渦扇15裝機被潑冷水：和美國30年前的技術差不多，真這么不堪嗎？

在2022年11月的“中國航空產業大會暨南昌飛行大會”上，中國工程院院士劉大響公開宣布我國的渦扇-15型航發已經完成首飛。

如今3年過去了，這款航發再怎么也該裝機進行小規模列裝了。

劉大響院士

不過對于渦扇-15的裝機，卻有不少人潑冷水。

他們宣稱渦扇-15在技術上僅相當于美國30年前的技術。難道渦扇-15真這么不堪嗎？

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航發技術最近30年并沒有太大進步

不少人認為渦扇-15僅相當于美國30年前的技術，是因為渦扇-15在推力、推重比等方面的性能指標上和美國的F119型航發接近，而F119型航發作為美國為F-22型戰機準備的航發，用的是30年前的技術。

F119發動機

從這一點上來說，渦扇-15的確是“相當于美國30年前的技術”。

但是我們需要知道三件事。其一是美國在F119型航發的基礎上，也并沒有特別大的進步。其二是航發技術發展到現在，傳統航發結構已經進入瓶頸期了。其三就是中國不是發展到渦扇-15就不發展了。

在第一件事上，美國的航發技術從30年前到今天，并沒有一款在推力、推重比等技術指標上對比F119型航發有革命性提升的發動機。

比如說目前美國F-35戰機上使用的F135型航發，就是在F119型航發的基礎上改出來的。但是F135對比F119型航發，核心機的技術并沒有什么提升。

F135發動機

很多人看到F135型航發的推力比F119型航發大，就認為前者的技術比后者先進。

實際上F135型航發推力大，僅僅是其提升了涵道比。

渦扇發動機的核心機里面有個空氣通過的通道，這是“內涵道”。發動機的核心機和發動機外殼之間有間隙，這是發動機的“外涵道”。渦扇發動機外涵道與內涵道空氣流量的比值，就是“涵道比”。

提升發動機的涵道比，就是讓發動機核心機和外殼之間的間隙增大。降低涵道比，就是讓核心機和外殼的間隙縮小。

當涵道比增大時，進入發動機核心機的風速更慢，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動機推力更大。

涵道比會影響航發推力等性能指標

反之，涵道比降低，進入發動機核心機的風速更高，這可以給發動機帶來更大的爆發力。

在了解了發動機涵道比對于發動機推力的影響后，我們就能知道F135型航發對比F119型航發推力更大并不是啥稀奇事，無非就是提升了涵道比。

這使得F135在推力更大的同時，爆發力也更低了。用F119型航發的F-22戰機最大速度能達到2.2馬赫，但F-35最大速度只能達到1.6馬赫。

F135航發提升了推力但爆發力下降

所以F135型航發推力提升是有代價的，在發動機核心機的技術上，美國自F119型航發誕生以來，這30年來也并沒有什么顯著提升。

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傳統航發結構發展進入了瓶頸期

在第二件事上，發動機核心機的技術要想獲得革命性提升，需要的是材料學技術的進步。

航發核心機提升靠的是材料學進步

發動機要想核心機推力更大，就需要核心機的轉速更快。核心機提升轉速后，在溫度上會更高。

所以現在發動機核心機的技術發展，主要難點在于找到能承受更高溫度的材料，從而進一步提升發動機的轉速，這樣才能提升其推力、推重比等性能指標。

但是材料學的發展是很難的，只能一點一點去試材料。

最近10~20年，人類的材料學發展也進入瓶頸期了，航發核心機上用的材料對比30年前航發核心機上的材料，在韌性、抗高溫能力等性能指標上提升并不大，所以也連帶著航發技術的發展進入了瓶頸期。

航發材料最近幾十年發展緩慢

現在中美發展渦扇-15、F135這類航發，主要是卷它的“智能化”。

中美的“先進航發”上追求的是在上面裝更多傳感器，從而提升戰機對發動機的控制能力。或者說是信息化能力，比如說航發上裝一些傳感器，能自行監測航發的狀態，從而極大簡化其維護過程。

總而言之，美國30年前的F119型航發在誕生后，這30年來其核心機技術并沒有大的發展，而其“智能化和信息化”的確是發展了。

航發現在卷的是智能化

而中國作為一個電子產業發達的國家，我們也不用擔心渦扇-15的“智能化和信息化”追不上美國F135這類“新一代航發”的水平。

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中美都在研發新一代航發

在第三件事上，目前不管是中國的渦扇-15還是美國的F135型航發，都不是軍用航發發展的終點。

中美航發發展還在繼續

因為材料學限制導致航發技術發展進入瓶頸的現在，中美現在其實都在追求“新結構的航發”。

人類最早的戰斗機上用到是活塞式發動機，一戰和二戰的主役戰斗機，發動機都是活塞式的。

活塞發動機

到二戰末期各國就研制出了“噴氣式戰斗機”，而當時的噴氣式戰斗機用的主要是渦噴發動機。

二戰之后渦噴式發動機統治了天空幾十年，直到上世紀80~90年代戰斗機開始廣泛采用渦扇式發動機。

渦噴發動機

由此可以看出，發動機的結構是在不斷發展的，從活塞式到渦噴，再到現在的渦扇，發動機每隔幾十年在結構上就會出現極大改變。

既然渦扇發動機的技術發展進入瓶頸期了，那么軍事強國自然會追求全新結構的發動機。

目前中美都不約而同的將目光鎖定在了“變循環發動機”這一領域。

在“變循環發動機”這一領域，美國曝光出來的進展要比中國快，其XA100變循環發動機已經進行了多輪地面測試。

XA100發動機地面測試

中國目前對于自己在“變循環發動機”領域的研究公開極少。不過大家也都知道中國對于軍工技術發展的態度，那就是“保密保密再保密”。

在我國六代機——殲-36進行首飛之前，外界完全不知道中國的六代機研發進展到哪一步了，直到2024年的時候殲-36首飛。

殲-36試飛

目前可以確定的是，中國的確是對“變循環發動機”有研究。至于中美誰的研究進展快一點，那就只能再等幾年看誰的東西先亮相了。

信息來源：

【1】看看新聞Knews·《航展回顧：航發，信心來自實力！》

【2】澎湃新聞·《【復材資訊】GE公司在XA100發動機中廣泛使用陶瓷基復合材料》