(系列视频编辑中✍️) 俄🇷🇺 土星 AL-31 系列 涡扇发动机 Saturn AL-31

俄罗斯 “土星” AL-31 系列涡扇发动机，由苏联时期研发的动力装置，不仅撑起了 “苏霍伊” 系列战机的空中优势，更在特定阶段为中国战机的发展提供了重要支撑，其技术演进与应用历程极具研究价值。

“土星” AL-31 系列发动机（最初由 “留里卡” 设计局研发）是一款轴流式涡扇发动机，诞生于 20 世纪 70 年代的苏联，由当时的 “留里卡 – 土星” 设计局（现俄罗斯 “礼炮” 航空发动机联合体 （NPO Saturn））主导开发。最初，它被定位为推力 12.5 吨（122.6 千牛）级的动力装置，专门为 “苏霍伊” Su-27 远程空中优势战斗机量身打造。如今，该系列发动机已成为一个庞大的家族，不仅驱动着 Su-27 家族各型战机，还曾装备 “成都” J-10 多用途战斗机早期型号；在印度，印度斯坦航空有限公司 （HAL）还获得授权组装该发动机，用于装备本国的 “苏霍伊” Su-30MKI 战机。更值得关注的是，其改进型号还为俄罗斯第五代战机 “苏霍伊” Su-57，以及中国 “成都” J-20 早期型号提供了过渡动力支持。

从研发背景来看，20 世纪 70 年代，“留里卡” 设计局以 “产品 99”（izdeliye 99）为代号启动 AL-31 的设计工作。当时，研发核心目标是打造一款比传统涡喷发动机更省油、航程更远的 12.5 吨推力级涡扇发动机，以匹配苏联 “先进前线战斗机”（PFI）项目 —— 也就是后来 “苏霍伊” T-10 原型机（Su-27 前身）的动力需求。该发动机的首任总设计师是阿尔希普・M・留里卡，其去世后由维克托・M・切普金接任。不过，由于 1977 年 T-10 前两架原型机首飞时 AL-31 尚未成熟，这两架原型机暂时使用了改进后的 “留里卡” AL-21F3 涡喷发动机；直到第三架 T-10 原型机，才首次搭载 AL-31 发动机。随着 T-10 原型机不断改进为 T-10S（Su-27 量产型基础），战机气动外形和内部布局的调整也促使 AL-31 的变速箱改为顶置设计。1985 年，AL-31 完成国家测试，随后随 Su-27 正式列装苏联空军。该发动机的主要生产厂家包括俄罗斯乌法发动机工业联合体 （UMPO）和莫斯科 “礼炮” 航空发动机厂 （Salyut）。

苏联解体后，俄罗斯航空发动机领域的设计局与生产厂格局发生重组，“留里卡 – 土星” 最终与 “梁赞” 发动机厂合并为 “礼炮” 航空发动机联合体 （NPO Saturn），并与乌法发动机工业联合体 （UMPO）深度合作；而原 “礼炮” 航空发动机厂则成为独立实体。此后，“礼炮” 和 “土星” 两大阵营均围绕 AL-31 系列展开改进，但也因此引发了关于该发动机知识产权和对华销售 royalties（授权费）的激烈争议 —— 这一争议的核心背景之一，便是 “礼炮” 长期向中国供应 AL-31 改进型号，用于装备 J-10 和 J-20 早期型号。

在技术设计上，基础型号 AL-31F 采用双轴加力式涡扇布局，拥有 4 级低压压气机（风扇）和 9 级高压压气机，且高低压压气机分别由 1 级涡轮驱动。其总压比达到 23，涡轮前温度为 1392 摄氏度，涡轮叶片采用气膜冷却技术以提升耐高温性能。该发动机配备模拟式控制系统 KRD-99，能耐受进气道气流严重畸变的工况，最大干推力 7.8 吨，加力推力 12.5 吨。模块化设计是 AL-31F 的一大亮点，极大方便了维护与大修；在双发配置的 Su-27 战机上，左右两台发动机还可互换使用。不过，早期型号的可靠性存在短板，首翻期（MTBO）仅 100 小时，远低于 300 小时的设计目标；后续通过改进，首翻期逐步提升至 500 小时，总寿命达到 1500 小时；而 AL-31F Series 42 等进一步改进型号，更是将首翻期提升至 1000 小时，总寿命延长至 2000 小时。

值得一提的是，AL-31 系列还为中国国产航空发动机的发展提供了重要参考。中国沈阳黎明航空发动机集团在研发 “涡扇 – 10”（WS-10）系列发动机时，便借鉴了 AL-31 的技术 —— 早期 WS-10 甚至直接采用了 AL-31F 的控制系统。“礼炮” 航空发动机联合体 （ NPO Saturn ）总设计师维克托・M・切普金曾公开表示，WS-10 的研发参考了 AL-31 的维护技术文档；这一说法后来也得到了 中国航空工业集团公司 （ AVIC ）的间接证实。

在改进型号方面，AL-31 系列衍生出多个分支，涵盖推力矢量、高推力、长寿命等不同技术方向，其中不少型号与中外主流战机密切相关。

首先是推力矢量型号，最具代表性的是 AL-37FU 和 AL-31FP。AL-37FU 是为改进型 Su-27M（后改称 Su-37）研发的实验性推力矢量型号，加力推力提升至 14.5 吨，其矢量喷管可在垂直面内同步偏转 ±15°（用于俯仰控制）或差动偏转（用于滚转控制）。不过，由于该发动机寿命到期，唯一的 Su-37 原型机后来换装了普通 AL-31F，直至 2002 年坠毁。而 AL-31FP 则是量产型推力矢量发动机，主要用于印度 “苏霍伊” Su-30MKI、马来西亚 “苏霍伊” Su-30MKM，以及俄罗斯空天军 “苏霍伊” Su-30SM 等战机。虽然其加力推力仍为 12.5 吨，但矢量喷管最大偏转角度达 ±15°，偏转速度 30°/ 秒，且通过喷管轴线倾斜设计，可实现差动偏转以产生滚转和偏航力矩，更适应多用途作战需求。该型号喷管首翻期 500 小时，发动机首翻期 1000 小时，总寿命 2000 小时，除乌法发动机工业联合体 （UMPO）生产外，印度斯坦航空有限公司 （HAL）也在 “深度技术转让” 协议下于科拉普特工厂进行组装。

其次是 “礼炮” 厂主导的高推力改进型号，这一系列与中国战机关联最为紧密。其中，AL-31FN 是专门为 “成都” J-10 研发的型号，核心改进是将变速箱从顶置改为底置，以适配 J-10 的机身布局，加力推力小幅提升至 12.7 吨；后续改进的 AL-31FN Series 3（第三批次），加力推力进一步增至 13.7 吨，总寿命延长 250 小时，主要装备 “成都” J-10B 等改进型号。不过，随着中国国产 “涡扇 – 10A”（WS-10A）发动机成熟，后期 J-10 量产型号已逐步换装国产动力。

更关键的是 AL-31FM1 和 AL-31FM2 型号：AL-31FM1（又称 AL-31F Series 42）采用更大直径的 KND-924-4 风扇（直径从基础型 905 毫米增至 924 毫米），进气流量提升 6%，同时改进核心机以提高涡轮前温度，并升级控制系统，加力推力达 13.5 吨，首翻期 1000 小时，总寿命 2000 小时，2006 年完成俄罗斯国家测试后，主要装备 “苏霍伊” Su-27SM、Su-30M2、Su-34 等俄军主力战机；而 AL-31FM2 则是在 FM1 基础上的进一步升级，通过优化风扇气动设计提升压比，改进燃烧室和涡轮叶片的气动布局与冷却系统以耐受更高温度，还配备了带液压机械备份的全权限数字式发动机控制系统 （FADEC）。其全工况推力提升 9%，加力推力达 14.5 吨，首翻期 1000 小时，总寿命延长至 3000 小时 —— 这款发动机正是 “成都” J-10 早期量产型号的过渡动力装置，直至后期 J-10 逐步换装国产 “涡扇 – 10C”（WS-10C）发动机。此外，“礼炮” 还曾提出 AL-31FM3 改进方案，计划采用 3 级风扇（KND-924-3）进一步提升压比，并通过核心机改进将涡轮前温度提高 150 摄氏度，加力推力目标达 15 吨，曾计划用于 “苏霍伊” T-50（Su-57 前身）原型机，但最终俄罗斯选择了 “土星” 的 AL-41F1 发动机，该方案未能落地。

另一边，“土星” 主导的改进型号则聚焦第五代战机需求，代表型号为 AL-41F-1（“产品 117”，izdeliye 117）和 AL-41F-1S（“产品 117S”，izdeliye 117S）。20 世纪 90 年代，由于俄罗斯 “米格” 1.42/1.44 第五代战机项目停滞，军方启动 “未来前线航空系统”（PAK FA）项目，寻求更经济的第五代战机方案。“土星” 基于 AL-31F 架构，研发了 “产品 117”（AL-41F1）发动机 —— 虽然整体结构仍为 4 级低压压气机、9 级高压压气机和 1 级高低压涡轮，但 80% 零部件为全新设计，并融入了原 AL-41F（为米格 1.44 研发）的先进技术。其风扇直径增至 932 毫米，配备推力矢量喷管（技术源自 AL-31FP）和与战机飞控系统深度集成的数字式控制系统 （FADEC），干推力 9 吨，加力推力 14.5 吨，应急加力推力 15 吨，干重约 1600 千克。该发动机使 Su-57 具备了 1.3 马赫的超音速巡航能力（无需开启加力），2019 年完成国家测试后投入量产，成为 Su-57 初期量产型的动力，其无加力型号还用于 “苏霍伊” S-70 “猎人” 无人作战航空器 （UCAV）。

而 AL-41F-1S（“产品 117S”）则是 “土星” 为 “苏霍伊” Su-35（原 Su-35BM）研发的简化版，核心区别是发动机控制系统独立于战机飞控（而非深度集成），干推力 8.8 吨，加力推力 14 吨，应急加力推力 14.5 吨，风扇直径同样为 932 毫米，涡轮前温度进一步提升，干重 1604 千克，总寿命 4000 小时，首翻期 1000-1500 小时。2008 年 2 月，该发动机首次在 Su-35BM 原型机上试飞，2010 年 8 月由 乌法发动机工业联合体 （ UMPO ）开始量产，除装备 Su-35S 外，还用于 “苏霍伊” Su-30SM2 的升级改造，以实现与 Su-35S 的动力系统统一。

从技术参数与应用场景来看，AL-31 系列各型号针对不同战机需求形成了清晰的定位：基础型 AL-31F 是 Su-27 家族的 “起点动力”，推力矢量型号 AL-31FP 支撑了 Su-30 系列多用途战机的机动性优势，“礼炮” 改进的 AL-31FN/FM2 为 J-10、J-20 早期型号提供了可靠过渡，而 “土星” 的 AL-41F1/117S 则成为俄罗斯第五代战机和高端四代半战机的核心动力。

综合来看，“土星” AL-31 系列发动机不仅是苏联 / 俄罗斯军用航空发动机技术的标志性成果，其在中国战机发展的特定阶段也扮演了重要角色 —— 既解决了 J-10、J-20 早期型号的 “动力刚需”，也为国产 “涡扇 – 10” 系列的成熟提供了技术参考。如今，随着中国国产航空发动机技术的突破，J-10、J-20 已逐步换装 “涡扇 – 10” 系列改进型号，而 AL-31 系列则仍在俄罗斯及多个国家的战机上继续服役，其长达半个世纪的技术演进与应用历程，堪称全球军用航空发动机领域的 “常青树”。