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“卡弗里”发动机：将发展为无人机动力

印度本国的航空发动机研发始于1986年，最初计划研制中等推力的“卡弗里”涡轮喷气发动机，作为国产LCA“光辉”战斗机的装机发动机，研制工作由印度燃气涡轮研究局负责。但由于航空材料等技术十分薄弱以及缺乏发动机设计和研发经验，“卡弗里”发动机的研发进度十分缓慢，直到2001年才进行了试验台试车。随后的十年里，印度科研人员在俄罗斯和法国方面的帮助下对“卡弗里”发动机进行了多次重大技术改进，发动机在俄罗斯格罗莫夫试飞院的伊尔-76发动机试验平台上进行了60个小时的试飞，但该机在较恶劣工况下可靠性和寿命均无法达到战斗机使用要求。为此，印度空军不得不从美国进口通用电气公司的F404中等推力发动机，以保证LCA的研制进度不受发动机短板的影响。

“卡弗里”发动机是印度各种防务展上的“常客”，虽然技术发展坎坷，但印度仍计划将其作为战略无人机的动力装置，继续发展应用下去

美国G E公司的F414型中等推力先进涡扇发动机，它已被印度方面选定替换“卡弗里”安装在“光辉”改进型战斗机上，此外，目前GE的F404发动机，已安装在“光辉”基本型战斗机上

除了研制缓慢、技术问题多以外，限制“卡弗里”大规模使用的另一个问题是它的推力不足，“卡弗里”目前的试车最大推力仅为7137千克，明显小于现有的几款典型中等推力发动机（如F404、R D-33等），而据科研人员估算，“卡弗里”的推力必须达到9吨以上，才能有效满足LCA的各项飞行指标。同时，“卡弗里”的发动机结构设计也明显落后于时代，压气机级数过多，燃烧室设计不尽合理，导致“卡弗里”发动机重量超重，使得整机推重比较低，仅为6一级，明显不符合第三代战斗机发动机推重比要求（推重比为8一级）。

在2012印度防务展上，印度国防部长安东尼明确表示，鉴于“卡弗里”发动机经过长达20余年的发展仍未能解决部分关键子系统的技术难题，政府将停止该项目的研发工作，不再向其拨款。LCA“光辉”改进型战斗机未来将确定使用GE公司的F414-GE-INS6发动机。

虽然“卡弗里”作为LCA战斗机装机发动机的研发项目已经停止，但由于印度燃气涡轮研究局在发动机研发过程中积累了技术和经验，培养出了一支年轻的技术队伍，因此为了保留技术队伍，充分发掘和利用“卡弗里”的研发成果，“卡弗里”项目本身并未完全终止。印度军方计划以“卡弗里”发动机核心机为基础，研发舰用燃气轮机、无人机发动机甚至是主战坦克燃气轮机发动机，解决印度国产舰艇、大型无人机和坦克装甲车辆的动力问题。

据分析，“卡弗里”作为无人机动力装置有三个优势。第一，现代先进高空长航时无人机正在向大型化、察打一体方向发展，最大起飞重量超过10吨，传统的无人机动力装置多由推力3吨级的小型航发充任，要推动大型无人机有些力不从心，“卡弗里”推力高达7吨，非常适用于“全球鹰”级别的战略无人战斗机，有利于其携载更多燃料和武器，提高航程和作战能力。第二，“卡弗里”发动机可用性差，主要是在战斗机恶劣工况条件下零部件容易出现问题。而无人机飞行平稳，不会像战斗机那样频繁加速减速或者进行大迎角机动，“卡弗里”还是可以其满足工作要求的。同时，“卡弗里”如果作为无人机发动机，肯定会去掉加力功能，去掉故障频发的加力燃烧室也有利于提高“卡弗里”发动机的可靠性。第三，由于大型无人机可执行敏感的战略任务，美国等国一直向非盟国限制战略大型无人机发动机装置和技术出口，“卡弗里”作为国产发动机，可以自给自足，未来即便印度遭受技术制裁，也不会影响战略无人机队的战斗力。

与法国斯奈克玛公司共同研发9吨级第四代发动机

2012印度防务展上的另一个亮点，就是在“卡弗里”项目终止后，印度国防部、空军和法国赛峰集团斯奈克玛发动机公司签订了全面合作协议，宣布共同研发最大推力为9176千克，推重比10一级的第四代中等推力发动机，用于印度国产第四代战斗机AMCA。

印度之所以选择与斯奈克玛合作，是因为意识到“卡弗里”发动机之所以研制过程坎坷，是因为印度缺乏研发和制造先进第三代、第四代军用小涵道比发动机的经验和相关技术，在自研困难重重的情况下，只有通过技术引进的办法来突破技术难点，获得关键技术。而法国斯奈克玛公司也希望通过与印度的合作实现M88发动机的技术出口，获得经济效益。从这点看，两者可谓一拍即合。从印度防务展上公布的消息看，斯奈克玛主要向印度方面转让三个关键技术，即单晶叶片技术、整体涡轮叶盘加工技术和先进发动机焊接技术。

“卡弗里”发动机的压气机和风扇叶盘，因这些部件的制造和材料技术发展水平较低，限制了“卡弗里”发动机燃烧温度的提高和推力的增大，使得“卡弗里”最终无法满足“光辉”轻型战斗机的装机需求

第一，斯奈克玛公司将向印度国防冶金研究实验室转让涡轮单晶叶片铸造和冷却技术的专利和资料。我们知道，要提高发动机的推力和推重比，最有效的方式是提高涡轮前燃温度，燃烧温度越高，发动机能提供的能量和推力就越大。像美国第四代发动机F119-PW-100，其涡轮前燃温度已经超过1950度，但传统金属涡轮叶片根本无法承受如此之高的温度，会发生蠕变或断裂。“卡弗里”发动机在试验中之所以无法将推力从7吨提高到9吨，最大原因就在于其传统金属叶片限制了涡轮前燃温度的进一步提高。而世界先进发动机，现在一般都通过采用涡轮单晶叶片来解决这一问题，所谓涡轮单晶叶片，是指涡轮铸件整体由单晶晶粒组成，由于它具有单向性，热稳定性和较好的热强度很好，因此能大大提高合金强度和使用温度，用单晶材料铸造的涡轮，其耐受温度可比传统叶片提高300度以上。

除此之外，单晶叶片的冷却技术也非常重要，因为即便采用单晶叶片，要实现发动机大推力所需的涡轮进口温度仍然大大超过了材料强度容许的工作温度，这就要求涡轮叶片要有良好的冷却系统。现在世界典型先进发动机多采用气膜冷却技术，即通过在涡轮叶片表面进行排气来实现冷却涡轮的目的。目前，单晶叶片铸造及冷却技术已成为新一代先进发动机的标志技术，斯奈克玛将把“阵风”战斗机装机发动机M88的相关技术与印方分享，提高印度自主研发高性能发动机的能力。

第二，整体涡轮叶盘加工技术。斯奈克玛公司技术人员表示将与印度斯坦航空工业公司(HAL)共同研发制造印度第四代发动机的整体涡轮叶盘。与传统叶盘相比，整体叶盘将叶片和盘通过先进的工艺制成一体，省去常规叶盘的相应连接部件，使结构大大简化，一方面增加了叶盘结构强度，另一方面叶盘重量也减轻了一半，有利于提高发动机的推重比。

第三，电子束和离子束加工焊接技术。在制造“卡弗里”发动机过程中，印度科研人员发现传统的加工焊接手段公差大，精密度低，使得发动机质量难以保证。而斯奈克玛公司使用的电子束焊接加工技术精密度很高，加工公差小，自动化程度高。同时离子束焊接技术还能在叶片表面形成一层高密度等离子金属涂层沉积，该涂层还能有效提高发动机叶片的强度和耐热性。

印度斯坦航空工业公司的技术人员在印度防务展上表示，通过与斯奈克玛的合作，印度方面将真正掌握先进发动机的设计和制造方法，印方计划在2017年完成9吨级推力先进发动机的研制，为印度第四代AMCA战斗机的研发做好充足准备。

法国斯奈克玛公司将与印度本土科研机构联手研制9吨级新型第四代发动机，据介绍斯奈克玛将把M88-2型发动机上的许多尖端技术，如整体叶盘、激光焊接和单晶叶片铸造等技术转让给印度方面，全面提升其发动机研发制造水平。图为斯奈克玛M88-2型发动机

由于国内缺乏相关的一整套发动机试验设备，“卡弗里”发动机是拿到俄罗斯去，使用俄罗斯的伊尔-76发动机试验平台进行试飞的，预计在未来新一代中推的研发过程中，斯奈克玛也将与印度方面展开相关的发动机试验

结语

航空发动机被誉为“现代航空工业皇冠上的明珠”，印度利用其良好的外部政治环境大力引进吸收先进航空发动机技术，其国产发动机研发将迎来一个飞跃发展时期，相信不久的将来使用“印度心”的新一代战斗机就将在南亚的天空翱翔。