发动机或性能不足 歼20高原需吸压缩空气才能起飞

近日，网络上开始流传歼20出现在海拔4000多米机场的照片。实际上对于战斗机来说，美国、苏俄、欧洲都极少有2500米以上海拔机场起降的需求；世界上存在4000米以上起降需求的大国，仅有中国。

这种状况给中国加大青藏高原地区的战略控制和威慑能力带来了挺大的麻烦。上高原，人有高原反应，车辆也有（比如很多车的发动机和变速箱工作会不正常），其实战斗机同样有。而所有高原反应的源头，都来自于空气密度的降低、特别是每立方米空间中氧气含量的急剧降低。

而歼20这样的战斗机，要在4000米以上机场进行起降，需要两个方面的性能支持。首先是解决发动机启动难的问题，其次则是飞行员的弹射救生问题。

图：燃气推动涡轮，涡轮又带动风扇和压气机吸取、压缩空气，形成足以持续推动涡轮的剧烈燃烧

战斗机用的涡轮风扇发动机，其基本原理是燃油与空气混合燃烧，急剧膨胀后向后喷射为飞机提供推力。这个过程中燃气又会推动涡轮旋转，带动发动机前面的风扇和压气机跟着转，猛烈吸收前面的空气、并一级一级的压缩到燃烧室里，和燃油混合燃烧，形成可持续的工作循环。比如AL-31F发动机，在全加力状态下，一台发动机每秒钟就要吸进入113公斤空气。

图：AL31F的辅助动力系统GTDE-117(-1)，它本身就是一个小的涡轮燃气发动机，得先用另一个电动机带起来，然后它才能发出足够的功率去启动AL31F的主机，最大功率66千瓦，最大工作高度2500米。

图：AL31F发动机上面那一坨最显眼的附件，就是用于启动发动机的GTDE-117辅助动力系统

但是这个原理也决定了，涡轮风扇发动机不能自己就在静止状态下启动起来。它得有个辅助的动力系统先把压气机和风扇这些带动着转起来，把空气压缩起来，然后在燃烧室中喷油点火才能获得足够的功率，能够有效推动燃气涡轮旋转，进入自持工作状态。

而在高原下，由于每立方米空间里空气比较少，因此涡扇发动机启动的时候，就会碰上功率不足、长时间启动不起来；而且油多空气少 ，冷却不足导致极易导致超温烧坏。能在高原正常启动的涡扇发动机，都需要在辅助动力系统功率、供油规律等方面进行增强和特殊的改进设计。

歼20目前使用的AL31F系列发动机，在苏联时期由于缺乏高原起降需求，最大启动高度要求只有2500米。国内这方面已经找到了比较有效的应对之道，就是用地面设备在飞机启动时，向进气道中喷灌大流量的压缩空气，帮启动机一把；在发动机成功启动以后，就可以撤掉这套东西了。

图：AL31FM1

不过另一方面，根据俄方新闻，AL31F的后续改进型号（M1、M2等）中，都根据中国这个大客户的意见，强化了高原启动能力；而且一些俄方新闻指出，实际上近几年交付中国的AL31，都已经是应用了新技术强化性能的改进产品了。如果俄方新闻属实，则歼20不需要地面设备额外辅助，也能自行在4000米机场顺利启动发动机。

图：歼10弹射试验

另一个问题，则是飞行员的救生要求，高原地区不能沿用低海拔地区的控制设计。比如歼10采用的HTY-5弹射座椅，在正常控制设计下，最大开伞高度为4000米；如果不修改开伞控制程序，增加并使用专门的高原弹射功能，飞行员弹射成功以后就可能会出现直到坠地都不会开伞的情况。