熱力學參數、改進了風扇設計、升級了發動機自動控制系統、主引擎的資源利用率和推力有了顯著提高、提供了發動機空中停車時的應急發動機緊急啟動模式,并實現了緊急燃油排放功能,RD-93MA發動機的推力預計為91.1千牛,而RD-93的推力為81.4千牛,發動機功率提升顯著,這將有助于JF-17/FC-1戰斗機攜帶更多的武器并能提供更高的速度飛行。
渦扇-13發動機
渦扇-13發動機,正式編號為FWS-13,是一款由中國航空發動機集團貴州黎陽航空發動機有限公司設計生產的中等推力軍用渦輪風扇航空發動機,代號“泰山”(曾被命名為“天山”),該發動機是在俄國RD-93發動機的基礎上進行改進得到的低涵道比(旁通風扇與渦輪軸心的比值)發動機,主要用于取代中國FC 1“梟龍戰機”戰斗機所使用的俄羅斯RD-93發動機。其計劃的改型WS-13A是一款高涵道比的渦輪風扇發動機,預計主要用于裝備ARJ21客機等。另一款改型則用于中國殲-31戰斗機,渦扇-13引擎總長4.14 米、最大外直徑1.02米,單具重量1135千克,最大推力86.37千牛頓(kN),2021年中國航空工業集團有限公司旗下航空動力部門表示生產線已通過驗收,準備生產。
技術參數
RD-93發動機作為rd-33的衍生型號,性能參數與RD-33相同。
重大事件
黑煙事件
2014年,搭載RD-93發動機的中國殲-31戰斗機的驗證機在中國中國國航航天博覽會上亮相,在表演時被觀察到有黑煙排放。
參考資料 >
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俄媒:俄將為中國5代機提供發動機 可控制其出口.news.ifeng.com.2024-07-12
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俄式“心臟”開始熱室測試,第3批次“梟龍”性能更上臺階.百家號.2024-07-05
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