渦扇15裝機(jī)被潑冷水：和美國(guó)30年前的技術(shù)差不多，真這么不堪嗎？

作品聲明：內(nèi)容取材于網(wǎng)絡(luò)

在2022年11月的“中國(guó)航空產(chǎn)業(yè)大會(huì)暨南昌飛行大會(huì)”上，中國(guó)工程院院士劉大響公開(kāi)宣布我國(guó)的渦扇-15型航發(fā)已經(jīng)完成首飛。

如今3年過(guò)去了，這款航發(fā)再怎么也該裝機(jī)進(jìn)行小規(guī)模列裝了。

劉大響院士

不過(guò)對(duì)于渦扇-15的裝機(jī)，卻有不少人潑冷水。

他們宣稱(chēng)渦扇-15在技術(shù)上僅相當(dāng)于美國(guó)30年前的技術(shù)。難道渦扇-15真這么不堪嗎？

航發(fā)技術(shù)最近30年并沒(méi)有太大進(jìn)步

不少人認(rèn)為渦扇-15僅相當(dāng)于美國(guó)30年前的技術(shù)，是因?yàn)闇u扇-15在推力、推重比等方面的性能指標(biāo)上和美國(guó)的F119型航發(fā)接近，而F119型航發(fā)作為美國(guó)為F-22型戰(zhàn)機(jī)準(zhǔn)備的航發(fā)，用的是30年前的技術(shù)。

F119發(fā)動(dòng)機(jī)

從這一點(diǎn)上來(lái)說(shuō)，渦扇-15的確是“相當(dāng)于美國(guó)30年前的技術(shù)”。

但是我們需要知道三件事。其一是美國(guó)在F119型航發(fā)的基礎(chǔ)上，也并沒(méi)有特別大的進(jìn)步。其二是航發(fā)技術(shù)發(fā)展到現(xiàn)在，傳統(tǒng)航發(fā)結(jié)構(gòu)已經(jīng)進(jìn)入瓶頸期了。其三就是中國(guó)不是發(fā)展到渦扇-15就不發(fā)展了。

在第一件事上，美國(guó)的航發(fā)技術(shù)從30年前到今天，并沒(méi)有一款在推力、推重比等技術(shù)指標(biāo)上對(duì)比F119型航發(fā)有革命性提升的發(fā)動(dòng)機(jī)。

比如說(shuō)目前美國(guó)F-35戰(zhàn)機(jī)上使用的F135型航發(fā)，就是在F119型航發(fā)的基礎(chǔ)上改出來(lái)的。但是F135對(duì)比F119型航發(fā)，核心機(jī)的技術(shù)并沒(méi)有什么提升。

F135發(fā)動(dòng)機(jī)

很多人看到F135型航發(fā)的推力比F119型航發(fā)大，就認(rèn)為前者的技術(shù)比后者先進(jìn)。

實(shí)際上F135型航發(fā)推力大，僅僅是其提升了涵道比。

渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)里面有個(gè)空氣通過(guò)的通道，這是“內(nèi)涵道”。發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)和發(fā)動(dòng)機(jī)外殼之間有間隙，這是發(fā)動(dòng)機(jī)的“外涵道”。渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)外涵道與內(nèi)涵道空氣流量的比值，就是“涵道比”。

提升發(fā)動(dòng)機(jī)的涵道比，就是讓發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)和外殼之間的間隙增大。降低涵道比，就是讓核心機(jī)和外殼的間隙縮小。

當(dāng)涵道比增大時(shí)，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)的風(fēng)速更慢，那么燃燒室中的“油氣混合物”燃燒就更完全，在燒同樣燃料的情況下發(fā)動(dòng)機(jī)推力更大。

涵道比會(huì)影響航發(fā)推力等性能指標(biāo)

反之，涵道比降低，進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)的風(fēng)速更高，這可以給發(fā)動(dòng)機(jī)帶來(lái)更大的爆發(fā)力。

在了解了發(fā)動(dòng)機(jī)涵道比對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)推力的影響后，我們就能知道F135型航發(fā)對(duì)比F119型航發(fā)推力更大并不是啥稀奇事，無(wú)非就是提升了涵道比。

這使得F135在推力更大的同時(shí)，爆發(fā)力也更低了。用F119型航發(fā)的F-22戰(zhàn)機(jī)最大速度能達(dá)到2.2馬赫，但F-35最大速度只能達(dá)到1.6馬赫。

F135航發(fā)提升了推力但爆發(fā)力下降

所以F135型航發(fā)推力提升是有代價(jià)的，在發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)的技術(shù)上，美國(guó)自F119型航發(fā)誕生以來(lái)，這30年來(lái)也并沒(méi)有什么顯著提升。

傳統(tǒng)航發(fā)結(jié)構(gòu)發(fā)展進(jìn)入了瓶頸期

在第二件事上，發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)的技術(shù)要想獲得革命性提升，需要的是材料學(xué)技術(shù)的進(jìn)步。

航發(fā)核心機(jī)提升靠的是材料學(xué)進(jìn)步

發(fā)動(dòng)機(jī)要想核心機(jī)推力更大，就需要核心機(jī)的轉(zhuǎn)速更快。核心機(jī)提升轉(zhuǎn)速后，在溫度上會(huì)更高。

所以現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)的技術(shù)發(fā)展，主要難點(diǎn)在于找到能承受更高溫度的材料，從而進(jìn)一步提升發(fā)動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，這樣才能提升其推力、推重比等性能指標(biāo)。

但是材料學(xué)的發(fā)展是很難的，只能一點(diǎn)一點(diǎn)去試材料。

最近10~20年，人類(lèi)的材料學(xué)發(fā)展也進(jìn)入瓶頸期了，航發(fā)核心機(jī)上用的材料對(duì)比30年前航發(fā)核心機(jī)上的材料，在韌性、抗高溫能力等性能指標(biāo)上提升并不大，所以也連帶著航發(fā)技術(shù)的發(fā)展進(jìn)入了瓶頸期。

航發(fā)材料最近幾十年發(fā)展緩慢

現(xiàn)在中美發(fā)展渦扇-15、F135這類(lèi)航發(fā)，主要是卷它的“智能化”。

中美的“先進(jìn)航發(fā)”上追求的是在上面裝更多傳感器，從而提升戰(zhàn)機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的控制能力?；蛘哒f(shuō)是信息化能力，比如說(shuō)航發(fā)上裝一些傳感器，能自行監(jiān)測(cè)航發(fā)的狀態(tài)，從而極大簡(jiǎn)化其維護(hù)過(guò)程。

總而言之，美國(guó)30年前的F119型航發(fā)在誕生后，這30年來(lái)其核心機(jī)技術(shù)并沒(méi)有大的發(fā)展，而其“智能化和信息化”的確是發(fā)展了。

航發(fā)現(xiàn)在卷的是智能化

而中國(guó)作為一個(gè)電子產(chǎn)業(yè)發(fā)達(dá)的國(guó)家，我們也不用擔(dān)心渦扇-15的“智能化和信息化”追不上美國(guó)F135這類(lèi)“新一代航發(fā)”的水平。

中美都在研發(fā)新一代航發(fā)

在第三件事上，目前不管是中國(guó)的渦扇-15還是美國(guó)的F135型航發(fā)，都不是軍用航發(fā)發(fā)展的終點(diǎn)。

中美航發(fā)發(fā)展還在繼續(xù)

因?yàn)椴牧蠈W(xué)限制導(dǎo)致航發(fā)技術(shù)發(fā)展進(jìn)入瓶頸的現(xiàn)在，中美現(xiàn)在其實(shí)都在追求“新結(jié)構(gòu)的航發(fā)”。

人類(lèi)最早的戰(zhàn)斗機(jī)上用到是活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)，一戰(zhàn)和二戰(zhàn)的主役戰(zhàn)斗機(jī)，發(fā)動(dòng)機(jī)都是活塞式的。

活塞發(fā)動(dòng)機(jī)

到二戰(zhàn)末期各國(guó)就研制出了“噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)”，而當(dāng)時(shí)的噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)用的主要是渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)。

二戰(zhàn)之后渦噴式發(fā)動(dòng)機(jī)統(tǒng)治了天空幾十年，直到上世紀(jì)80~90年代戰(zhàn)斗機(jī)開(kāi)始廣泛采用渦扇式發(fā)動(dòng)機(jī)。

渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)

由此可以看出，發(fā)動(dòng)機(jī)的結(jié)構(gòu)是在不斷發(fā)展的，從活塞式到渦噴，再到現(xiàn)在的渦扇，發(fā)動(dòng)機(jī)每隔幾十年在結(jié)構(gòu)上就會(huì)出現(xiàn)極大改變。

既然渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)發(fā)展進(jìn)入瓶頸期了，那么軍事強(qiáng)國(guó)自然會(huì)追求全新結(jié)構(gòu)的發(fā)動(dòng)機(jī)。

目前中美都不約而同的將目光鎖定在了“變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)”這一領(lǐng)域。

在“變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)”這一領(lǐng)域，美國(guó)曝光出來(lái)的進(jìn)展要比中國(guó)快，其XA100變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)進(jìn)行了多輪地面測(cè)試。

XA100發(fā)動(dòng)機(jī)地面測(cè)試

中國(guó)目前對(duì)于自己在“變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)”領(lǐng)域的研究公開(kāi)極少。不過(guò)大家也都知道中國(guó)對(duì)于軍工技術(shù)發(fā)展的態(tài)度，那就是“保密保密再保密”。

在我國(guó)六代機(jī)——?dú)?36進(jìn)行首飛之前，外界完全不知道中國(guó)的六代機(jī)研發(fā)進(jìn)展到哪一步了，直到2024年的時(shí)候殲-36首飛。

殲-36試飛

目前可以確定的是，中國(guó)的確是對(duì)“變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)”有研究。至于中美誰(shuí)的研究進(jìn)展快一點(diǎn)，那就只能再等幾年看誰(shuí)的東西先亮相了。

信息來(lái)源：

【1】看看新聞Knews·《航展回顧：航發(fā)，信心來(lái)自實(shí)力！》
【2】澎湃新聞·《【復(fù)材資訊】GE公司在XA100發(fā)動(dòng)機(jī)中廣泛使用陶瓷基復(fù)合材料》