我国如何实现AL31F发动机的独立大修及关键部件制造？

我国在面对AL31F发动机的重要性和技术挑战下，坚持独立自主和消化吸收的原则，实现了该发动机的自主大修、关键部件的制造和再制造。尽管设计上存在缺陷和寿命问题，我国技术人员通过自主攻关和技术升级，成功掌握了再制造技术，延长了发动机寿命。然而，与美国同类发动机相比仍有差距，赶超之路仍长。

前言AL31F发动机我国来说有特别的意义，它不仅是售华苏27、苏30的唯一动力系统，还在太行成熟之前确保了歼10有发动机可用，甚至连歼20的试飞和早期批次的量产也用AL31F的改进型号，可就是如此重要的一款发动机却没有被仿制，而是本着独立自主和消化吸收的原则，仅实现了自主大修和关键部件的制造和再制造，这其中有何缘故？仅能大修和制造、再制造关键部件能否满足需要呢？

AL31F发动机AL31F发动机虽然对我国很重要，但它本身并不出色，甚至在设计上还有缺陷AL31F是苏联留里卡设计局为苏27研发的一款中等涵道比大推力涡扇发动机，在设计之初，对AL31F的推力没有过高要求，因为连A21F和R29这两种涡喷发动机的推力都不比AL31F低多少(事实上，苏27早期试飞用的正是AL21F)，但二者推重比却很难看，AL31F的推重比必须要达到7，因为只有发动机的推重比达到7，整机推重比才有可能超过1，苏27才有可能抗衡F15。因此，在研制AL31F的过程中，最关键的就是在不牺牲推力的前提下减重，但最初AL31F却出现了大幅超重的现象，不得不推倒重来，将原先的20级减为15级，其间撤换了5位技术领导，并采取每减掉1公斤重量奖励5个月的工资的措施鼓励广大员工献计献策，最终AL31F的推重比勉强超过了7。可新结构用单级高低压涡轮设计导致效率低于预期，为此只好将涡轮前温度提升至1392℃，这个指标可不低，同时期美国的F100发动机也才1399℃。为此，AL31F的涡轮叶片采用了精密铸造的ЖС26定向凝固合金，定向凝固是指通过精密铸造技术干预高温合金的结晶方向，以提高叶片在高速旋转所致离心力作用下的强度。另外，为增强叶片的耐高温性能，AL-31F的涡轮叶片还采用了复杂的空心气冷设计，并有复杂的冷却通道。但由于苏联在具体的材料和工艺上与西方有很大差距，AL31F热端部件(主要指涡轮叶片和涡轮盘)的大修间隔仅300小时，总寿命也只有900小时，仅为美国同类发动机的三分之一和四分之一。

AL31F勉强达到了第三代叶片的涡轮前温度水平，但代价是寿命过短总的来说，AL31F除了抗喘振能力外，整体技术水平并不高，且支撑系统还存在重大缺陷，而我国太行发动机的研制已经进行了很长时间，取得了不少成果，鉴于当年涡扇9取代涡扇6以至后者下马的教训，我国并未仿制AL31F，但必须具备大修能力以及关键部件的制造能力。一，实现对AL31F的自主大修在已经有俄罗斯提供大修服务的情况下，我国为什么还要实现对AL31F的自主大修呢？原因主要有两个：①出国大修费用高昂、效率低下。我国进口的各型AL31达1000台左右，它们的大修如果完全依赖俄罗斯，需要每年向俄罗斯支付巨额的发动机维修及购买相关部件的费用，以AL31F发动机330万美元的价格，大修及更换部件的费用也不低。即使不计成本，出国大修也很难满足需求，光是一来一回就颇费时日，况且俄罗斯有限的发动机大修能力首先要满足自身的需要。②AL31F大修间隔过短。前面已经提到，AL31F的大修间隔仅300小时，即使按照每年200飞行小时的训练时间，平均三年就要进行两次大修。而因为大修间隔和寿命过短，装备AL31F的我军战机本来就有比较严重的“趴窝”现象，如果大修再占用过多时间，在航率就很难看了。可能这在和平时期仅仅是增加费用，影响训练，但在战时，战机的持续作战能力就会因为发动机寿命不足而大打折扣。以每天作战5小时计算，我军的歼10和歼11两个月就需要进行发动机翻修，而此时美军战机的动力系统还没有达到翻修周期的一半。在这种情况下，再将拆下来的发动机运到俄罗斯排队大修，是难以想象的。因此，即使不考虑避免受制于人，单是出于保证战机出动率的考虑，我国也要建立属于自己的AL31F大修厂，但出于商业利益的考虑，俄罗斯对此很不积极，仅仅向黎明公司提供了简易维护技术，但简易维护根本无法实现中国空军自主大修的要求。最终还是在乌克兰扎波罗热飞机维修厂的帮助下，我国通过自主攻关和技术升级，才基本具备了AL31F的大修能力。

正在检修AL31F的我国技术人员二，实现关键部件的自制但光是具备大修能力仍然不足以摆脱对外依赖，还要立足国内实现关键配件的自主供应。因此，我国在发动机易损件、材料国产化的基础上，又开展了发动机高压压气机、燃烧室、高压涡轮这类核心热端部件的试制。AL31F发动机的涡轮叶片由镍基耐热合金铸造，内部布满了复杂的气冷通道，其复杂的纹路是叶片内部用于散热的空腔，这就需要极高的加工技术和制造工艺，但废品率还是高达60%以上，这也是AL31F如此昂贵的原因之一。经过努力，我国已经可以制造AL-31F发动机包括涡轮叶片、涡轮盘在内的关键部件，为的就是摆脱高性能涡轮叶片需要进口才能进行发动机维修更换的被动局面。

AL31F涡轮叶片的空心冷却结构三，攻克再制造技术，延长发动机寿命但即使实现了自主大修和关键零部件的自制，依然无法改变AL31F大修间隔和寿命过短的问题，以其900小时的寿命，我军主力航空兵的实际训练和值班飞行小时数可以达到240-300小时/年，也就是说歼10和歼11战斗机通常每过3-4年时间就要更换全部发动机。而通过以上分析，可以发现，AL31F之所以寿命过短，主要原因就是工作环境最恶劣的涡轮不耐用，为了替换耗尽寿命的发动机，我国只能努力延长AL31F的涡轮部件的翻修周期和使用寿命，而发动机再制造技术就是最重要的手段。虽然定向凝固高温合金与空心气冷设计大幅改善了AL31F发动机的性能，但也极大增加了其损坏叶片再制造的难度，因为很难让复杂的内部气冷通道像新叶片那样畅通无阻。可中国的军工人别无选择，为了保证主力作战飞机的战斗力，他们只能迎难而上，况且作为世界上第二个研制成功空心气冷叶片的国家，我国在这方面的水平并不低。经过多年的摸索，我军5719工厂终于全面掌握了AL31F高温合金涡轮叶片的再制造及相关的等离子焊接技术。

但涡轮部件除了叶片，还有叶盘，由于苏联暂时没有攻克大直径粉末冶金盘的制造工艺，AL31F的涡轮盘用的还是ЭП742-ИД高强度耐热合金，其抗蠕变性能较差，且疲劳寿命较短，未采用粉盘是AL31F翻修寿命较短的重要原因。也就是说，我国仅仅攻克AL31F高温合金涡轮叶片的再制造技术，并不能真正提高其整机的大修间隔和总寿命，这其实也是俄罗斯涡扇发动机的维护性能长期得不到真正改善的根本原因。

粉末冶金涡轮盘但5719维修厂却再接再厉，不但给AL-31F发动机更换了粉末冶金涡轮盘，而且掌握了新粉盘的再制造技术。最终，应用再制造技术翻修后的AL31F发动机大修间隔由300小时增加到500，总寿命由900小时提高到1500小时，不仅大幅缩短了部队的维护时间，还实现了涡轮叶片报废后的回收再利用，节省了大量资金和贵重金属的消耗。结语总之，经过漫长的摸索和艰苦的攻关，我国终于实现了AL31F发动机的自主大修及关键部件的制造和再制造，只剩一些非主要且技术含量较低的零部件需要向俄罗斯采购，但我敢说即使是这样的零部件在国内也有相应备份，以备不时之需。这倒不完全是担心被“卡脖子”，主要是因为我们中国人骨子里自力更生、独立自主的观念太强了。但也要看到，即使我国应用再制造技术翻修后的AL31F，与美国同类发动机相比仍有很大差距，我们在进步，人家也没有停滞不前，赶超之路依然漫长。

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