RD-93发动机

RD-93发动机（俄文名：РД-93，英文名：RD-93 Engine），^[2][6]是由俄罗斯克里莫夫公司设计和生产的涡轮风扇发动机，是RD-33发动机的衍生型号，^[7][1]主要装备在中国FC-1“枭龙”战斗机^[注1]上。^[8]RD-93发动机的衍生型号有俄罗斯的RD-93MA发动机和中国的涡扇-13发动机。^[9][10]

20世纪80年代，巴基斯坦空军计划与中国合作发展一种先进轻型战斗机，^[3]1999年中巴双方签订协议开发飞机，为了满足飞机设计要求，决定从俄罗斯购买发动机，俄罗斯克里莫夫公司在RD-33发动机上进行升级和改进，将该发动机命名为RD-93发动机。^[11][3]

RD-93发动机作为RD-33的衍生型号，性能参数与RD-33相同，^[5][1][6]仅附件机匣安装位置不同。^[11][3]该发动机最大推力为8300千克力^[注2]，常规推力为5040千克力，使用寿命为4000小时，长度为4.23米，最大直径为1.04米，质量为1055千克。^[5][6]该发动机的高度、速度特性突出。^[12]

2007年，中国首次向巴基斯坦交付了两台安装有RD93发动机的FC-1“枭龙”战斗机，^[13][9]同年11月，俄军事技术合作局发言人表示已允许中国向巴基斯坦、埃及、尼日利亚、孟加拉、沙特和阿尔及利亚转售RD-93发动机，此外，黎巴嫩、缅甸、伊朗和斯里兰卡也表达了购买FC-1战斗机的意愿。^[14]截至2022年，俄罗斯已向中国交付157台RD-93发动机。^[4]

RD-93发动机的原型为RD-33发动机，^[5]RD-33发动机的研发始于20世纪60年代，美国空军在该时期启动了“轻型战斗机”（LWF） 计划，该计划诞生了后来的F-15战斗机和F-16战斗机。^[15]苏联在得到美国新型战斗机的研究情报后，开始着手研发新一代战机，1969年启动了“前线战斗机”（Promising Front-line Fighter，PFI）研制项目，^[16]其中“轻型前线战斗机”^[注3]由莫斯科航空机械制造厂设计局（155局，之后的米格）负责。^[17]

为研制与之相配的发动机，由“以弗·雅·克里莫夫命名的”国家机械制造厂（现俄罗斯国家技术集团克里莫夫公司）在1968年开始研制RD-33型涡轮风扇发动机，^[18]于1972年进行台架测试，1981年开始量产，1985年随米格-29达成战备状态而入役，1986年起向叙利亚、捷克斯洛伐克、匈牙利、德国等17个国家出口，第一代RD-33的维修间隔为300小时，第二代之后提高至1600小时，第三代最高可达到2000小时。^[19][20]

20世纪80年代中期，巴基斯坦空军计划与中国合作发展一种先进轻型战斗机，以方便与F-16A/B战斗机进行高低搭配，该方案最初被称为“超-7战机”计划，计划提出后，针对该战斗机的发动机美国与英国的航空发动机厂商都参与了该机关键技术供应合同的竞争。^[3]但在1989年，西方国家开始制裁中国，不再对超-7战机提供发动机技术支持，导致超-7战机计划受到严重挫折。^[3]1989年的东欧剧变和1991年苏联解体为超-7战斗机计划的重启带来转机，苏联的国防工业体系为求生存，开始向外推销高精军工技术。虽然俄罗斯米高扬设计局在中国引进战斗机选型中，其米格-29战斗机未能竞争过苏-27，丧失了一大市场，但米高扬设计局针对超-7战机，主动提出供应米格-29的发动机，并为适配超-7战机的技术特点进行相应的研发工作。^[3]

1999年6月28日，中巴双方签署《中巴合作研制S-7/FC-1飞机合同》，飞机型号正式定为FC-1，意即“Fighter China No.1（中国战斗机1号）”，在俄罗斯米格设计局加入FC-1“枭龙”战斗机计划后，为了满足中国FC-1“枭龙”战斗机的需要，米格-29发动机的供应商俄罗斯克里莫夫设计公司在现有的RD-33发动机上进行升级和改进，将附件机匣由在发动机的上部改为安置在发动机下方，并将发动机命名为RD-93发动机。^[11][3]

为了进一步降低FC-1“枭龙”战斗机的重量和复杂性，中国将RD-93发动机与“无旁路超音速进气道”（DSI）的新型进气道设计相结合，与传统进气道设计相比，无旁路超音速进气道设计轻便、易于维护，此外还可以隐藏发动机压缩机的面积，从而进一步降低FC-1“枭龙”战斗机的雷达特征。^[7]

2005年，俄罗斯国防产品出口公司与中国签署了为FC-1“枭龙”战斗机提供RD-93发动机的合同，^[14]2007年和2009年，中国与俄罗斯进一步签署了RD-93发动机的采购合同，分别采购250台和400台，首批于2006年底交付中国。^[14][4]2007年，俄罗斯正式允许中国向巴基斯坦出口俄制飞机发动机，同年，中国向巴基斯坦首次交付了两台安装有RD93发动机的FC-1“枭龙”战斗机，根据同中国达成的协议，巴基斯坦总共可获得150架FC-1“枭龙”战斗机。^[4][9][21]

2007年，俄罗斯允许中国向六个国家转售RD-93发动机，分别为巴基斯坦、埃及、尼日利亚、孟加拉、沙特和阿尔及利亚。除此之外，黎巴嫩、缅甸、伊朗和斯里兰卡也表达了购买装备有RD-93发动机的FC-1“枭龙”战斗机的意愿。^[14]2014年11月，俄罗斯之声报道，中国第五代战斗机中国FC-31战斗机^[注4]将安装俄罗斯发动机RD-93。^[22]同年，中国FC-31战斗机^[注4]的验证机搭载了RD-93发动机在中国国际航空航天博览会（China International Aviation & Aerospace Exhibition）上亮相^[注5]。^[23]

截至2022年，俄罗斯已交付157台发动机，其中117台交付巴基斯坦，剩余40台交付中国，均安装在FC-1“枭龙”战斗机上。^[4][9]

RD-93发动机为RD-33的衍生型号，^[6]RD-33发动机主要为米格-29战斗机的发动机，由于MiG-29是前苏联为与美国第三代战斗机F-16和F/A-18对抗而研制的，设计侧重于飞机的高亚声速机动性、加速性和爬升性能，强调高空、高速性能的需求，因而发动机的高度、速度特性突出。^[12]

RD-93发动机由4级带处理机匣的风扇、9级高压压气机、环形直流燃烧室、带冷却叶片的单级高、低压涡轮、带径向与环形稳定器的加力燃烧室及可调尾喷管等组成，整台发动机划分为11个单元体，采用全权限数字式控制。^[24]RD-93发动机的推重比达到了8，最大推力52千牛，加力推力83千牛，耗油率和重量基本没变。^[11]

此外，RD-93发动机还具有很高的可靠性和稳定性，可在飞机飞行包线内的任何高度、速度范围内实现空中启动和使用加力。发动机还设有独特的补氧系统，可保证发动机在缺氧情况下也可正常工作。发动机的控制系统中还设有防喘保护装置及不间断点火装置。不过，RD-93的最大不足是其大修时间及使用寿命较短，与西方同类型发动机相比还存在一定的差距。^[11][12]

为满足设计要求，RD-93发动机的结构特点显著，进气口设计无进口导流叶片；风扇采用4级轴流式，具有3.2的压比，转子叶片为大展弦比设计，无中间凸台，且整体结构为全钛合金。^[11][12]

RD-93发动机的高压压气机为9级轴流式，其进口导叶及第1、2级静叶可调，1至6级盘为钛合金材质，7至9级盘则为粉末冶金，前6级静叶为钛制，7、8级静叶为钢制，而第9级静叶为双排串列叶栅，两端均焊在整圆的环上。^[11][12]

RD-93发动机燃烧室为短环形，配备24个喷嘴，采用钣金焊接结构。^[11][12]

RD-93发动机的高压涡轮为单级轴流式，使用气冷式无冠转子叶片，叶片为单晶精铸件（允许部分双晶或3晶叶片），盘为粉末冶金材质；低压涡轮同样为单级轴流式，转子叶片为带冠气冷式。^[11]单级高压涡轮采用了单晶叶片和粉末冶金盘，单级低压涡轮采用了对流空气冷却叶片，可有效提高涡轮前温度，对提高发动机推力大有好处。^[11][12]

RD-93发动机混合器设有12个榫形漏斗，由钛合金板冲压焊接而成。^[11][12]

RD-93发动机的加力燃烧室采用三区供油设计，配备径向式火焰稳定器和纵向矩形波纹的防振屏，外壁为钛合金材质。^[11][12]

RD-93发动机的尾喷管为收敛-扩张式设计，其收敛段、扩张段和外套均可调；控制系统采用全权限数字式操纵系统。^[12]

RD-93发动机主要在中国FC 1“枭龙”战斗机上服役，^[8]在中国FC-31战斗机^[注4]的验证机上有短暂亮相^[注5]。^[25]2005年，俄罗斯国防产品出口公司与中国签署了为FC 1“枭龙”战斗机提供RD-93发动机的合同，首批于2006年底交付中国。^[14]2007年，俄罗斯正式允许中国向巴基斯坦出口俄制飞机发动机，同年，中国向巴基斯坦交付了两台安装有RD93发动机的FC-1“枭龙”战斗机。^[21]

2007年11月，俄军事技术合作局发言人表示允许中国向巴基斯坦、埃及、尼日利亚、孟加拉、沙特和阿尔及利亚转售RD-93发动机，除此之外，黎巴嫩、缅甸、伊朗和斯里兰卡也表达了购买FC-1战斗机的意愿。^[14]2014年11月，俄罗斯之声报道，据俄罗斯国防出口公司负责人科尔涅夫透露，中国第五代战斗机中国FC-31战斗机^[注4]将安装RD-93发动机，并将向第三国出口这种战斗机。^[22]同年，中国FC-31战斗机^[注4]的验证机搭载了RD-93发动机在中国国际航空航天博览会（China International Aviation & Aerospace Exhibition）上亮相^[注5]。^[23]截至2022年，俄罗斯已累计交付157台RD-93发动机，其中117台已交付巴基斯坦，40台交付中国，均安装在FC-1“枭龙”战斗机上。^[4]

2008年，克里莫夫设计公司基于RD-93发动机开始研发RD-93MA发动机。^[13][9]RD-93MA发动机进一步提升了性能，包括改进了发动机运行特性、提升了发动机热力学参数、改进了风扇设计、升级了发动机自动控制系统、主引擎的资源利用率和推力有了显著提高、提供了发动机空中停车时的应急发动机紧急启动模式，并实现了紧急燃油排放功能，RD-93MA发动机的推力预计为91.1千牛，而RD-93的推力为81.4千牛，发动机功率提升显著，这将有助于JF-17/FC-1战斗机携带更多的武器并能提供更高的速度飞行。^[26]

涡扇-13发动机，正式编号为FWS-13，是一款由中国航发贵州黎阳航空发动机有限公司^[注6]设计生产的中等推力军用涡轮风扇航空发动机，代号“泰山”（曾被命名为“天山”），该发动机是在俄国RD-93发动机的基础上进行改进得到的低涵道比（旁通风扇与涡轮轴心的比值）发动机，主要用于取代中国FC 1“枭龙”战斗机所使用的俄罗斯RD-93发动机。其计划的改型WS-13A是一款高涵道比的涡扇发动机，预计主要用于装备ARJ21客机等。另一款改型则用于中国FC-31战斗机^[注4]，涡扇13引擎总长4.14 米、最大外直径1.02米，单具重量1135千克，最大推力86.37千牛顿（kN），2021年中国航空工业集团旗下航空动力部门表示生产线已通过验收，准备生产。^[10][27]

RD-93发动机作为RD-33的衍生型号，性能参数与RD-33相同。^[5][1][6]

参数数值类型加力涡扇发动机长度4,229 毫米（166.50 英寸）直径1,040 毫米（40.94 英寸）干重1,055 千克（2,326 磅）压缩机2 轴流式，4 个低压级，9 个高压级燃烧器环形燃烧器涡轮机单级高压，单级低压最大推力干推力 50.0 kN （11,230 lbf），加力推力 81.3 kN （18,285 lbf）总压比21:1涵道比0.49空气流量75.5 千克/秒 （166.5 磅/秒）涡轮入口温度1,407 °C （1,680 K; 2,565 °F）燃料消耗率干重 75 kg/（kN·h） （0.77 lb/（lbf·h）），干重 188.1 kg/（kN·h） （1.85 lb/（lbf·h））推重比4.82（干燃）、7.9（加力）预期寿命4,000 小时参考资料^[5][6]

2014年，搭载RD-93发动机的中国FC-31战斗机^[注4]的验证机在中国国际航空航天博览会上亮相，在表演时被观察到有黑烟排放。^[23][6]