云月隐暗雪鸮去，长虹流波鹘鹰来——小记沈飞公司FC-31战机的前世今生（三）

刘敏

军事观察员，独立撰稿人2018-03-28 22:05

四、鹘鹰之心

FC-31验证机首飞时装的是两台俄罗斯RD-33发动机,原型机装备的则是两台WS-13E发动机，WS-13E是在俄罗斯RD-33的基础上深度改进而来。这两款发动机都不足以让FC-31发挥真正的四代机性能，缺乏先进发动机的问题长期一直困扰中国航空界，但其实中国原本是有自己的先进中推项目的，这就是曾经的“WS-12天山”。

WS-12是黎阳公司于1989年立项研制的新型推重比8一级，推力8吨的先进中等推力涡扇发动机，WS-12原本是歼-14的配套发动机，但歼-14项目很快就在1993年因为Su-27的引进而放弃。但WS-12则仍继续研发，当时基于八十年代“高性能推进系统工程预研计划”开发出的高压三大件，即高压压气机、燃烧室、高压涡轮已经研制成功。WS-12立项后，在1994年1月14日核心机研制成功，在1997年开始整机验证机研制，1999年组装出第一台验证机并到了台架试车的阶段。但可惜那个时候中国空军规划的未来战机组合是歼-10和歼-11，这两款战机都只需要WS-10太行就可以了，这就是所谓的“一发托两机”，而WS-12原定的装机对像歼-14早已经下马，权衡之下没有装机对象的WS-12于1999年被终止开放，更多的资源被集中到了WS-10身上。总体来说WS-12在十年研发过程中不论设计思想还是制造工艺在当时都是十分先进的，综合性能达到了美国F-404和法国M-88的水平。

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图16：台架试车中的WS-12核心机，技术十分先进，可惜在1999项目被放弃

之后很长一段时间中国空军实际上没有对先进中推的需求，直到2007年成飞开始为巴基斯坦交付FC-1战机的时候，当时印度为了阻止巴基斯坦获得FC-1，直接对俄罗斯施加外交压力，要求俄罗斯不得向巴基斯坦出口RD-93发动机，印度是俄罗斯军火进口大户，俄罗斯很快就对印度这个要求表示了支持，当时中俄双方为此曾发生了激烈争执，后来经过谈判俄罗斯同意先把RD-93出口给中国，再由中国出口给第三国。事情虽然解决了，但直到此时中国空军才蓦然惊醒，手里竟然没有一台堪用的中推，又被人卡脖子了。当时歼轰-7使用的WS-9秦岭，还是第二代中推，推重比只有5，老的实在不像样了。中国空军立即着手解决眼前这个问题，就在2007年当年火速立项要黎阳公司自主生产RD-93发动机。其实早在1992年引进Su-27的时候中国就用极少的费用引起了RD-33的全套技术资料，当时RD-33在中国其实没有装机对象，引进的目的仅仅是为了开拓眼界或是做为技术储备，所以RD-33对中国其实毫无秘密可言。黎阳公司接获任务后，很快就将一条WP-13的涡喷生产线进行了技术改造，又向俄罗斯订购了部份生产工艺设备，俄罗斯还帮助培训了技术人员和部份工人，培训结束后连人带设备一起运回中国。黎阳用生产线很快就生产出了样机，样机的绝大部份零件和RD-33完全相同，部份经过改良，少部份为黎阳新研制的零件，这种黎阳生产的RD-33被定型号为WS-13,WS-13的最大推力为8.8吨（86.37KN），推重比7.8，大修间隔810小时，总寿命2200小时，主要性能均远远超过原版RD-33。2010年3月18日FC-1装WS-13首次地面滑跑成功，2011年首飞成功。

几乎在同一时间，沈飞开始启动FC-31项目，要求黎阳公司提供先进的中等推力发动机，但仓促间黎阳哪有发动机提供给沈飞，好在2007年黎阳有了一条WS-13的生产线，改进WS-13不失为一个短平快的办法，足以满足FC-31的试飞要求。RD-33是前苏联研制于上个世纪七十年代的发动机，基础设计十分落后，只要用当代的先进轴承、叶片等部件进行小改动，就能让发动机的寿命、推力等大增，而重量大减。而且黎阳手里其实还有一台先进中推发动机相关技术的，就是之前研制了十年的WS-12天山，WS-12虽然半路夭折，但它的先进程度远超RD-33，黎阳决定用WS-12的先进技术来改进WS-13。而此时俄罗斯克里莫夫设计局也需要改进RD-33来装备Mig-35，双方一拍即合，决定合作。

首先，黎阳用原WS-12的三级风扇替换了RD-33的四级风扇，新风扇使发动机长度缩短44毫米，流量提高了每秒6公斤,最大推力提高到9.06吨（88.94KN），而且重量更轻，新风扇还使第一级耐冲击强度提高了十几倍，更抗飞鸟撞击。在这里克里莫夫做法却完全不同，它以优化为主调整了RD-33的原四级风扇，这就是RD-33MK；第二步，使用一个全新的黎阳和克里莫夫联合研制的低压涡轮，新的低压涡轮工作温度可以提高70度，工作效率也更高，使用这个涡轮还能更好发挥新三级风扇的潜力，改进完成后最大推力达9.28吨（91.1KN）。在这里克里莫夫也改用了WS-12的三级风扇方案，配合新的低压涡轮推出的型号就是RD-33MKM；第三步，黎阳以原WS-12燃烧室为基础重新设计了新燃烧室，原RD-33的燃烧室太过落后，贫油富燃到最后效率偏低，因此一直会冒较浓的黑烟，改装新燃烧室的WS-13彻底解决了这个问题，让燃气分布更加稳定均匀，改进燃烧室并不能增加推力，但可以大幅减少油耗和增加发动机寿命；第四步，克里莫夫使用单晶涡轮叶片替换原来的定向凝固叶片，这让涡轮的工作温度再提高了50-70度，发动机推力达到了9.5吨（94KN），推重比8.6，大修间隔超过1000小时，总寿命超过3000小时。第三分和第四步分别由黎阳和克里莫夫同步完成，RD-33改进到这一步已焕然一新，俄罗斯的型号为RD-33MKN，装备于Mig-35，中国的型号为WS-13E，装备于FC-1和FC-31，WS-13E已经于2016年7月1日装备FC-31验证机成功首飞。也许是因为使用了非常多原WS-12的技术，也许是对WS-12英年早夭的不甘，黎阳坚持把WS-13命名为“天山21”，尤其是在天山两字后面还要加个21，这是把原天山WS-12的番号倒了过来，寓意着这是一个“反身仗”，在黎阳眼里，这或许也是为军方当年放弃天山的忿忿不平，后来在空军副司令马晓天中将直接干预下才将WS-13改名为“泰山”。

黎阳对WS-13的下一步改进计划是重新设计高压压气机，将原来的7级压气机改成6级压气机，核心机转速从14000转提高到17000转，重新设计的轴系会让发动机更短，长度缩减到4米以内，同时核心机引气流量增大，使用新的高压涡轮冷却方案，冷却能力从350度提高到480度，涡轮前温度从1600K提高到1800K。完成这些改进后，发动机推力将达到11.3吨（111KN）,推重比10。下一步的合作对像除了克里莫夫外，还有乌克兰进步设计局。

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图17：WS-13E泰山，最大推力9.5吨的，推重比8.6，这两个性能指标都还好。但可惜涵道比高达0.682，长度更是达到惊人的4530mm，是款典型的第三代中推。FC-31要想成为真正的四代机，用它是不行的

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图18：WS-13E泰山是使用WS-12的技术成果对RD-33的深度改进型，已于2016年7月1日装备在FC-31（310验证机）上成功首飞

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图19：装备WS-13E进行首飞的FC-31（310验证机），上部黑色尾喷管的发动机为RD-33，下部银色尾喷管的即为WS-13E

应该说WS-13E的推出基本上满足了FC-31的试飞需求，甚至传说让FC-31有了超巡的能力，但事实却并非如此美好。首先，WS-13E虽然最大推力有9.5吨，这已经大于欧洲EJ-200的9.17吨了，但WS-13E的自重超过1117公斤，而EJ-200重量仅为1000公斤（2205磅）；再来WS-13E的长度达到了4530毫米，相比之下欧洲EJ-200才3990毫米，美国F-414才3912毫米，足足比欧美发动机长了半米多，这么长的发动机将严重挤占机内空间，甚至给后机身设计带来不良影响，再加本身发动机过重，劣式越加明显；最后WS-13E为了增加推力涵道比竟然达到了0.682，这在亚音速环境下当然会更省油，但是却严重削弱了超音速能力，而EJ-200和F-414涵道比都才0.4，而F-22装备的真正的第四代发动机F-119涵道比才0.2，号称最接近涡喷的涡扇，这才是专门为四代机超音速飞行而优化的发动机。WS-13E的这些问题都是娘胎里带来的，在于RD-33的架构基础过于老旧，这不是通过这些零敲碎打的小改进能解决的。应该说WS-13E是一台典型的具有第三代中推特点的发动机，用于满足Mig-35或FC-1这样的三代机是没任何问题的，但却无法满足四代机的需求。价格便宜也许是WS-13E少有的让人稍感安慰的地方，F-35使用的F-135一台价格超过2000万美元，但两台WS-13E价格据说也只需约500万美元。

使用WS-13E是不能让FC-31成为真正的四代机的，尤其是WS-13E过大的涵道比将直接影响FC-31的超音速巡航和超机动能力，WS-13E也没有矢量喷管。为此黎阳公司其实早已经开始研发真正的第四代先进中推，这就是“WS-19黄山”，从现在得到的资料来看，WS-19是一台双转子、加力式带矢量喷管的中等推力小涵道比涡扇发动机，最大推力10吨，推重比9.5，涵道比0.3，对超音速巡航有相应的针对性设计，其验证机已经于2011年进行过高空台测试，首台原型机于2017年12月组装完成，下一步将开始台架试车，预计2020年上机首飞。WS-19如果一切顺利将基本跟上FC-31的试飞节点，到那时FC-31将成为一架具备全部4S性能的先进中型四代机。

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图20：中航工业集团董事长林左鸣，左掌门身后的就是第四代新型中推WS-19黄山

五、来自南亚的新年礼物

在2016年12月23日FC-31真正原型机首飞的时候，笔者就知道沈飞一定是为FC-31找到了启动客户，否则是没有必要制造原型机的，君不见大多数的军火商还在拿着模型甚至是想像图在满世界找客户呢，果然仅仅过了一年，在2017年底中国好基友巴基斯坦就给沈飞递过来一张空白支票，这对沈飞来说多年的市场赌博终于见到点回报了。但就沈飞真正的意愿，最理想的客户还是中国空军，第二是中国海军，这两个客户如果愿意为FC-31买单的话，那可以想见未来三十年至少会有数千架的采购规模，这是无论任何国际客户都比拟不了的。但诡异的是直到歼-20已经服役的今天，中国军方仍然没有透露要采购第二种四代机的意愿，虽然军方只采购一种四代机的概率极低，道理大家都明白，但现实却残酷的六亲不认。好在现在排名第三的客户表示了兴趣，买卖总算要开张了。

要说巴基斯坦，绕不开的就是他的世仇印度，印度依仗近些年来经济成长大力建军，在空军方面，对外一是采购36架法国阵风，二是继续推进三代中型机的全球选购，三是与俄罗斯合作了四代机项目FGFA，就是Su-57战机；对内一是继续推进“LCA光辉”战机的改进和量产，二是在2017年初对外公布了自行研制中型四代机计划AMCA，三是斥巨资对现役的三代机进行性能升级。对于印度空军的全方位建军计划，巴基斯坦承受了巨大压力，只能勉力维持，一是继续用美国的军援款来获得美制F-16战机，二是持续装备中巴合作研制的FC-1战机，但真正需要早做谋划的是四代战机，俄罗斯Su-57已经临近服役，印度AMCA计划也已经启动，四代机离南亚越来越近。巴基斯坦原本计划参加土耳其的四代机TFX计划，这是土耳其和英国BAE系统公司联合研制的四代机项目，纸面性能和FC-31相差不大，但计划自2010年启动至今已经八年了，大家能看到的仍然只是各种花样翻新的电脑效果图。在2017年底，土耳其官方宣布TFX计划将再一次“正式”启动，计划到2020年之前完成战机机身设计，以及所有相关航电系统、全新发动机、新型弹药等全套子系统研发，2023年实现原型机首飞。但是巴基斯坦显然已经等不了这么“宏伟”的计划了。

之前沈飞就分析过，如果四代机是一种商品，那全世界的供应商也没有几家，这话还是有几分准确性的。先不提土耳其TFX计划惊人的研发时间表，只说土耳其自身，TFX计划显然主要技术力量来源于英国BAE系统公司，相关配套主要来源于西方国家，但近两年土耳其和西方世界矛盾激化，虽然同是北约国家，但美国2016年才在土耳其策化了政变，土耳其则派兵包围了美军基地，近一两年土耳其更是大幅向俄罗斯靠拢，刚刚购买了俄罗斯的S-400防空导弹，还和普京称兄道弟，在叙利亚和库尔德人问题上也是直接跟美国唱反调，美国甚至传出要冻结向土耳其出售F-35的合同，所以需要西方大力支持的TFX计划还有几分可实施性，现在就不好说了；同样令人怀疑的还有印度AMCA计划，该计划甚至可以追述到2001年，十几年过去了无大的进展，2017年初印度忽然宣布AMCA计划耗资20亿美元，用三年时间就要从零开始完成一架中型四代机的全部研发，甚至包括飞行测试，五年之内就要装备部队，考虑到印度其它军备的发展时程，对于这样的时间表笔者已经无法做出评论了；同样韩国和印度尼西亚联合搞的KFX也是风波不断，自2011年启动计划至今也无大进展，先是美国拒绝转让多项关键技术，然后是印尼宣布退出该计划，韩国则在2017年宣布KFX计划为了降低技术难度和开发风险，将从四代机降格为没有中央弹舱的三代半战机，这等于已经变相放弃四代机了；前景同样堪忧的还有空中客车公司于2016年正式启动的FCAS中型四代机计划，该计划由英、法、德三国采用多国合作模式联合推进，但英国在2017年意外通过了“脱欧公投”，脱欧程序已正式启动，这不得不让人怀疑，将来不是欧盟成员国的英国还能以什么身份参与欧盟的尖端国防项目？同样令人忧虑的是德国在2017年竟然也传出计划购买美国F-35的消息，加上英国本身也是F-35的重要使用国，这一切变故都使FCAS计划前景十分不明朗了。

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图21：土耳其的第四代TFX战机，已经不知道是第几稿想像图了。土耳其计划要在2020年之前的仅两年时间内完成机体设计，还有航电系统、全新发动机、新型弹药等所有子系统开发，在2023年首飞

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图22：印度于2017年初公布的第四代战机AMCA，声称花费20亿美元，3年内完成研发，5年内成军服役。按这个时间表，它有可能比FC-31更早进入现役，沈飞表示压力很大呀

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图23：韩国第四代战机KTX，也是个大量出效果图的主，在2017年汉城国际航空与防务展上，韩国航空工业公司（KAI）宣布，为了降低技术难度和开发风险，KTX将降格为没有弹舱的三代半战机

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图24：欧洲空中客车公司的第四代战机FCAS，于2016年正式启动，无尾气动布局是一大亮点，也少有的采用了双座布局，但随着英国脱欧和德国想要采购F-35使该项目前景越发黯淡

四代机的门槛其实比很多国家想像的高多了，整架飞机涉及气动、机械、火工、环控、电子、材料等几十个大类和几百个分支学科，需要几十家研究所、大学等进行气动布局、航电系统、动力系统、机载武器等相关研发，需要上千家工厂、制造商进行系统配套，需要各型零部件上百万个，这需要一个国家有强大的科研能力、工业能力，还有财力做为支撑，注定不是每个国家都能轻易涉猎的领域。其实比土耳其、印度、韩国更有实力的英、法、日本等国，都有过独立开发第四代战机的计划，但最终都不得不放弃，英国加入了F-35计划，法国则联合德国搞FCAS，日本F-3“心神”，甚至连验证机都上天了，但最终仍只能回头采购F-35。考虑到其它国家的四代机都还处于效果图阶段，所以巴基斯坦最终回过头来和中国联合搞FC-31,其实也是别无选择。巴基斯坦没有第一时间和传统军备提供商中国合作搞FC-31，而是先去尝试和土耳其合作，这里面显然更多是政治考虑，军备来源多样化和促进伊斯兰世界的防务合作可能是其考虑。

综合考虑经济可行性、技术成熟度还有政治现实，还有巴基斯坦军方提出的四代机技术相关转让和国产化率要高于目前FC-1战机等要求，巴基斯坦和中国合作都是一个最优选择，而且FC-31在巴基斯坦服役后，巴方可在境内自主设立生产线，在后勤维护上可以完全对接现有FC-1已经在使用的中国体系，在部份航空弹药上甚至能实现通用。而且把该项目视为一个纯商业投资项目也是划算的，巴基斯坦应该不会忘记，在K-8项目上仅投入600万美元，然后出口300多架而获得的巨额利润，更别提这种高端战机项目会直接促进巴基斯坦整体航空工业甚至基础工业的升级，还能提高国家经济技术水平，增强综合国力。因此巴基斯坦透露“将会更加广泛吸纳民用工业”参加到四代战斗机计划中，并且希望FC-31能在2020年代初期就能够投产服役。

这次巴基斯坦空军参谋长索哈尔·阿曼宣布的除了与中国的中型四代机合作外，还有中国帮助发射遥感卫星，甚至帮助训练宇航员等合作。很明显这是一个商讨已久的一揽子合作案，并不是仓促间决定的单一军备合作项目。而FC-31在原型机首飞后，在2017年已经展开了密集试飞，相信离正式成军已为时不远。而有意思的是在2018年初印度军方却又曝出想要进口F-35，并且指责俄罗斯Su-57价格昂贵、隐身性能不佳，要放弃采购等消息，这些消息让南亚这个火药桶在四代机上的竞争更加扑朔迷离。

六、结语

鹘鹰就是海东青，是一种中等体形的猛禽，游牧民族常用于狩猎，康熙皇帝曾说：“神俊莫过于海东青”。以鹘鹰为FC-31命名，这充分体现了沈飞这个立足于白山黑水的军工企业对FC-31的殷殷期望，但现实却始终不能让人乐观，FC-31发展至今，沈飞的研发投入至少也是上百亿人民币，保守估计要出售100架以上的FC-31才能摊平这笔研发费用，近而获利。这么大的采购量仅靠国际市场是十分困难的，一切的根结还是在于中国军方是否采购，但直至2018年初中国军方也没有对此透漏只言片语，FC-31至今也是“妾身未明”。而且就算将来军方要发展中型四代机，FC-31也未必就符合军方的要求和定位，而老冤家成飞恐怕也不会那么轻易就“拱手相让”，到时肯定会推出自己的中型四代机方案进行激烈竞标，所以虽然目前来看沈飞的FC-31抢了一个先手，但到时候鹿死谁手还未可知呀。

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