讲武谈兵|中国国产武器的可靠性求索:发动机之痛

澎湃新闻特约撰稿 黄国志

2016-04-11 10:49 来源:澎湃新闻

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2015年9月3日,中国北京,纪念中国人民抗日战争暨世界反法西斯战争胜利70周年阅兵式。 99A式主战坦克缓缓驶过北京天安门广场。 东方IC 资料图
上期“讲武谈兵”讨论了俄罗斯T-90坦克对我主动防护系统的启示(参见澎湃防务3月28日文章《讲武谈兵|T-90坦克在叙被击中,对我主动防护系统的启示》),本期集中讨论下99A主战坦克等国产武器的可靠性建设之路。
今年3月初,央视《大家》栏目播出了中国兵器工业集团公司首席专家、99A主战坦克总师毛明的采访专辑。在片尾,毛明语重心长地说:“我有一个愿望,特别渴望在我手上把我们99A主战坦克的可靠性再进一步地提升,达到世界先进水平。这样我们就可以完全很自豪地讲,99A主战坦克名副其实地不仅性能是世界一流的,可靠性也是世界一流的。”
此前在接受《科技日报》采访时,毛明坦言99A主战坦克可靠性比较差,不皮实。“平均故障间隔里程是衡量坦克可靠性的一项重要指标,世界上先进水平的坦克平均240-260公里才会出现诸如掉一颗螺钉类的非致命故障,但目前99A主战坦克还达不到这个水平,问题集中在漏油漏水、插头松动上。”这一可靠性问题的解决有点难度,核心还是和我国工业基础薄弱有关。“我们的目标是到2017年实现可靠性大幅提升,达到世界先进水平。”他说。
以上毛明的话使得我们不得不对国产武器在未来战场上的实战表现,做出更冷静的思考。
155毫米牵引加榴炮
尖角与倒角差之毫厘
判断一个人究竟是军工业内的专家还是徒有虚名的“砖家”,可靠性是最好的试金石。
事实上,真正了解中国军工行业的人都知道,各大军工集团开得最多的工作会议就是关于装备质量和可靠性的。对于时刻准备“能打仗、打胜仗”的中国人民解放军来说,装备的质量和可靠性永远是第一位的,在此基础上才能进一步谈性能和造价。如果装备可靠性无法保证,再好的性能、再低的造价也是浮云。这就好比一辆劳斯莱斯或玛莎拉蒂豪车,即便它是纯手工打造、镶满了黄金钻石,但如果开不了几公里就抛锚,那么我们仍认为是烂车。
既然武器装备的可靠性问题如此重要,军方和军工行业也对其非常重视,却为何一直无法彻底解决。其实,除了毛明所说的工业基础薄弱外,可靠性问题的复杂程度也是关键因素之一。
就提高武器装备的性能而言,可以采取很多成熟、可借鉴的办法,或者在此基础上开创新的思路;如果想降低武器装备的造价,办法同样也很多。但是,如果要彻底解决一种武器装备的可靠性问题,其复杂程度是惊人的,往往没有规律可循,只有进行全面细致的排查。具体来讲,武器装备的可靠性涉及从设计到材料、工艺、使用、维护保障等各个方面,甚至某个螺栓和轴承的失效、一条细微裂纹的产生或者技术工人的某种加工习惯,都会酿成无法预知的严重后果。
举例而言,上世纪80年代中期,兵器工业当时正在全力攻关引进技术的155毫米牵引加榴炮的国产化研制,力争早日设计定型。然而,当155毫米加榴炮的国产化精样炮进行综合摸底试验时,在射击中出现了复进系统的可靠性问题——炮身复进速度过快、冲击力过大,导致炮闩严重受损,无法继续射击。如这一问题不解决,国产155毫米牵引加榴炮将不可能完成设计定型,也就谈不上此后让国人引以为傲的庞大的国产外贸155毫米加榴炮家族以及PLZ-05系列自行加榴炮了。
因此,兵器工业的专家和技术人员当时立刻展开了对火炮的全面排查,一个一个零部件过关,首先查炮闩,没发现问题,再查驻退机和复进机,没发现问题,最后甚至把驻退液也换为国外原品。结果,在零部件都没有查出问题的情况下,炮身复进过快问题依然存在。
无奈之下,兵器工业专家们提出再次全面细致地吃透、消化外方提供的图纸资料。过程中,当专家们在查阅复进机图纸时,突然发现了一个名为调节阀的零件。因为外方在这个长度只有140毫米、直径80毫米的零件边缘位置上特别注明了“尖角”字样,这个细节一下子引起了专家们的注意。
熟悉我国机械加工的读者应该都知道,针对比较尖锐的零件边缘,工艺员在编制工艺规范和流程时都会习惯性地加一个1毫米左右的倒角。甚至老技术工人带徒弟时,也会把这一条不成文的习惯传承下去,哪怕图纸上并没有注明要加工倒角。一般是加工完成后,老师傅将零件尖锐的边缘处往车床锋利的车刀上轻轻一靠,一个完美的倒角就出来了,其技术之娴熟往往令徒弟赞叹不已。但是,外方既然如此显眼地标明此处必须是尖角,必然有其中的道理,如果再按照加工习惯做出倒角,那么很可能就是导致复进过快的原因所在。
果然,当专家们拿到零件实物跟图纸比较时,发现它们都被加工出了大小不一的倒角(用时下流行的话说,专家心头瞬间奔过一万头羊驼)。经过对这个零件的反向设计推理,专家们认为外方之所以特别强调尖角,是因为要对流过此处的复进液产生一定的阻力。然而,当原本的尖角被加工为倒角后,复进液流动阻力减小,最终导致复进过快问题的出现。为了验证这一结论,专家们要求工人师傅严格按照外方原版图纸进行零件加工,并特别注明保留尖角。当新加工的零件安装到火炮上试验时,果然复进过快问题彻底消失,综合摸底试验顺利完成。
歼-8Ⅲ
国产发动机的艰难前行
与155毫米加榴炮相比,几乎在同时代研制的另一型国产武器则完全成了可靠性问题的牺牲品,这就是至今仍被不少人所怀念和惋惜的歼-8Ⅲ战斗机。
上世纪80年代末美国单方面终止与中国合作的“八二工程”后,航空工业希望能够主要依靠自身的力量实现歼-8Ⅱ战斗机的“脱胎换骨”,为中国人争一口气,这就是后来的歼-8Ⅲ,也称为歼-8C。此举得到了国家领导人和军方的全力支持:中央将歼-8Ⅲ列为国家重点型号,在十分困难的情况下为其拨款;军方则将该机作为2000年前应对局部战争的主力机型,要求其综合作战性能超过“幻影”2000,并且具备与F-16抗衡的能力。
为了实现军方提出的目标,航空工业制定了雄心勃勃的歼-8Ⅲ改进方案,包括换装先进的数字式综合火控系统和国内自行研制的WP-14“昆仑”涡喷发动机,并具有空中受油和自卫电子对抗能力,可发射中距拦射空空导弹,使用过载提升至8等等。
歼-8Ⅲ的01号原型机于1993年12月12日成功首飞,初步完成了“争三保四”的目标。而歼-8Ⅲ的最终目标是“争六保七”,即争取1996年完成设计定型,最晚不超过1997年。但是,歼-8Ⅲ当时计划采用的大量先进机载设备却远远达不到实用要求。如果说火控系统的不成熟只是拖延了歼-8Ⅲ的研制进度的话,那么WP-14“昆仑”涡喷发动机迟迟难以解决的可靠性问题,则最终演化为整个项目下马的死穴(当时,歼-8Ⅲ常务副总师杨凤田已经意识到了发动机不可靠的问题,因此提出希望能够将技术更加成熟但性能稍差的WP-13作为备用发动机)。
在01架原型机首飞后的1994年,WP-14在装机使用过程中暴露出大量可靠性问题,包括发动机多出渗漏燃油,甚至在地面试车过程中发现有火舌或冒烟痕迹、滑油消耗量大、发动机壁温高、放气带漏气等等。由于WP-14不断返厂修理,导致整个1994年01架原型机才飞了4个起落。此后,1994年12月30日,03架原型机实现首飞,算是较为完满地完成了“争三保四”任务。
在火控系统、发动机等配套设备并行研制的磕磕绊绊中,歼-8Ⅲ项目艰难地向着“争六保七”的目标前行:1995年10月31日,01架原型机转场至陕西阎良试飞院;同年12月17日,04架全状态原型机首飞成功;1996年9月23日,03架原型机也转场至试飞院,与01架一同进行试飞任务。按照这个进度,“争六保七”的目标还是有希望达到的。
但是,噩运却接连降临到歼-8Ⅲ项目头上:1997年1月24日,空军试飞员黎庭光驾驶04架原型机准备由沈阳转场至阎良试飞院。但是,试飞院机场的能见度只有约3公里,黎庭光由于错过了备降机场,只好在地面指挥员的指示下勉强实施着陆。不料,飞机主起落架轮胎在跑道端头外21米处就接触地面了,在进入跑道之前,右主起落架因陷入到一条新挖的电缆沟内而折断。该机继续滑行了约500米后冲出跑道,机体严重受损,试飞员受轻伤。
04架原型机报废后,国家给航空工业拨款生产同状态的05架原型机,以便继续完成试飞任务,但是定型推后两年至1999年。1998年9月10日,05架原型机转场至试飞院,代替04架担任定型试飞任务。不料,一直埋藏的“地雷”——WP-14“昆仑”涡喷发动机的可靠性问题竟然就在这个关键时刻引爆了:1999年5月20日,05架原型机在试飞中左发动机突然起火,试飞员跳伞成功,飞机坠毁爆炸。
这起二等事故最终成为压垮骆驼脊背的最后一根稻草:当时刚成立不久的总装备部决定歼-8Ⅲ项目只要在2001年之前完成技术鉴定即可,不再要求进行设计定型,事实上等于宣告该机无缘服役了。另外,此时歼-11和歼-10两个三代机项目进行的都比较顺利,对于军方来说歼-8Ⅲ项目的地位已经可以被新机所取代了。
有意思的是,虽然主机项目下马了,但是WP-14“昆仑”涡喷发动机却依然顽强地活了下来并发展出多个改进型号。甚至在后期的试飞中,歼-8Ⅲ竟然只是作为WP-14的空中实验平台而存在,这在新中国航空发展史上也算是个奇迹了。
相比之下,同时期成飞研发的歼-10项目在发动机选择上做出了最为明智的决定,即先装备技术成熟、可靠性高的俄制AL-31FN大推力涡扇发动机,而不是非要等配套的WS-10“太行”涡扇发动机装机使用。
WS-9军用喷气发动机
可靠“废品”再现辉煌
那么,在众多国产军用喷气发动机中哪个型号的可靠性最出色,笔者认为当属仿制英国斯贝Mk202的WS-9。就可靠性而言,WS-9与WP-14几乎就是两个极端。这主要源于WS-9的原型斯贝Mk202的可靠性就非常高,其耗油率和寿命在同时代的军用发动机中也是翘楚。虽然WS-9的推重比只有6.55,加力推力9800daN,性能参数并不出色,但是正是因为其非常优秀的可靠性,成就了JH-7“飞豹”系列战斗轰炸机的荣耀。
在本世纪最初几年,正是WS-9国产化研制最为艰难的时刻。为了应急,航空工业以十分低廉的价格从英国购回大量已经退役的斯贝Mk202发动机整机和零备件。因为斯贝Mk202当年主要配装英国采购的美制F-4舰载战斗机,当“鬼怪”们陆续退役后,这些发动机和零备件也就几乎成了废品,罗罗公司也巴不得早点处理掉。航空工业对这些原装发动机和零备件进行筛选甄别,挑选其中全新或者堪用者用于翻新和总装,以便维持现役JH-7战斗轰炸机所用发动机的供应和后勤保障。
于是,就出现了这样一个奇特的场面:21世纪的先进战斗机却依然装备40年前就被淘汰的落后发动机服役。原因无他,斯贝Mk202的可靠性就是好。个中滋味,令人无限唏嘘。
(“讲武谈兵”是由现代兵器杂志社资深编辑黄国志为澎湃防务开设的个人专栏,以客观严谨的态度,辅以活泼精炼的语言,力图“破除防务迷雾”,为读者更好地认识我国与国外在装备技术上的差距提供参考和借鉴。每周一或二倾情奉献。)
责任编辑:庄晓丹澎湃新闻报料:4009-20-4009   澎湃新闻,未经授权不得转载
关键词 >> 中国国产武器,T-90坦克

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