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要研制性能先进的战斗机，首先必须拥有性能先进的航空发动机。 由于战斗机发动机要求在高温、高压、高速、高负荷环境下长期稳定工作，还必须具有重量轻、体积小、推力大、安全可靠等特点而良好的经济性，高性能航空发动机的研制难度一直很大。 在不少关心中国航空、空军事业发展的军迷眼中，飞机发动机性能不佳甚至成为战机无法与国外比肩的罪魁祸首。 近日，关注《出鞘》的网友在微信后台留言，希望本专栏能够介绍涡扇15等发动机的发展状况。那么中国航空发动机真的已经落后了吗？ 像涡轮风扇15这样的发动机现在已经发展到什么程度了？ 本期《出鞘》我们就来聊聊涡扇15等航空发动机的发展现状。
涡扇15发动机代号“峨眉”，是沉阳606研究所正在研制的小涵道比大推力涡扇发动机，专门用于歼20隐形战斗机。 涡扇15发动机的研发始于20世纪90年代。 它于2005年左右完成首次试运行，2012年左右进入长期测试。央视在纪录片中提到，它将在2020年装备歼20战斗机。然而，2015年左右，一台涡扇15发动机疑似发生爆炸在一次地面测试中，导致后来的歼20战斗机全部采用涡扇10。一些军迷因此非常关心它的生产状况。
今年年初，网上曝光了涡扇15发动机的一些最新宣传资料，包括《基于MBD的03批XX15发动机进气机壳结构设计研究》和《某关键型号发动机材料表面质量对隐身涂层的影响研究》、《XX15发动机内外匹配优化设计》、《XX15发动机改进批量整机动态特性、异常载荷分析及结构优化设计》。基于分析结果的《推向10级第四代发动机验证机低压涡轮及后机匣部件设计技术研究》等多项学术成果获奖，这预示着涡扇15或将关于涡扇15发动机的详细研制过程，目前曝光的信息并不多，但我们不妨从中国航空发动机研制的历史经验来推断涡扇15发动机的进展情况。 。
首先，我们不得不承认，由于长期模仿国外机型，我国在航空发动机的研制上并不算老手。 我们先从涡轮喷气5发动机开始。 它是中国第一台仿制苏联BK-1φ发动机的涡喷发动机。 由沉阳航空发动机厂研制，主要用于生产国产歼5战斗机。 涡喷5大量采用高强度材料和耐高温合金。 另外，喷管加工技术要求精度高、叶片型线复杂，以及加力室薄壁焊接等许多先进制造技术，对我国当时的制造能力产生了很大影响。 这真是一个考验。 但由于技术资料齐全，第一批涡喷5发动机于1956年6月通过鉴定，投入批量生产。 这不仅促进了国产歼5战斗机的顺利生产，也标志着中国航天发动机产业从制造活塞开始转型。 从传统发动机到制造喷气发动机的飞跃。
正如涡喷5发动机是为了支持歼5战斗机而开发的，接下来研制的涡喷6发动机也是为歼6战斗机和强5攻击机而开发的。 与涡喷5发动机相比，仿制苏联PⅡ-9B发动机的涡喷6发动机不仅从亚音速发展到超音速船舶柴油机配件，压气机结构也从离心式演变为轴流式，大大增加了发动机的直径。 降低了48%，从而为歼6战斗机超音速飞行创造了条件。 然而，虽然第一台涡喷6发动机于1958年组装完成，但由于当时生产环境的限制，涡喷6发动机仍然存在大量的质量问题。 例如，1959年初交付的60台发动机就出现了严重的质量问题。 质量问题导致当时全军歼6飞机几乎全部停飞。
后来，为了研制歼7战斗机，中国以P-II-300发动机为蓝本，研制出了与之配套的涡喷7发动机。 涡喷7发动机较涡喷6发动机在结构和性能上都有很大改进。 在结构上，涡喷7采用轴流双转子结构，有两个转子：一个6级低压发动机和一个2级涡轮。 另外，火焰管采用气膜冷却式，加力燃烧室也进行了改进，消除了涡喷6发动机高空加力燃烧不稳定的缺点。 尾喷嘴的调节也由自动装置控制。 性能方面，涡喷7发动机在最大推力和加力推力两个关键指标上都优于涡喷7发动机。 喷雾6增加了约50%和70%。 此后，为了满足歼8飞机动力装置的需要，我国对涡喷7A发动机进行了改进，实现了从仿制生产向自行改装的转变。
应该说，涡喷5/6/7虽然基本成功模仿了同时期的苏联型号，但从发展轮廓来看，由于当时大陆军军事理念和发展的限制走模仿国外机型的道路，我国长期以来尚未形成设计、使用和改进航空发动机的成熟技术模式。 发动机型号的设计和改进往往由战斗机主导，有时未经科学论证很容易被取消。 其次，在战斗机的研制过程中，经常会出现发动机按照战斗机型号进行旋转的情况。 战斗机型号一旦停产，发动机就相当于被判了“死刑”。 导致发动机研制长期滞后于战斗机型号的研制，进而甚至制约了战斗机设计性能的实现。
这个教训在涡扇6发动机的开发中尤为明显。 涡扇6发动机是我国自行设计的第一款大推力发动机，主要满足歼9和强6战机的作战需要。 该发动机于1966年开始原型试制，直到1981年经过反复试验才达到加力状态下的设计性能。 但在这期间，先修改了歼9飞机的设计规格ws-15涡扇发动机，然后推出了歼13飞机，导致涡扇6发动机的最大推力、加力推力等性能指标再次发生变化如此周而复始，直到1982年第一台涡扇6G发动机才成功通过地面测试，达到飞机使用标准。 然而，20世纪80年代初歼9和强6飞机的停产，突然让研发了20多年的涡扇6不再适合使用。 随后，其所有开发工作都被暂停。
进入1980年代后，随着J-8II和J-7III战斗机的研制开始进入关键时期，当原来的涡喷7已经不能满足飞机增加的性能要求时，中国开始研制更新的涡喷13系列发动机。 涡喷13发动机在结构和材料上做了很多改进。 例如，压气机转子盘和叶片大量采用钛合金，不仅减轻了重量，而且提高了叶片的工作强度。 此外，增加了更先进的发动机控制装置，提高了发动机的控制性能、可靠性和稳定性，使得涡喷13的最大推力和加力推力较涡喷7分别增加了约50%和150%。这款发动机与西方同期产品相比并不是很先进，它结束了中国无法研制和生产高性能涡喷发动机的历史。
后来，中国在涡喷13发动机的基础上，借鉴了包括涡扇9在内的其他发动机的经验，专门研制了涡喷14发动机。 涡喷14发动机的研制其实涉及到一些偶然因素，因为1987年开始涡喷14发动机样机的研制时，恰逢我国《新发动机通用技术条件》的颁布，需要来全面贯彻落实。 新的国际军用标准，加上叶片断裂、温度过高等问题的出现，使得涡喷14的研制进度大大减慢。虽然直到2002年设计才最终定型船用柴油机，但涡喷14仍然可以被视为我国最先进的中推力军用涡喷发动机，也是世界上单位面积推力最高的发动机之一。 从这个角度来看，中国在涡喷发动机方面确实有很多经验。
但从普遍采用涡扇技术的现代喷气发动机的发展来看，我们还是不得不承认涡喷14发动机的诞生为时已晚。 由于这款发动机的研制是在我国自制经验不足、缺乏必要的研制条件的情况下开始的，整个研制过程历时近20年。 不过，通过涡喷14发动机的研制，我们已经完成了整个发动机的研制过程。 特别是国际军用标准的采用，一下子缩小了与先进国家的标准差距，让我国对发动机的研制方法、试验方法、试验调试技术等有了深刻的认识，积累了难得的工程研究经验。 这无疑让我国在发动机发展领域向前迈进了一大步，也给了我们更好的发展条件，对涡扇发动机转型发展起到了推动作用。
在上述涡扇6发动机失效后，我国的发动机工作基本集中在涡喷发动机上。 第一个填补涡扇领域空白的就是涡扇9发动机，它是仿照英国斯佩发动机的，但即使是它的国产化改造过程也花费了我们很多时间。 后来从20世纪80年代末开始，中国开始研制第一台具有自主知识产权的大推力加力涡扇发动机——涡扇10，并于2006年定型。在研制涡扇10的过程中，我们经历了很多挫折。和失败。 其中最严重的故障是核心机为了在真实负载条件下进行核心机测试而模拟了风机出风口状态。 但在国外，一般都是采用专用的核心机进行试车。 台湾，但我国使用的是大型复杂的高空平台。 为了赶工期，一台刚刚制造出来的试验机在高空平台测试时发生了爆炸。
但尽管遇到了如此多的困难，我国还是要面对，因为涡扇6停产后，我国与世界发达国家在战机威力方面的差距已经拉开了20多年。 为了追赶世界水平，中国科研人员在研制涡扇10发动机时采取了两条腿走路的方法：一是引进国外成熟的核心发动机技术。 中美关系改善的20世纪80年代，中国从美国进口了与F100同级别的航改陆基燃气轮机。 这是涡扇10核心机的重要技术来源之一。 二是自我研究和提高。 我国采用1992年试验成功的中档核心机技术对进口核心机进行改进，大大提高了其性能。
涡扇10发动机推出后，中国在航空发动机领域终于达到了20世纪80年代中期发达国家的水平。 包括歼10、歼11在内的一大批国产主力战机都换上了“中国心”。 后来，随着新世纪世界空军迅速进入隐身战机时代，中国也研制出了歼20隐身战机这一尖端武器。 虽然歼20目前使用的是涡扇10发动机，但相关报道表明，歼20只有改用新一代涡扇15发动机后才能发挥全部战斗力。 这款涡扇15发动机是一款军用小涵道比大推力涡扇发动机ws-15涡扇发动机，推重比高达10。
涡扇15发动机的重要性在于，它不仅能够缩小我国航空发动机研制水平与美国的差距，还有可能使其赶上俄罗斯。 过去，我国的航空发动机基本上只能依靠仿制。 这是由于技术开发初期没有技术积累的困难，以及投资少、融资难的问题。 但路是一步步走出来的。 涡扇15是我国专门为第五代战斗机研制的高性能发动机。 其重要技术指标之一是超音速巡航。 目前国际上唯一能达到标准的就是美国F22使用的F-119发动机。 就连俄罗斯苏57战斗机使用的“产品30”目前也只处于研制阶段，涡扇15完全有可能赶上。
根据目前公开的信息，涡扇15发动机预计将在2020年左右实现量产，最晚不晚于2025年，并很快装备在歼20“二期”量产战斗机上。 虽然之前网上有宣传材料称涡扇15发动机可能已经生产到了03批次，但鉴于涡扇15一旦开始空中测试，通常会在伊尔76和伊尔76上进行测试。其他运输机先行，相关测试照片尚未曝光，歼20在2020年之前组装的可能性不大。而且，就拿F-15战斗机配套的F100发动机和配套的AL-31发动机来说以Su-27为例，前者仅拥有100多台实验发动机，而后者则拥有约50台发动机。 单纯根据03批次的数量来估算数量并不适合投入使用，还需要测试矢量技术。
俗话说：“美食不晚”。 只要发动机的可靠性和生产质量能够得到保证，即使三五年后涡扇15发动机装备歼20也没什么大不了的。 相比之下，我们更需要关注的是，自涡喷5以来发动机制造行业一直存在的一些老问题，是否在涡扇15的研制过程中得到了克服。发动机从仿制发展到自主开发，在国内外各种不利条件下不断前行。 加之现在有技术积累、充足的资金供应和人才支持，种种有利因素正在孕育长足进步。 本期《出鞘》就到此为止，我们下一期再见。
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