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來源：互聯網

AL-31是俄羅斯土星科研生產聯合體生產的一系列渦輪扇發動機，最初始用于蘇-27戰斗機上，其他衍生型則使用于包括Su-30MKI與中國殲-10戰斗機等飛機上。

AL-31于1984年開始量產，編號R-32的特殊改良型使用于P-42試驗機上，于1986年創下世界爬升率紀錄。

AL-31設計上是雙軸，具有后燃器，風扇段有4級，另有9級壓縮段，燃燒段為環式設計，渦輪段則有高與低壓各一級。軍用推力最大可輸出74.5千牛噸，最大后燃推力為122.58千牛噸，旁通比為0.59：1，推重比4.77:1 (軍用推力)、 7.87:1 (后燃推力)。

歷史沿革

AL-31F是由俄羅斯留里卡“土星”科研生產聯合體研制的帶加力燃燒室的渦輪風扇發動機。該聯合體前身是留里卡設計局，組建于1946年，是蘇聯的主要戰斗機發動機設計局。在上世紀60年代，留里卡研制了 AL-2IF 系列渦輪噴氣發動機，其最大加力推力達11000daN。1970~1974年投入生產，廣泛用于蘇-17攻擊機、蘇-20蘇22、蘇-24和米格-23 戰斗機上。在AL-21基礎上，1976年(另說法是1973年)留里卡開始研制AL-31F發動機。1985年該發動機研制AL-31于1985年首次在蘇聯空軍投入使用，是冷戰時期戰斗機上最強大的發動機，為蘇-27戰斗機提供了動力，具有非常高的機動性。達標后用于蘇-27、蘇-30戰斗機和蘇-35戰斗機。

基本構造

AL-31F發動機由4級風扇、9級高壓壓氣機、環形燃燒室、1級高壓渦輪、1級低壓渦輪與帶收斂-擴張式噴管的加力燃燒室組成。

風扇結構

AL-31F卻采用了4級風扇，其增壓比為3.6（平均級壓比1.38）。為了提高風扇葉片抗外物打擊能力與解決葉片振動問題，AL-31F的前3級風扇采用了葉身中間凸肩，凸肩間相互抵緊形成整環，第1級的凸肩還用于解決葉片顫振問題。

高壓壓氣機轉子結構

AL-31F的高壓壓氣機轉子采用了焊接與長螺栓兩種連接方式，即前3級TC4輪盤與鼓環焊為一體，第4～6級鈦合金輪盤與鼓環焊為一體，后3級采用多根長螺栓連接。整個轉子由3個組合件組成，即前3級轉子在第3級盤處用短螺栓與第4～6級轉子連接，而后3級轉子用長螺栓與第6級輪盤后伸的錐軸連接在一起。AL-31F的9級高壓壓氣機轉子葉片全部采用環形燕尾榫根裝在輪盤輪緣的環形燕尾槽中，這是唯一的整個轉子所有級全都采用環形燕尾榫根的發動機（rd-33中前3級為縱向燕尾榫根）。環形燕尾榫根結構最早用于CF6-6發動機中，這種結構除了可簡化輪盤榫槽加工外，最大的好處是能在打開壓氣機機匣后拆換葉片，但其承載離心力的表面比縱向燕尾榫根顯著減小。因此，在絕大多數發動機中，高壓壓氣機前幾級葉片較大、離心力大，不采用環形燕尾榫根。

高壓渦輪冷卻系統

為解決因渦輪前溫度提高帶來的渦輪葉片斷裂問題，AL-31F的冷卻系統中有一處獨特的設計，即由高壓壓氣機出口處引出的冷卻空氣經過冷卻器降溫后，再去冷卻高壓渦輪部件，以提高冷卻效率。

附件中心傳動裝置主動錐齒安裝方式

AL-31F的高壓壓氣機前滾珠軸承也是通過彈性支座支承于機匣，但附件中心傳動裝置中的主動錐形齒輪卻未裝在高壓壓氣機前軸上，而是將主動錐齒支承在兩個軸承上。高壓壓氣機前軸與主動錐齒通過浮動套齒軸連接，即浮動套齒軸前端的外套齒與主動錐齒的內套齒嚙合，后端的外套齒則與高壓壓氣機前軸的內套齒嚙合。

高壓渦輪后端支承方式

AL-31F的高壓渦輪后滾棒軸承支承于低壓轉子上，成為一個中介軸承，高壓渦輪后軸承的負荷通過低壓轉子后軸承外傳，整臺發動機因此可減少1個承力機匣與軸承滑油腔，不僅使發動機零件數減少，而且發動機長度也可減少。

在小涵道比渦輪風扇發動機中，一般高壓轉子由兩個支點支承，低壓轉子則由3個支點支承，即風扇轉子支承于前后兩個支點上，低壓渦輪轉子后端支承于1個支點上，其前端通過聯軸器支承于風扇后支點處。以往的3支點的設計必須采用柔性聯軸器，以適應3支點的不同心，即低壓渦輪轉子允許繞軸心偏離一個角度。但當高壓渦輪通過中介軸承支承于低壓渦輪轉子時，就不能采用柔性聯軸器，否則高壓轉子后支點會顛簸，造成葉尖間隙極不均勻，并影響高壓轉子的動力學特性。為此，在3支點的低壓轉子支承方案中，必須采用剛性聯軸器，這就需要提高機匣與轉子的加工精度，保證機匣中3個軸承安裝孔要在一根軸線上，同時轉子上裝3個軸承的軸頸處應保證同心。

由于當時蘇聯對長度較長的低壓渦輪軸的加工精度達不到要求，因此AL-31F的高壓轉子選擇了目前普遍采用的1—0—1方式（如圖6所示）。即高壓壓氣機前采用滾珠軸承與高壓渦輪后采用滾棒軸承；低壓轉子卻采用了最原始的4支點方案，即風扇轉子支承于前后兩個支點上，低壓渦輪轉子也支承于前后兩個支點上。由于低壓渦輪轉子是支承于前、后兩個支點上，工作會非常平穩；高壓轉子后軸承支承其上，工作也較平穩。為了克服柔性聯軸器對高壓轉子帶來的問題，AL-31F采取的上述措施雖然解決了問題，但卻在發動機中增加一套零件多、結構復雜的聯軸器，增加了發動機質量。

AL-31F發動機的高壓渦輪輪盤與渦輪前、后軸是通過多根螺栓連接起來的，即在輪盤輪轂上開有多個螺栓孔。由于這種在輪轂上開孔的設計比較簡單，在早期發動機上就曾采用過，但在輪轂上開孔會影響輪盤的強度與使用壽命，因此，20世紀70—80年代發展的發動機已不采用這種結構。F100發動機高壓渦輪輪盤輪轂處向后有用于連接的向內的安裝邊，螺栓孔開在此安裝邊上，避免在輪轂上開孔，這種連接方式在近些年研制的發動機中被較多采用。

AL-31F的鈦合金低壓渦輪軸

為了減輕發動機的整體質量，AL-31F發動機連接低壓渦輪與風扇間的低壓渦輪傳動軸前后分為3段。前、后段因為有傳遞扭矩的花鍵，由高強度的合金鋼制成，中段僅傳遞扭矩與軸向力，由鈦合金制成，3段間用徑向銷釘連為一體。

性能特點

尺寸小，推力大。

其渦輪具有有效的冷卻系統和良好的熱力學特性;壓氣機增壓快速，發動機結構緊湊，保證飛機有較高的推力和良好的機動性。

穩定性高。

可使用在蘇-27戰斗機飛機的各種飛行高度和速度下，即使飛機在以 M2的速度進入平螺旋、直螺旋、翻轉螺旋和進氣道喘振的情況下，發動機工作仍然極其穩定。喘振消除系統、空中自動點火系統主燃燒室和加力燃燒室的再次啟動系統等可保證在使用機載武器時動力裝置的工作可靠性。

維修簡便

該發動機采用單元體結構，由14個單元體組成，因此，如果出現某些損壞，不需要全部更換，只替換下有故障的單元體即可:這樣，在使用條件下進行發動機維修時，可更換其中的6個單元體。

使用壽命長

AL-31F可根據其技術狀況而使用，只要發動機還正常，就可以一直使用下去，而現代化水平的診斷設備可保證飛行安全。但其使用壽命也有一個限度，一般認為該發動機第一次維修前的使用壽命可達1000h，總使用壽命應該不少于10年。

應用

AL-31發動機主要應用于蘇-27戰斗機其改進型蘇一30MK、蘇-30戰斗機、蘇一33 和蘇-35等型號上。

發展

20世紀90 年代，禮炮公司把頭幾批 AL-31F 提供給蘇聯空軍，安裝在雙發布局的蘇-27 殲擊機上。盡管禮炮公司對產品進行質量跟蹤、預防檢修和定期維護，但是隨著技術的發展，該發動機的技術指標已顯得落后。為了適應新的戰爭環境，禮炮公司在本世紀初已建議俄空軍按三個階段改進 AL-31F 發動機，在三年內把加力推力提升到14 600daN。

中國相關單位開展了AL-31F自主大修項目，一方面開展與俄羅斯技術合作，引進了AL-31F技術資料和大修線，包括全套工藝裝備、技術手段，建設了發動機試車臺等設施，一方面立足國內對發動機易損件、材料進行國產化替代攻關，實現了發動機易損件、材料等國產化，在此基礎上，又開展了發動機關鍵部件-熱端部件（高壓壓氣機、燃燒室、高壓渦輪）的維修和試制，經過努力，成功實現了AL-31F熱端部件國內修復，然后又利用國內技術成果，對AL-31F部件進行了升級，提高了發動機可靠性，熱循環、維修間隔時間延長。對于中國空軍和相關單位來說，通過AL-31F自主大修及部件再造，解決了AL-31F在國內維護修理問題，降低了空軍對于進口發動機依賴，尤其AL-31F發動機不需要再送返俄羅斯進行修理，節約了成本和時間，可以說意義深遠，同時通過對AL-31F發動機進行大修、部件試制，也加深了相關單位對于這型發動機的認識，為FWS-10發動機發展提供了寶貴借鑒和參考。