俄羅斯航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)的涅槃之路

孫敏

與民用飛機(jī)產(chǎn)業(yè)一樣，近年來(lái)俄羅斯航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)也在積極尋求在全球市場(chǎng)占有一席之地。但由于行業(yè)的特殊性，想在全球商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)占有一席之地就更可謂是“虎口奪食”。但普京上臺(tái)之后，俄羅斯政府對(duì)于航空產(chǎn)業(yè)發(fā)展的支持力度是前所未有的，對(duì)于這一戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)的定位也是十分清晰的。因此，與民用飛機(jī)產(chǎn)業(yè)相同，過(guò)去十多年，俄羅斯商用飛機(jī)產(chǎn)業(yè)也經(jīng)歷多輪整合，同時(shí)也有了以PD-14、PD-35為代表的產(chǎn)品系列化發(fā)展計(jì)劃。如今，盡管復(fù)雜多變的國(guó)際形勢(shì)對(duì)俄羅斯航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展造成了一定的負(fù)面影響，但對(duì)于曾經(jīng)的老牌航空強(qiáng)國(guó)俄羅斯來(lái)說(shuō)，其航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)的涅槃之路走得艱難，但又堅(jiān)定。

鐵腕推改革

1990年初，隨著蘇聯(lián)解體，俄羅斯發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)進(jìn)入“寒冬”，許多在研和預(yù)研項(xiàng)目被取消，一批國(guó)有航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)局和生產(chǎn)廠被民營(yíng)資本和海外資本收購(gòu)。這不僅直接導(dǎo)致了俄羅斯民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品幾乎完全退出國(guó)際市場(chǎng)，更令人心痛的是大量的技術(shù)人才流失。直到普京上臺(tái)后，宣布將航空產(chǎn)業(yè)作為國(guó)家戰(zhàn)略產(chǎn)業(yè)，并進(jìn)行大力扶持。隨后在這位鐵腕領(lǐng)導(dǎo)的直接推動(dòng)下，俄羅斯航空工業(yè)開始了大刀闊斧的改革。作為航空工業(yè)最為重要的組成部分，俄羅斯國(guó)內(nèi)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)也開始了真正的鐵腕改革。

首先在普京政府的直接推動(dòng)下，俄羅斯對(duì)國(guó)內(nèi)所有發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)企業(yè)進(jìn)行了第一輪整合，并在此期間成立了4家控股公司。分別是在莫斯科機(jī)械制造生產(chǎn)企業(yè)“禮炮”的基礎(chǔ)上成立的“禮炮航空發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)合體”;第二個(gè)是通過(guò)整合位于雷賓斯克的“土星”科研生產(chǎn)聯(lián)合體、烏法的發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)聯(lián)合體和彼爾姆的航空發(fā)動(dòng)機(jī)股份公司中的國(guó)家股份成立的控股公司“留里卡-土星航空發(fā)動(dòng)機(jī)聯(lián)合體”;第三個(gè)控股公司是在克里莫夫股份公司的基礎(chǔ)上，通過(guò)合并莫斯科的車爾尼雪夫工廠成立;第四個(gè)控股公司是在薩馬拉航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造中心的基礎(chǔ)上組建。這四家控股公司的成立標(biāo)志著俄羅斯大型航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制單位和生產(chǎn)單位的聯(lián)合，邁出了航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)改革的第一步。

隨后2008年，在俄羅斯政府的主持和推動(dòng)下，又將這4家企業(yè)的國(guó)有股份整合在一起，成立了聯(lián)合發(fā)動(dòng)機(jī)制造集團(tuán)控股公司（ODK）。值得一提的是，在對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)整合過(guò)程中，俄羅斯開始吸納社會(huì)資本參與航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。2013年7月，ODK由最初的國(guó)家控股公司改為股份制公司，聯(lián)合發(fā)動(dòng)機(jī)制造集團(tuán)控股公司更名為聯(lián)合發(fā)動(dòng)機(jī)制造集團(tuán)股份公司。

在此之后，ODK又進(jìn)一步推動(dòng)了旗下多家企業(yè)的專業(yè)化整合。為了能夠真正讓各家企業(yè)發(fā)揮自身優(yōu)勢(shì)，同時(shí)避免在同一個(gè)項(xiàng)目上不同成員單位進(jìn)行重復(fù)投資和惡意競(jìng)爭(zhēng)，ODK對(duì)其成員單位進(jìn)行了深層次的改革和持續(xù)的專業(yè)化剝離與重組。從2011年開始，ODK開始對(duì)行業(yè)內(nèi)從事同樣類型產(chǎn)品研發(fā)的企業(yè)進(jìn)行了專業(yè)化剝離和整合，以求讓每一家企業(yè)都能夠更加專業(yè)地從事自己的優(yōu)勢(shì)項(xiàng)目。在專業(yè)化重組的基礎(chǔ)上，ODK又根據(jù)不同的產(chǎn)品線，成立了4個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)部，分別是軍機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)部、民用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)部、直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)部和燃?xì)廨啓C(jī)部。

在民用發(fā)動(dòng)機(jī)部，土星科研生產(chǎn)聯(lián)合體全權(quán)管理彼爾姆航空發(fā)動(dòng)機(jī)股份公司和彼爾姆航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造廠，即這兩家企業(yè)的民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)業(yè)務(wù)全部轉(zhuǎn)移到了土星科研生產(chǎn)聯(lián)合體。如今，土星已經(jīng)成為了俄羅斯民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)制造中心，業(yè)務(wù)涵蓋產(chǎn)品全生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)。其中，公司的設(shè)計(jì)研發(fā)中心和生產(chǎn)制造基地已經(jīng)從最初的雷賓斯克市，擴(kuò)展到莫斯科市、圣彼得堡市、鄂木斯克市和彼爾姆市。

穩(wěn)中求進(jìn)的研發(fā)策略

在完成上述整合和重組之后，俄羅斯在時(shí)隔25年后，于2008年啟動(dòng)了第一款全新的民用發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品——PD-14的研制。隨后項(xiàng)目進(jìn)展較為順利，2010年開始核心機(jī)試驗(yàn)，2012年開始驗(yàn)證機(jī)地面試驗(yàn)。2015年11月，PD-14在一架伊爾-76飛機(jī)上試飛成功。

對(duì)于這具有歷史意義的一飛，普京是這樣評(píng)價(jià)的，“這是20世紀(jì)80年代以來(lái)，俄羅斯航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)最重要的一件事，是俄羅斯航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)取得的重要突破和巨大成就?！?018年，在經(jīng)過(guò)2年多的試驗(yàn)試飛后，俄羅斯聯(lián)邦航空運(yùn)輸局為其頒發(fā)了型號(hào)合格證。2020年年末，裝載PD-14發(fā)動(dòng)機(jī)的MC-21飛機(jī)實(shí)現(xiàn)首飛。此次試飛不僅測(cè)試了飛機(jī)的穩(wěn)定性、可控性，同時(shí)也測(cè)試了發(fā)動(dòng)機(jī)的工作狀態(tài)和其他系統(tǒng)功能，飛行時(shí)長(zhǎng)1小時(shí)25分鐘。

在這款飛機(jī)的研制中，有幾個(gè)方面體現(xiàn)了俄羅斯的未雨綢繆。首先，這款發(fā)動(dòng)機(jī)是為俄羅斯在研的MC-21飛機(jī)配套的發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品，并且實(shí)現(xiàn)了同步研制、領(lǐng)先取證的目標(biāo)。

其次，俄羅斯還在同步推進(jìn)這款發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品的批產(chǎn)能力建設(shè)和售后服務(wù)網(wǎng)絡(luò)建設(shè)，為未來(lái)市場(chǎng)化運(yùn)營(yíng)做準(zhǔn)備。例如，俄羅斯正在進(jìn)行發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品支持中心的建設(shè)，以求實(shí)現(xiàn)未來(lái)對(duì)航空公司機(jī)隊(duì)運(yùn)營(yíng)的全力支撐。

第三，俄羅斯從PD-14發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)開始就已經(jīng)有了系列化發(fā)展的思路。事實(shí)上，從PD-14發(fā)動(dòng)機(jī)研制開始，俄羅斯就明確了在研制核心機(jī)的基礎(chǔ)上，再發(fā)展適用于其他民用航空產(chǎn)品的動(dòng)力裝置。因此，在PD-14發(fā)動(dòng)機(jī)之后，俄羅斯又通過(guò)縮小和放大核心機(jī)的方式推出了PD-8和PD-35發(fā)動(dòng)機(jī)。

其中，PD-35是俄羅斯為其未來(lái)寬體客機(jī)所生產(chǎn)的動(dòng)力裝置。作為一款高推力大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，PD-35發(fā)動(dòng)機(jī)起飛時(shí)推力可達(dá)33～40噸，是俄羅斯有史以來(lái)研制的推力最大的航空發(fā)動(dòng)機(jī)。PD-35項(xiàng)目于2016年啟動(dòng)。根據(jù)計(jì)劃，第一臺(tái)PD-35發(fā)動(dòng)機(jī)將配置于伊爾-96-400M飛機(jī)的雙發(fā)型別，該機(jī)型原計(jì)劃于2025年首飛。今年2月，俄羅斯方面表示，目前PD-35發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)工作已接近完成，構(gòu)型已經(jīng)確定，正在進(jìn)行18項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)研究。根據(jù)俄羅斯最新發(fā)布的研制時(shí)間表，PD-35發(fā)動(dòng)機(jī)將于2023年中期開始地面試驗(yàn)，2025年開始飛行試驗(yàn)，2027年獲得型號(hào)合格證。根據(jù)最新的公開信息顯示，UEC旗下發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)公司Aviadvigatel和發(fā)動(dòng)機(jī)制造公司彼爾姆發(fā)動(dòng)機(jī)公司計(jì)劃于2021年9月開展PD-35發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)獍l(fā)生器的試驗(yàn)。同時(shí)，UEC還計(jì)劃于2021年開展PD-35發(fā)動(dòng)機(jī)俄制復(fù)材零部件的試驗(yàn)，其中包括復(fù)材風(fēng)扇葉片，葉片將采用預(yù)浸料和三維編織兩種工藝。

另一款在PD-14發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展的PD-8發(fā)動(dòng)機(jī)的研制也在穩(wěn)步推進(jìn)中。2020年7月，俄羅斯宣布正在為SSJ-100飛機(jī)研制國(guó)產(chǎn)的PD-8發(fā)動(dòng)機(jī)，并計(jì)劃于2023年完成型號(hào)認(rèn)證工作。未來(lái)，PD-8發(fā)動(dòng)機(jī)將替代SSJ-100發(fā)動(dòng)機(jī)所使用的SaM146發(fā)動(dòng)機(jī)。目前，已經(jīng)投入市場(chǎng)運(yùn)營(yíng)多年的SSJ-100一直被市場(chǎng)所詬病的主要問(wèn)題就包括發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)題所導(dǎo)致的長(zhǎng)時(shí)間停場(chǎng)。因此，俄羅斯寄希望于通過(guò)為飛機(jī)替換PD-8發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)解決這一頑疾。

除此之外，由于俄羅斯還在推進(jìn)其渦槳飛機(jī)項(xiàng)目，因此相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)研制工作也在進(jìn)行。相比MC-21和SSJ-100，以伊爾114-300為代表的俄羅斯渦槳飛機(jī)的研制所受到的關(guān)注度并不高?；蛟S是因?yàn)闇u槳飛機(jī)的市場(chǎng)潛力有限，俄羅斯政府在資金上的支持力度也并不大。目前用于伊爾114-300渦槳飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)為TV7-117系列發(fā)動(dòng)機(jī)。由于這款發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)始于蘇聯(lián)時(shí)期，盡管后期進(jìn)行了一定的改良，但是發(fā)動(dòng)機(jī)的性能依舊難以滿足需求。因此，不少購(gòu)買伊爾114-300飛機(jī)的客戶都選裝了普惠公司的PW127M發(fā)動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力裝置。2020年，為了進(jìn)一步提升伊爾114-300飛機(jī)的性能，俄羅斯工貿(mào)部劃撥了資金用于該項(xiàng)目的改進(jìn)優(yōu)化，但客觀來(lái)看，有限的項(xiàng)目資金恐怕很難解決發(fā)動(dòng)機(jī)存在的問(wèn)題。因此，未來(lái)俄羅斯渦槳飛機(jī)項(xiàng)目發(fā)展的主要難題或?qū)?lái)自于發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品。

探索新型動(dòng)力裝置

除了穩(wěn)步推進(jìn)傳統(tǒng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品之外，近年來(lái)俄羅斯還在積極探索電動(dòng)飛行動(dòng)力裝置的研發(fā)。

目前，主要推動(dòng)電動(dòng)飛機(jī)動(dòng)力裝置的研究機(jī)構(gòu)有俄中央空氣流體動(dòng)力研究所下屬的國(guó)家科研中心。該中心曾向媒體表示，研制電動(dòng)飛機(jī)的重中之重是生產(chǎn)可靠的動(dòng)力裝置。因此，該中心計(jì)劃分兩步實(shí)現(xiàn)電動(dòng)飛機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)的研制。首先是研制出由電動(dòng)機(jī)和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)組成的混合動(dòng)力裝置，由渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)工作，由電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)螺旋槳;或者使用大容量電池，在需要時(shí)讓電動(dòng)機(jī)和內(nèi)燃機(jī)動(dòng)力系統(tǒng)交替工作，這樣還有助于延長(zhǎng)內(nèi)燃機(jī)的壽命。第二階段則是研制純電航空動(dòng)力系統(tǒng)，能讓載有9～19名乘客的電動(dòng)飛機(jī)實(shí)現(xiàn)安全飛行。同時(shí)，該研究中心還表示，目前已著手試驗(yàn)的航空電動(dòng)機(jī)的主要特點(diǎn)是使用高溫超導(dǎo)體，以解決提高航空電動(dòng)機(jī)功率時(shí)所遇到的物理難題。

除此之外，還有一些其他的俄羅斯航空企業(yè)也在進(jìn)行電動(dòng)飛機(jī)動(dòng)力裝置的研發(fā)。2020年，俄羅斯表示正在為計(jì)劃于今年推出的“電動(dòng)飛機(jī)SU-2020”國(guó)家級(jí)研究項(xiàng)目研發(fā)相應(yīng)的混合動(dòng)力裝置。目前俄羅斯中央航空發(fā)動(dòng)機(jī)研究院主要負(fù)責(zé)相關(guān)的研制工作。相關(guān)試驗(yàn)計(jì)劃在2021～2023年間進(jìn)行，俄羅斯西伯利亞航空研究院將負(fù)責(zé)發(fā)動(dòng)機(jī)的試驗(yàn)工作。早在2019年，西伯利亞航空研究院曾成功研制了一款混合動(dòng)力裝置的電動(dòng)機(jī)。2020年來(lái)自新西伯利亞、烏法國(guó)立航空技術(shù)大學(xué)以及Superox公司的專家開始為雅克-40飛機(jī)配備該型電動(dòng)機(jī)。

今年2月，西伯利亞航空研究院在雅克-40飛機(jī)上開啟了世界首臺(tái)電動(dòng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)，電動(dòng)機(jī)功率達(dá)到500千瓦。試驗(yàn)過(guò)程中，專家進(jìn)行了發(fā)動(dòng)機(jī)開機(jī)和飛機(jī)全系統(tǒng)開機(jī)試驗(yàn)，并觀察了發(fā)動(dòng)機(jī)正常工作時(shí)的狀態(tài)。雅克-40在接通電源之后，開始在跑道上“試跑”。在此過(guò)程中，研發(fā)人員對(duì)飛機(jī)運(yùn)行時(shí)系統(tǒng)的工作情況進(jìn)行了觀察，并對(duì)電動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)與飛機(jī)設(shè)備的協(xié)調(diào)性進(jìn)行了校對(duì)。目前，包括空客、西門子等在內(nèi)的企業(yè)已經(jīng)表示有意與俄羅斯在電動(dòng)飛機(jī)動(dòng)力裝置方面進(jìn)行合作。

從傳統(tǒng)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)到創(chuàng)新的電動(dòng)飛行動(dòng)力裝置，俄羅斯在航空動(dòng)力裝置領(lǐng)域的發(fā)展正呈現(xiàn)出良好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。盡管國(guó)際形勢(shì)風(fēng)云變幻，但俄羅斯發(fā)展民族航空工業(yè)的態(tài)度堅(jiān)定。從這個(gè)角度來(lái)看，未來(lái)俄羅斯航空工業(yè)的發(fā)展前景可期。