第五代航空發動機

航空航天發動機作為新時代科學技術極具特色的創造之一，以她為代表的先進生產力的出現改變了以往人民生活以及戰爭形態，極大的提高了人們的生活水平。航空航天發動機是典型的軍民兩用產品，可以廣泛的應用在運輸、巡邏、旅遊、救護、通信、拍攝等多個領域。

世界三大航空發動機巨頭: 普惠、GE、羅羅。美俄歐把發動機產業作為戰略產業，國家大力支持，產品不斷更新，技術不斷提高。組建航發集團、發展航空發動機技術不僅是因為強烈的國家戰略需求，而且還因為航空發動機本身具有重要的戰略價值，能夠在航發領域實現富國強軍戰略目標的高度統一。

一方面，航空發動機技術的輻射帶動效應明顯。航空發動機研製生產涉及機械、材料、電子、信息等諸多行業，對科技進步、經濟發展具有巨大帶動作用和產業輻射效應。經濟專家表示：“美國的民用飛機銷售額每增加1%，美國的國民經濟生產總值增加0.744%。”雖然並非發動機直接拉動產生的經濟價值，但作為飛機的核心部件，上述數據具有參考價值。據統計，按照產品單位重量創造的價值計算，如果以船舶為基準數1，那麼汽車為9、電視機為50、大型噴氣飛機為800，而航空發動機則高達1400，經濟價值十分突出。

另一方面徠，航空發動機技術的軍民通用性較強。航空發動機技術具有鮮明的軍民兩用特性，不僅表軍、民用航空發動機在大部分技術上互通互聯，而且預警機、加油機、反潛巡邏機等軍用特種戰機的最優改裝平台始終都是民航飛機而不是軍用大型運輸機，例如改裝自波音707客機的美國E-3預警機無論在航程、性能上都優於改裝自伊爾-76的俄羅斯A-50預警機。可以預見的是，航發技術的突破將帶來國防安全指數的顯著提升。

另外，航空發動機的研製成功能夠顯著提升國際地位。由於研製難度太大，世界上真正具備獨立設計生產航發的國家只有英美俄，以售賣航空發動機的方式控制別國航空體系進而延伸本國政治影響力的手段已成為戰略力量投射的重要途徑。美國通過售賣武器使購買國在國防建設上對其產生依賴，進而在該國甚至該地區增強影響力就是最好的例子。對於我國來說，打破壟斷，重塑國際航空產業格局是當務之急。

顯然，航空發動機雖不輸出火力，但卻是具備戰略威懾和戰略投射能力的另類戰略武器。

航空發動機被稱為戰機的“心臟”。發展戰機，必須同步發展相應的發動機，因此航空發動機的划代也基本與戰機划代同步。美、俄等國在發展第六代戰機的同時已經著手研發第六代航空發動機。與國際上對戰機的代際劃分有著相對一致的標準不同，航空發動機的代際區分並沒有公認標準，那麼航空發動機是如何划代的?

燃氣渦輪航空發動機以渦輪噴氣發動機為起點，開啟了航空發動機的噴氣時代。隨著技術的發展和進步，渦輪噴氣發動機衍生出渦輪風扇發動機、渦輪螺旋槳發動機、渦輪軸發動機和槳扇發動機等。其中渦輪風扇發動機(簡稱渦扇發動機)在軍用戰鬥機配置的發動機領域內佔主導地位。

渦扇發動機的特徵參數有推力、耗油率、涵道比和推重比等，其中推重比為發動機推力和重量的比值，被作為軍用渦扇發動機技術划代的標準。

關於戰鬥機的划代，有“四代”和“五代”兩種方法。“四代”法以世界上第一批實用的超聲速戰鬥機（典型機型是美國的F-100和蘇聯的米格-19）為第一代，即“超聲速戰鬥機”划代法，也是除俄羅斯以外各國普遍採用的划代法。俄羅斯把戰鬥機劃為“五代”，區別在於把“四代”法中的第二代分成了兩代，即把變后掠翼戰鬥機米格-23單獨列為一代。

不過在2006年，美國洛克希德·馬丁公司又提出“新五代”的概念，后經美國軍事史專家、航空航天博物館前館長沃爾特·博伊恩的系統闡述（2008年發表於美國《空軍》雜誌），成為一種新划代法。這種划代法把最早出現的噴氣式戰鬥機列為第一代，把高亞聲速后掠翼戰鬥機列為第二代，把低超聲速戰鬥機和Ma2一級的戰鬥機都列入第三代。這種划代法可以說是“噴氣式戰鬥機”划代法。

因此，從2008年以來，美、俄都採用了“五代說”。形式上，美國和西方向俄羅斯“五代說”趨同，實際上各自的划代仍有較大差異。差異主要出對早期機型的“代”的認定上，而對現役先進機型的“代”的認定基本一致。

我國在正式場合和官方文件中，繼續使用“四代說”。但在科技界和媒體上，已經越來越多地使用“五代說”，特別是在描述當今先進機型和未來更新一代時，頻繁出現第五代，第六代的字眼。

下面先簡要介紹下歐美的“五代”劃分方法：

軍用渦扇發動機的涵道比較小，第一代航空發動機出20世紀50年代，以英國的康維發動機、美國的JT3D發動機為代表，推重比在2左右；

第二代航空發動機出20世紀60年代，以英國的斯貝MK202和美國的TF30發動機為代表，推重比在5左右。

第三代航空發動機出20世紀70～80年代，以美國的F100、F110、F404，歐洲的RBl99、M88-3，蘇聯的RD-33和AL-31F發動機為代表，推重比在8左右。其中美國的F100裝備了F-15戰鬥機，F110裝備了F-16戰鬥機，F404裝備了F-18戰鬥機，RBl99裝備了“狂風”戰鬥機，蘇聯的RD---33裝備了米格29戰鬥機，AL-31F裝備了蘇-27戰鬥機。

20世紀90年代出現的第四代航空發動機是以美國的F119和歐洲的EJ200發動機為代表，推重比在10以上，其中F119裝備了F-22戰鬥機，EJ200裝備了“颱風”戰鬥機。

到了21世紀初，第五代航空發動機出現，以美國的F135發動機和英、美聯合研製的F136發動機為代表，推重比為12～13，其中F135發動機裝備在F-35 戰鬥機上。2010年以後，依靠其強大的技術研發能力，美國已經開展第六代航空發動機的研發，預計推重比將達到20以上，已取得了階段性成果，而第七代航空發動機也已經開始預研。中國發動機研製是生產一代、研製一代、預研一代、探索一代。中國發動機研製的技術目標時間表已經排到了2030年。

俄羅斯第五代航空發動機最早可追溯至20世紀80年代中期NPO-Saturn（“留里卡一土星”科研生產聯合體）為MFI（多用途前線戰鬥機）計劃發展的AL-41F發動機，而用於雅克-141垂直起降戰機的R-179M也具備第五代技術。不過，僅AL-41F勉強發展至備產的程度。AL-41F軍用推力與加力推力分別達12000與17700千克力，推重比10，旁通比0.2～0.3，渦輪前溫度1800～1900K（比AL-31F高250度）。在蘇聯解體初期，AL-41F已達到設計指標並完成官方試驗，至1998年最大推力已增至20000千克力，推重比達11.1。

支節橫生的第五代發動機

AL-41F於1994年便裝設於米格1 44（izdeliyel 44）上計劃試飛，但因經費不足直至2000年2月29日才首飛，4月27日第二次試飛，之後便再無公開飛行記錄。從那時起，NPO-Saturn便有了以AL-41F技術改造AL-31F以用於舊戰機的計劃。另一方面，2000年普京當選總統后俄羅斯醞釀重啟第五代戰機發展計劃，此時的五代戰機已是體形與噸位均小於MFI的SFI（中型前線戰鬥機），需要比AL-41F更小更輕的發動機。此外，也確定五代發動機將延後數年服役，屆時AL-41F的技術早已落伍，因此無論如何都不可能沿用已發展好的AL-41F，計劃幾乎要推翻重來。

至此，五代發動機的發展進度日益明朗：先以AL-41F的技術用於尺寸稍小的AL-31F成為推重比10的AL-41F1系列，用於蘇-35BM等3++代戰機以及第五代戰機PAK-FA（T-50）原型機與初始量產型。而後再以積累的技術發展第二階段五代發動機（型號未定，部分資料暫稱為AL-41F2），推重比12～12.5（2004年數據，2年後有文獻指出為14～15），用於T-50量產型。因此，這個五代發動機雖然仍稱為AL-41F但只能算是傳承AL-41F的經驗而全新發展的發動機。

AL-41F2 -開始就被內定為T-50的“心臟”，不過在其發展過程中卻旁生枝節。主導計劃的NPO-Saturn依據蘇聯習慣分配工作：研發者專管研發，工廠專責生產，並因此導致AL-31F的兩大量產工廠之一的MMPP Salyut（莫斯科禮炮機械製造生產公司）被排除在研發計劃之外而僅被賦予製造工作，雖然該廠已於1 999年成立了自己的設計局。MMPP Salyut在爭取研發未果后自行啟動AL-31F-M系列改進計劃，搶攻蘇-27SM等改型戰機市場。該計劃進展迅速且營銷積極，特別是後來技術水平直逼NPO-Saturn的117計劃，最終引起軍方關注。俄空軍於是在2007年宣布，五代量產型發動機將由NPO-Saturn與MMPP Salyut競標。而MMPP Salyut更於2007年在總統命令下晉陞為股份公司，彷佛與NPO-Saturn形成“一官（MMPP Salyut）-民（NPO-Saturn）”對抗的局面。當時競爭雙方除在技術方面競爭外，也在媒體上展開“文宣戰”。參與NPO-Saturn計劃的眾廠家認為，五代發動機已非單打獨鬥所能完成，即使美國的F-135也已是集體計劃，而該團隊成員多有自己的科研中心。相比之下，MMPPSalyut只能靠TsIAM（中央航空發動機研究院）協助，因此難以研製出真正的第五代發動機。MMPP Salyut則認為自身擁有AL-31F各系列生產與優化的經驗，並指出自家的AL-31F-M1已通過國家級試驗，而對手卻已多年未有通過國家級試驗的產品。

NPO-Saturn的計劃多年來進展緩慢的一個主要原因是公司體制問題。其為民營公司，主要客戶為俄羅斯石油天然氣公司等而非軍方企業（AL-31F其實是由其他工廠生產），因此該公司很難讓股東支持投入不公開且獲利不高的軍用發動機研發項目。或許正因為如此，俄空軍於2007年底宣布第五代發動機將開放國營的MMPP Salyut加入競標，後者自己的AL-31F-M計劃進展順利，並計劃以AL-31F-M3為基礎換裝6級高壓壓氣機而進化成第五代發動機。讓雙方競標的決定本來可能有促進良性競爭的考慮，然而俄航空發動機產業在這之後卻出現了“大洗牌”，致使上述部分決策反而成為後來發動機發展上的絆腳石。

首先是俄政府在2008年趁”金融風暴”之便大量買下NPO-Saturn的股票並持過半股份，將這個民營公司收歸國有。2009年更集合幾乎所有航空發動機企業成立ODK（聯合發動機公司），其中也包括NPO-Saturn與加入其五代發動機計劃的廠商，至此第五代發動機成為ODK與MMPP Salyut競爭的局面。ODK與MMPPSalyut很快便取得共識，認為以俄羅斯的國情不可能同時投資兩種原型發動機，因此不如以合作取代競爭。但這首先需要軍方取消競標的要求，此外，MMPPSalyut是總統下令成立的股份公司，短期內難與ODK合併。就這樣又拖了一年，至2010年莫斯科發動機展狀況才稍微明朗，MMPP Salyut雖未加入ODK，但其總經理卻出任ODK副總經理，雙方同意平分第五代發動機的研發費用（但ODK稍微過半），不過雙方仍在相互爭奪主導權。

2010年8月初，負責軍工業的俄副總理伊萬諾夫（S.lvanov）指出參與計劃的雙方必須在最短時間內消除彼此的競爭，儘快開展第二階段的五代發動機研發。他表示：“時間就是金錢，任何拖延都會降低我們的優勢與競爭力”。他同時還鼓勵發動機產業更積極地將五代軍用發動機的成果用於下一代民用發動機：因為現代與未來的軍民用發動機有70%的共通性。8月10日，國防工業公司（Oboroprom）總經理指出，第二階段五代發動機的研發工作將在近期決定，此外發動機可能會在最短期限內研發完成。由政府高層頻繁而緊密的關注來看，第五代發動機的研製已漸露曙光。

2011年4月13日，NPO-Saturn執行經理伊利亞・費多羅夫（lliya Fedorov）表示，第二階段五代發動機的研發進度超出預期，預計2015年可以完成並交付國防部。但無論如何，第二階段五代發動機至少也需要好幾年時間才可以完成，至少第一批量產型T-50應會使用第一階段發動機，但所幸已問世的改進型發動機至少在推力、速度與控制技術上已基本滿足五代戰機的需求，應足以撐過這一段非常時期。此外，因為五代發動機發展延後，因此屆時問世的發動機其實將不只是五代，而是“5+”代發動機。 117系列與“5+"代發動機

對於蘇-27家族稍有涉獵的讀者應該知道，老蘇-35在20世紀90年代中期換上推力14000千克力的AL-35F、14500千克力的AL-35FM以及後來用於蘇-37的AL-37FU矢量推力發動機（帶矢量噴口的AL-35FM）。事實上，這幾款發動機在設計局內的代號是一樣的：izdeliye-117。此計劃是NPO-Saturn逐步將AL-41F的技術與經驗應用到AL-31F上改進而成，目的是提升蘇-27系列戰機的性能，並作為當時尚不明朗的LFI（輕型前線戰鬥機）與LFS（輕型前線攻擊機）在AL-41F之外的備選發動機。2000年左右，第五代戰機的發展日趨明確，應為噸位略小於蘇-27的SFI（中型前線戰鬥機），該計劃選定2台AL-31F大小的發動機做為動力，而在真正的第五代發動機問世前，先使用117發動機。除此之外，117發動機也用於3++代戰機――蘇-35BM。至此，117發動機又面臨重新設計，成為所謂的“第一階段第五代發動機”，後來得到正式名稱AL-41F1。

新的“117計劃”主要是以更先進的技術【注1】，使在達到當年AL-35FM與AL-37FU的推進能力時，還要滿足空軍提出的4000小時的壽命要求（大於AL-35FM的1500小時與AL-41F的3000小時）。NPO-Saturn分三階段完成"117計劃”，首先是在壽命不明顯增加的前提下達到推力要求的AL-41F1-A（117A），接著是壽命提升到要求的AL-41F1-S（117S），最後才是滿足五代戰機需要的版本，正式型號未定，暫稱AL-41F1 （117）。【注1】：大體而言，117系列以AL-31F為基礎，應用了部分AL-41F的材料、氣動力、熱力學、設計等成果，與AL-41F有高度共通性，又被稱為“AL-31F尺寸的AL-41F“。不過，按前總設計師柴普金（Chepkin）的說法，該發動機除引入AL-41F的成果外，還應用了近年最新的技術，這是因為再先進的發動機到服役時也已落伍，更何況已發展十餘年的AL-41F，因此為了維持發動機的先進性，只要還沒服役就有必要持續以最新技術改進。

蘇-35BM所用的AL-41F1-S（117S）

新的“117計劃”（五代戰機確立以後）是NPO-Saturn與TsIAM（中央航空動力研究院）合作改進的。最初計劃分3個階段、預計5年時間完成AL-41F的優化，並最終於2007-2008年推出真正的第五代發動機。第一階段改型AL-41F1-A原計劃於2002年5月中組裝完成，該發動機換裝了增大進氣量與效率的風扇及新的數字控制系統，從而使推力增至14500千克力。至2003年9月，AL-41F1-A已完成地面試驗，並著手裝設於編號710的蘇-35原型機上待飛。2004年3月5日該架蘇-35左側換裝AL-41F1-A首飛，此試驗最大高度達1萬米，滯空55分鐘。至2005年底共完成25次飛行試驗（原計劃是35次），其中5次為雙發試驗，在雙發試驗中曾達到飛機最大馬赫數，至此第一階段試飛結束，並進廠改進。按計劃，改進后將以3年650次試驗完成。

大約自2005年起，這款發動機已改稱“117S”而不是AL-41F1-A，前總設計師柴普金接受《紅星報》專訪時提及“117S”的改進項目可知所謂“117S”已換裝風扇、渦輪、控制系統等，不只是僅更換風扇與控制系統的AL-41F-1A。

據前總設計師柴普金所言，實驗機先僅於一邊換裝117A試飛約20次確認可靠性后，開始進行雙發試驗，又測試了20餘次而確認發動機可用於蘇-35BM原型機，因此首飛的蘇-35BM（901號機）便是採用117S。整理各項新聞可以推測前20次試驗是117A單發試驗，第21-25次是117A雙發試驗，第26次開始則已是修改後的117S發動機。其中，117S發動機在2008年2月5日獲得TsIAM認證而得以用於原型機首飛。

117S則是117A的增壽版本。沿用117A的新型風扇，與AL-31F基本型風扇相比，其直徑由905毫米增至932毫米、壓縮比由3.4增至3.9，進氣量由112千克/秒增至122.5千克/秒，但仍為4級風扇。由於高壓渦輪採用了新冷卻技術，因此渦輪前溫度提升到1700～1800K（約1740K）。燃燒室、低壓渦輪、數字控制系統也經過了重新設計，並換裝可三維轉向的矢量噴口。發動機控制系統的電子部分被移植至機上，完全整合進飛控系統，從而實現了對發動機控制的最優化。此外，發動機重量減少150千克（即發動機約重1380千克）。簡言之，117S上僅剩高壓壓氣機沿用AL-31F者（9級），已可謂新型發動機。117S的軍用推力為8800千克力，最大推力14000千克力，特殊模式推力14500千克力，大修周期1000小時，第一次大修周期1500小時（等同於AL-31F後期型的最大壽命），最大壽命4000小時，矢量噴口壽命與發動機相當。

117S發動機的14500千克力其實是依據飛機性能需求而制定的，而非此型發動機的極限。僅僅為AL-31F換裝932毫米直徑的新型風扇便已能達到1 4500千克力的推力，由此可窺見117S本身的極限絕不止如此，其只是以“過渡設計、降低使用條件”來滿足壽命。前總設計師柴普金便指出：“我們在2005年莫斯科航展上展出的發動機在正常使用模式下能確保14500千克力的推力，但這仍不是極限，發動機仍保有不小的餘裕”。

除推力以外，117S的另一個特性是更好的超聲速性能。2006年2月，NPO-Saturn內音B期干0對NPO-Saturn副總設計師馬庫科夫（E.Marchukov）專訪時便指出，117S最主要的特性是保證飛機的超聲速巡航性能【注2】。NPO-Saturn網站還特彆強調，飛行試驗證明117S即使到馬赫數2以上穩定性與可靠性仍然很好。至2008年4月，在901號機逾50次的試飛與710號機的試驗后，117S已驗證了在各種實用飛行條件下的性能，包括空戰機動、最大與最小速度、最大高度、起降操作（含矢量推力的使用）等。【注2]：並未正式測出，但公開信息已展示其潛力：1）僅有一側換裝117S的老蘇-35可不開加力燃燒室達到馬赫數0.98；2）蘇35BM已被發某些略超過聲速的條件下，飛機可以最大軍用推力加速。至2005年底，117S已按計劃完成5台原型機：117S-01用於特殊試驗，驗證能否供試飛使用：117S-02用於氣動力穩定性與持久性驗證：117S-03用於早期飛行試驗（T-lOM-10上）：117S-04及05在經過必要測試后，於2007年春裝設於蘇-35BM的901號機上。至2008年初，還在準備另外8台完整版117S發動機：2台用於壽命試驗：1台供TsIAM進行熱力學試驗：3台用於即將於2008年年中投入試飛的第2架蘇-35BM原型機（不過後來二號原型機902號搭載的是AL-31FP）：1台用於特殊試驗：1台用於國家級試驗。此型發動機將由UMPO發動機工廠生產。生產線已建立完成，2009年初撞毀的蘇-35BM的904號機上便搭載了由生產線上生產的117S發動機。

T-50的AL-41F1

T-50的AL-41F1相比117S在推力、油耗、控制系統等方面都更加進化。NPO-Saturn副總設計師馬庫科夫表示，儘管AL-41F1的外形與AL-31F幾乎相同，但有80%為全新技術，包括風扇、高壓壓氣機、燃燒室、渦輪、全許可權數字控制系統、等離子點火系統等。

有別於117S考慮與舊戰機兼容而在控制系統中保留部分機械控制，AL-41F1採用全許可權數字控制系統，液壓機械系統僅扮演命令執行者的角色。馬庫科夫指出，在保有機械控制的情況下，修改發動機的演算規則需費時數月，而在全許可權數字控制系統上僅需幾分鐘便可完成，甚至不需拆卸發動機，因此可以大幅加快發動機的研發進度。不過AL-41F1保有一個機械備份（原文稱為”離心式調節器”），確保在所有電子系統失靈的情況（如核爆環境）發動機仍能以低功率輸出讓飛機返回機場。T-50的總設計師更指出，這種控制系統基本上已挖掘出AL-41 F1應有的所有控制潛力，因此幾乎能直接轉稼到第二階段的五代發動機上。

最特別的是等離子點火技術。以往為了在高高度起動發動機，需要有供氧系統，甚至機場也要有相應設備，但在第五代發動機的技術需求上多了“無氧環境點火”一項，並為此開發了等離子點火系統，置於燃燒室與加力燃燒室，能在供油的同時點燃電弧等離子而起動發動機【注3】。與此對比，蘇-35BM上的TA-14-130-35輔助動力單元已可在1萬米以下起動發動機。

等離子點火系統型號為BPP-220-1K，由UAPO（烏法聯動裝置生產集團）生產，能為使用汽油、柴油乃至氣體燃料的發動機進行點火。其本體（含供電系統等）尺寸為215×118×105立方毫米，重4千克，第一次大修周期4000小時或1300次，壽命20年。點火裝置可使用SPL-01或SPL-03-3，前者擊穿電壓5千伏，重150克，後者擊穿電壓6千伏，重250克，兩者壽命都是15年或1 300次。以往的報道僅強調本系統用於T-50的AL-41F1發動機，但根據2012年莫斯科發動機展的廠商新聞，該系統也用於AL-41F1-S。【注3]：更詳細的原理沒有多談，但其可能是以電弧等離子將燃油分解成易於反應的小分子而助燃。這種技術其實可用來提升燃油的燃燒效率，因此這個等離子點火系統未來是否會發展成常備使用的助燃系統相當值得觀察。

AL-41F1最大推力提升至15000千克力，而軍用推力網路數據由8800至9800千克力都有，但按AL-41F1-S的比例計算則約9100千克力，波蘭航空專家布托維斯基（Piotr Butowski）的資料則指出是9500千克力。這個推力的版本早在2007年便在改進中。其實以架構論，AL-41F1的推力仍有相當大的提升潛力，2004年4月1 4日俄羅斯航空新聞網便指出，這種“AL-31F尺寸的AL-41F”推力在14000～16000千克力，另外綜觀部分俄媒報道以及NPO-Saturn舊版官網數據可推估，這種AL-31F的終極改進型最大推力應可達15500～16000千克力。事實上，117S的風扇進氣量與壓縮比的乘積以及渦輪前溫度與MMPP Salyut研製的AL-31F-M3相似（壓縮比4.2，直徑924毫米，進氣量大於或等於119千克/秒，渦輪前溫度比基本型約提高100K），後者最大推力已測達15300千克力。由此可推知僅117S的性能極限便可能達15000千克力級，AL-41F1要超過15000千克力應輕而易舉。

AL-41F1尚未發揮應有的推力極限可能是基於技術需求。T-50的總設計師便表示，儘管其並非最優化的五代發動機，但已讓飛機設計師實現所有的技術需求而且遊刃有餘。另外有分析指出，AL-41F1在推力與超聲速巡航方面滿足五代戰機需求，而在油耗與後勤維護上不滿足五代需求，後勤方面的缺陷來自較複雜的先天設計，其中包括較多的壓氣機級數。此外，AL-41F1由於推力比AL-41F1-S增加500千克力，使其壽命有所減少，其技術需求制定的大修周期由1000小時降為750小時。

AL-41F1的飛行試驗與T-50幾乎同步。2010年1月21日才裝設於編號710的蘇-35首飛，歷時45分鐘，之後幾天在進行若干必要試驗后獲准用於T-50飛行試驗機。試驗中的AL-41F1的矢量噴口採用AL-31FP的設計。據NPO-Saturn副總設計師馬庫科夫的說法，至2011年8月底已製造出20台T-50所用的117發動機，地面試驗完全滿足設計值，而空中試驗數據將在2011年底完成分析，並在2013年進行國家級試驗。

在2010年T-50剛首飛后，俄媒曾報導指出NPO-Saturn有117的最後增推方案，當作五代發動機進度拖延時的備案。2011年莫斯科航展時，作者從NPO-Saturn參展人員處得知，117將不會有更大推力的改型，在現有117發動機之後就會直接跳入第二階段五代發動機。而NPO-Saturn的執行經理菲德洛夫在2011年4月也已指出，117發動機只會用在T-50原型機與2015年服役的初始量產型上，之後若繼續發展與生產117”是沒有好處的”。這其實是”好消息”，因為這意味著真正的五代發動機將會如期問世。 NPO-Saturn的4-r-代發動機

第二階段五代發動機將引入近年新技術以超越歐美對手，前總設計師柴普金稱其為5+代發動機。據2004年俄航空新聞網，AL-41F2將引入更多新的材料技術，包括新的單晶鑄造技術、更多陶瓷與陶瓷合金的應用等，並採用具有新型高負載葉片的渦輪及壓氣機、變旁通比技術等，推重比由11.1提升至12～12.5。

集各家所長研製新發動機

由2007年8月8-14日的《軍工通信》周報（VPK）對前總設計師柴普金的採訪可知，這款5+代發動機基本上算是重新研製，主要原因是五代戰機T-50的噸位與當年MFI差異頗大，因此對發動機的尺寸與推進能力有新的要求。柴普金同時表示，為了發展出日後有競爭力的發動機，不能只基於現有技術，同時還在為其預研一些8～10年後才會實用化的技術。

這款5+代發動機由俄羅斯各大發動機公司合作開發，各獻所長，並由NPO-Saturn主導，事實上整個合作計劃一開始就是由NPO-Saturn所發起。當時已網羅了11個機構，其中4個機構分別負責幾個主要部件的研發：克里莫夫設計局（Klimov）主導發動機附件箱與矢量噴口的研製、NPP Motor負責低壓壓氣機加力燃燒室、Aviadvigatel（“航空發動機”）負責燃燒室等。NPO-Saturn本身則負責高壓壓氣機、控制系統、噴口隱身處理等。

在各個協作廠中，AMNTK Soyuz的技術相當值得注意，其曾研製出第一種帶加力燃燒室的垂直起降戰機發動機R79V-300供雅克-141使用。以該發動機為基礎的改進發動機曾與AL-41F競標MFI發動機而落敗。然而，AMNTKSoyuz後來仍以自有經費繼續發展出相當於AL-41F的五代發動機R119-300，其最大推力達20000千克力，無加力燃燒室的民用版R134-300推力達11000千克力，設計用於以馬赫數2巡航的超聲速客機。R119-300完全沿用R79V-300的高壓段（高壓壓氣機一燃燒室一高壓渦輪），附加新設計的風扇與低壓渦輪等，其最主要特色是採用變旁通比技術（據指出R79V-300的高壓段的尺寸使得可以輕易地附加變旁通比技術），使得在渦輪前溫度不需要很高的情況下可以達到五代發動機的技術指標。在隱身處理方面，AMNTK Soyuz還設計了噴口內屏蔽，能降低後半球的RCS（雷達反射截面積）與紅外特徵。此外，AMNTK Soyuz在高效率加力燃燒室、新型矢量噴口等方面也有相當成就，是NPO-Saturn之外另一個擁有完整五代戰機發動機原型機的廠家。在蘇-35BM發展初期，AMNTKSoyuz也提供過備選發動機，其最大推力約14750千克力，與117S相當，但軍用推力卻達10260千克力，大大超過117S而更適合超聲速巡航。然而最終NPO-Saturn還是被選為五代發動機領導廠家，蘇-35BM也選用了117S，其主要原因可能在發動機的尺寸：AMNTK Soyuz的五代發動機也是與AL-41F相當的大型發動機，例如前述無加力燃燒室的R134-300便重達1900千克，這樣的發動機要用在蘇-35BM或T-50上勢必要與AL-41F -樣進行大改，而NPO-Saturn正好有AL-31F這一規格的先進發動機，故以NPO-Saturn的方案過渡到五代發動機似乎是最保險的路徑。

技術特性

關於NPO-Saturn的第二階段五代發動機的資料相當缺乏也相當混亂，俄文版維基百科指出其為“產品127”（izdeliye-127），軍用推力與加力推力分別為11000與17500千克力。另有俄文報道指出新發動機稱為“產品129”，軍用推力與加力推力分別為11000千克力與18000千克力。而2011年5月，《今日俄羅斯》雜誌刊登的NPO-Saturn技術大佬（前總設計師，現任副總設計師）柴普金的訪談指出：“事實上，目前我們有兩種五代發動機，第二種暫稱為”型號30”，已在T-50上進行了飛行試驗，其性能參數比117好15%～25%。”以117發動機推力15000千克力計算，柴普金所說的發動機推力可能在17000～18750千克力。

除此之外，作者也整理了多年來在NPO-Saturn官網上搜集到的相關資料，有助於一窺其五代發動機技術特點。舊版NPO-Saturn官網的一幅五代發動機示意圖指出，基本型的高壓壓氣機壓比小於6.7，渦輪前溫度1950～2100K，供船艦、發電站等所用者壓比提高至12～14，並有縮小版供攻擊機、教練機等其他機型使用。更舊版的官網（約2003～2004年）上也曾公布一些該公司已攻克的發動機技術，包括：提升發動機機械及熱力學性能的新型合金及複合材料：用新材料製造的燃燒室及渦輪能使渦輪前溫度提升至2000～2200K：將總壓比提升至35～40的新型壓氣機。總結這些資料可發現新的五代發動機渦輪前溫度比AL-41F更高，應該在1950K以上甚至可能超過2000K，這種操作溫度加上35～40的總壓比，已達到歐美髮展中的推重比14～15的發動機指標。

以上這些以往只有廣告牌與網站用文字描述的技術在2011年莫斯科航展上多有實物展出。TsIAM在2011年莫斯科航展上展出了名為“未來發動機”的風扇部件、高壓壓氣機與渦輪葉片、以及燃燒室等。其中，風扇部件有著複雜的外形，是通過三維流體力學的研究設計出來的。高溫高壓組件的部分，有“鑽石一碳化硅”複合材料製成的非冷卻式空心渦輪葉片，操作溫度1450～1550K，還有操作溫度在1850～2050K的冷卻式高壓渦輪葉片，另有一種高壓渦輪葉片，用在燃氣輪機時操作溫度為1700K，用在“高機動飛機”時則是2100K。與2007年莫斯科航展時只展出工作溫度2000～2200K的陶瓷渦輪葉片模型相比，2011年莫斯科航展上展示的幾乎都是實物，且展示範圍涵蓋低壓到高溫高壓組件。這些小細節或許反映出俄羅斯發動機產業的快速發展。矢量推力技術

矢量推力控制能力（TVC）已成為俄系3++代戰機的標準配備，而且其使用目的除單純提升飛行效率外，還提供飛機失速后機動能力。俄羅斯矢量推力技術可分為“留里卡式”與“克里莫夫式”兩大類。

由NPO-Saturn研製的矢量噴口在俄羅斯首先實現實用化，其研製於1986年便已展開，當時一方面應西蒙諾夫（Simonov）的要求為蘇-27M計劃研製，另一方面也為五代發動機AL-41F做技術儲備。最早的實驗噴口早在1989年就進行了飛行試驗，之後便開始研製制式化矢量噴口，即後來用於AL-37FU及AL-31FP的AL-100噴口，在AL-37FU上該噴口僅增重100千克，後來在AL-31FP上則僅增重70千克。1996年，用於蘇-37的已屬實用型噴口的原型，相比之下，同期的美國F-15SMTD與F/A-18的矢量推力實驗機所用者僅噴口機構就重逾1000千克，也因此仍需額外配重，距實用尚遠。唯蘇聯解體無力添購蘇-37，使得這種矢量推力技術延後至2000年才隨蘇-3CMKI近入印度空軍服役，因此被F-22所用的F-119擠下，成為全球第二種服役的矢量推力技術。

留里卡式噴口簡言之就是“整體連動”，即一口氣讓整個噴口活動。在AL-31FP上，其噴口運動幅度為上下15度，移動速度約30度/秒。AL-41F發動機的噴口開始具備三維活動能力。這類矢量噴口的最大特色就是構造簡單，能快速實用化。在AL-37FU上，最初的留里卡式矢量噴口甚至簡單到僅能在一個平面上活動，但在蘇-30MKI上採用特殊的設計，將兩個噴口的活動軸分別向外旋轉32度，這樣一來兩個噴口便能搭配出三維矢量推力控制，這種設計以相當簡單的技術便能賦予雙發戰機三維矢量推力，已用於蘇-30MKI.蘇-30MKM、蘇-35BM甚至T-50。2011年莫斯科航展上，留里卡設計局參展人員指出，這種“二維仿三維”的設計能滿足雙發戰機的需求，加上構造更簡單，因此雖然設計局也有真正的三維矢量噴口，但暫不打算用於雙發戰機。

克里莫夫設計局研製的矢量噴口則與歐美研製中的類似，系藉由調整每個或部分噴口葉片來改變推力方向，因此其活動時每個噴口葉片之間有相對差動，看起來不像留里卡式噴口那般生硬，而是有種“軟綿綿”的感覺。這種噴口最初是為米格-29所用的RD-33系列發動機研製，後來MMPP Salyut將之引進用於AL-31FN與AL-31F-M系列發動機。克里莫夫噴口活動幅度較大且運動速度更快。用於AL-31F-M1的噴口在各方向的活動幅度為16度，米格-29M OVT所用者則達20度，後者已與西方研製中的噴口相當。而AL-31F-M1所用的噴口活動速度達45度/秒，米格-29M OVT所用者更高達60度/秒，皆超過西方研製中的噴口（約40度/秒）。克里莫夫式噴口似乎較具前瞻性，故其目前已成為5+代發動機矢量噴口的研製者。該公司總經理指出，這種用於新款RD-33的矢量噴口已經屬於第5代噴口。

類似F-22所用的扁平噴口也在研製中，這種噴口因為大量遮蔽渦輪葉片與加力燃燒室而有更低的雷達與紅外信號，然而氣流從渦輪流出后將快速由圓形截面過度到矩形，而造成推力損失。在20世紀80年代的早期研究中發現，推力會損失14%～17%，因此僅發展圓形截面噴口。而目前技術進步后，推力損失降至5%～7%，這種程度的推力損失搭配伴隨而來的隱身性，已滿足穿透打擊的需要。不過，NPO-Saturn正在嘗試將推力損失降至2%～3%。

關於俄制5+代發動機的研析

由於俄羅斯發動機研製仍都有TsIAM與VIAM的技術支持，因此NPO-Saturn與MMPP Salyut的產品可視為俄羅斯發動機目前的水平。總結這些信息以及過去AL-41F已達到的成果分析，俄制5+代發動機的技術指標大致為：2～3級風扇、5～6級高壓壓氣機、高低壓渦輪各1級（2-5-1-1或3-6-1-1布局）、總壓比35～40.渦輪前溫度至少在1900～2000K甚至可能達到2100K。這些大致符合推重比14～15發動機的指標，因此俄制5+代發動機推重比在14～15的可能性很高。以117發動機約1400千克重量估計，若推重比提升到12～12.5則最大推力在16800～17500千克力。若推重比為14～15，則最大推力在196000～21000千克力。矢量推力則可能有±20度活動範圍與60度/秒活動速率。 。