殲10為何頻發墜毀？潤滑缺陷是俄制發動機不治絕症

圖：李峰駕駛失去動力的殲10滑翔迫降成功

殲10服役至今，數次墜毀事故中除一次是由飛行員形成雲間錯覺，喪失對空間位置分辨能力引起的以外，都是由AL-31FN發動機喪失動力導致的。

相較於蘇27，AL31系發動機在殲10上的嚴重故障發生率要高不少。除了殲10這種單發的高機動高敏捷戰鬥機，本身比較消耗發動機比較狠以外，AL31F發動機本身也存在一些可靠性缺陷。其中一些致命缺陷甚至是伴隨發動機基本結構設計形成，以至於無法根除的不治絕症，比如軸承潤滑問題。

圖：AL31F發動機

AL-31F發動機是蘇聯研製蘇27時的配套工程，但嚴格的說它在當時也並不是一種全新設計的產物，而是在AL21渦噴發動機的基礎上參照了大量RD33發動機（該系列發動機裝備米格29家族、FC-1梟龍戰鬥機、殲31）設計發展而來。

AL-31F家族最大的可靠性瓶頸來自於它的支承結構和在此基礎上展開的潤滑系統設計。渦扇發動機作為一種依靠部件旋轉做功的燃機，它的核心運動部件包括風扇、低壓壓氣機、高壓壓氣機、渦輪都安裝在轉子上；而轉子要把自身載荷傳遞給整個發動機匣，就要通過支承結構和軸承實現。

在渦扇發動機的運轉過程中，支撐著轉子高速旋轉的軸承一直處於重載荷（相當於7~9.2噸）、高轉速、高溫度（可以達到260度以上）的狀態下。因此潤滑系統用潤滑油對軸承進行大壓力、高流量的潤滑，減小摩擦並帶走熱量降低溫度，就成為保障發動機工作的基礎前提。

圖：渦輪風扇發動機需要靠這些大大小小的葉片組合旋轉才能正常輸出動力，旋轉需要軸承支撐

圖：切開的損壞軸承部件。軸承在缺乏潤滑的重載荷下運轉，接觸面會被毀成什麼樣？這就是答案。

一旦軸承得不到充足的潤滑，轉動阻力會迅速加大，溫度迅速升高；局部的摩擦熱量會使摩擦面上出現變形和摩擦顯微焊合、乃至於局部融化，而這些微小的焊點隨之又會在旋轉作用下被撕裂。這種軸承部件之間粘著——撕裂——粘著的循環發展到最後，就是軸承喪失旋轉精度、最終卡死抱軸，發動機也必然隨之停車。

在較為落後的發動機設計中，潤滑系統可靠性不高是普遍現象。比如我軍1985年發動機空中停車事故中，發動機潤滑系統故障引起的事故就佔43%。美國TF34發動機在1983年發生了90次事故，潤滑故障佔28%。

而AL-31F發動機由於支承設計較為複雜，比如它採用了雙中介軸承、四軸承低壓轉子的設計；軸承的潤滑可靠性一直很差，而同期的RD33發動機則少有此類問題。要徹底解決AL-31F的潤滑可靠性問題難度非常大，因為完全改變支承設計的話，無異於重新設計發動機。

圖：潤滑系統的設計是跟著支承結構——或者說發動機的整個基本結構設計而確定的，發動機設計確定以後極難做大幅改動

在AL-31F的設計中，發動機降轉是潤滑系統壓力過低以後的保護動作；因此一旦出現發動機降轉警報，就意味著AL-31FN發動機的軸系潤滑已經嚴重不足，空中停車就會很快到來。比如中央電視台重點報道過的李峰駕駛無動力殲10迫降事迹中，李峰第一次接到發動機降轉報警後立刻開始返場；在這個過程中他在保持必要飛行高度的前提下將發動機轉速控制到最低，以延緩發動機空中停車。當距離機場6公里時，出現第二次發動機降轉警報；到3.8公里時，發動機就徹底停車。

根據海軍發動機專業的公開文獻，我國曾經多次就AL-31F系列發動機的潤滑缺陷問題諮詢俄羅斯的設計和生產單位。而俄方表示他們進行過設計方面的改進，但受資金的限制未開展試驗驗證，也無法給出從設計原理上解決故障的措施。

說到底，俄羅斯人對於AL-31F系列發動機的潤滑缺陷就是兩個態度：我自己不那麼在乎，湊合就行了；你想改進，先拿錢來。這其中的關鍵原因之一，就是AL-31F的可靠性問題在殲10這樣的單發高性能戰鬥機上比較突出，但在蘇27平台上的影響卻要小得多得多。

圖：按俄羅斯媒體報道的時間計算，殲10B/C應該都採用了改進以後推力更大的AL-31FN改型

此前根據俄羅斯方面的報道，新出口給中國殲10的發動機將會採用AL-31F-M系列發動機技術改進過的型號。但目前沒有更多的消息來確認具體進度。但潤滑問題也是筆者對俄羅斯自稱AL-31F-M2、M3等後續改進型發動機，推力指標號稱能從12.5噸提升到14噸、甚至14.6噸的宣傳持完全不相信態度的原因。

渦扇發動機改型要大幅提升推力，不可避免要通過燃燒溫度、轉速提升等措施來實現，這些措施都會對發動機潤滑帶來更大的壓力。在AL31系發動機不對潤滑系統做脫胎換骨的改進的情況下，推力的大幅提高必然也伴隨潤滑失效概率的大幅提高。

尤其是從俄羅斯117S發動機（全加力14噸，應急推力14.5噸）近年來故障不斷的表現看，這款更換了包括風扇、壓氣機、燃燒室、渦輪、尾噴管等幾乎所有核心部件的AL-31F魔改型號在設計製造上都還沒有完全穩定下來。仍然繼承原AL-31F系列命名和主要結構的M系發動機改型，在超過14噸推力狀態下的可靠性和壽命表現肯定是不容樂觀。

因此殲10上即使應用新的AL-31FN-M系列發動機，其推力水平應該不會高於M1型宣傳的13.3噸指標；而結構部件不排除採用M2改型的一些新設計，這樣可以延長壽命並改善可靠性。然而這些改型能否有效克服原AL31FN上的潤滑可靠性不足現象？恐怕難有本質上的改善。