在強大資金投入的推動下，中國航空發(fā)動機在材料、設計、工藝等方面已取得重大突破，并引起國內外媒體高度關注。本文摘編自國內權威媒體報道，本刊刊發(fā)此文并不表示同意其中觀點，亦非證實所述內容，僅供有興趣的讀者及專業(yè)工作者參考。

近日，《中國航空報》透露了一條重要消息——中國在先進高溫合金領域取得重大成果。在世界先進發(fā)動機研制中，高溫合金材料用量已占到發(fā)動機總重的40%至60%。因此高溫合金材料也被譽為“先進發(fā)動機基石”。無獨有偶，西方多家媒體近日也刊文宣稱，中國未來用于軍用航空發(fā)動機的研發(fā)資金高達3 000億人民幣，相關研制單位正在多款先進渦扇發(fā)動機項目中齊頭并進。美國軍事專家據此認為，中國很可能會在5到10年時間里量產足以為殲20提供真正五代機性能的強大發(fā)動機。

如果真的解決了先進發(fā)動機問題，那么中國航空工業(yè)將迎來真正的井噴，而航空發(fā)動機過去一直是制約中國戰(zhàn)斗機研制和批量裝備的最大障礙。

600攝氏度與2萬倍離心力

高溫合金是一種能夠在600攝氏度以上及一定應力條件下長期工作的金屬材料，具有優(yōu)異的高溫強度，良好的抗氧化和抗腐蝕性能，及出色的抗疲勞、斷裂韌性等綜合性能，已成為軍民用燃氣渦輪發(fā)動機熱端部件不可替代的關鍵材料。

航空發(fā)動機的技術進步與高溫合金的發(fā)展密切相關。高渦輪工作溫度是當代先進航空發(fā)動機的最顯著標志，提高渦輪工作溫度是增加推力、提高發(fā)動機推重比的重要手段，而影響發(fā)動機渦輪前溫度的首要因素就是渦輪葉片和渦輪盤的耐溫水平。因此，發(fā)動機渦輪部件的設計者無一不是窮盡一切手段，追求應用承溫能力更高的渦輪盤和葉片材料。同時，在飛行過程中噴氣發(fā)動機的葉片還要能承受高達自身重量20 000倍的離心力，人們因此常常用“冰質調羹攪動熱湯”來形容渦輪葉片在這種環(huán)境下面臨的挑戰(zhàn)。

先進高溫合金正是為滿足航空發(fā)動機對材料的需求而出現(xiàn)，并隨發(fā)動機技術的進步而快速發(fā)展。其中，鎳基單晶高溫合金是在等軸晶和定向柱晶高溫合金基礎上發(fā)展起來的先進發(fā)動機葉片材料。與其他高溫合金相比，鎳基單晶高溫合金具有更優(yōu)異的綜合性能，成為高推重比航空發(fā)動機的關鍵材料。據《中國航空報》報道，自20世紀80年代中期研制成功第一件單晶空心渦輪葉片以來，中航工業(yè)航材院為多種型號先進航空發(fā)動機提供了數萬件單晶葉片，某些裝配單晶渦輪葉片的發(fā)動機已翱翔于藍天。

此外，粉末高溫合金是用粉末冶金工藝制備的高溫合金，是制造先進航空發(fā)動機渦輪盤不可或缺的關鍵材料。20世紀80年代，中航工業(yè)航材院開始研究粉末高溫合金，經過20多年的發(fā)展，已研制成功第二代粉末高溫合金，并應用于發(fā)動機用渦輪盤及導流盤，且性能水平達到國際同類合金的A級標準，實現(xiàn)了粉末高溫合金盤件在高推重比航空發(fā)動機上的應用。

美國航空技術專家魯本·約翰遜稱，在發(fā)動機生產中，必須全部掌握最先進的高溫合金、粉末冶金及單晶葉片技術。在中國“師從”的俄羅斯，有5家繼承自蘇聯(lián)的大型航空發(fā)動機研究機構，其中就有一家專注于發(fā)動機材料研究，在俄羅斯的所有航空發(fā)動機項目中，熱障涂層技術都是最關鍵的環(huán)節(jié)之一，這同樣有賴于掌握先進材料的制造。但與英國的羅羅，美國的通用及普惠公司相比，盡管對應產品的綜合性能相當，但俄制發(fā)動機仍然相對較重，采用的也并非最頂級材料，燃油消耗率更高，壽命更短。

3千億砸向五代機動力

一些國外專家指出，中國在先進高溫合金領域創(chuàng)造出了一批令人矚目的研究成果，為先進航空發(fā)動機的發(fā)展奠定了堅實基礎。美國軍事專家吉伯·柯林斯宣稱“中國WS-15發(fā)動機研發(fā)計劃的存在表明，掌握制造本土研發(fā)的F119級別發(fā)動機（F-22采用）的能力，從而為殲20戰(zhàn)斗機提供動力是中國的重中之重”。他認為，中國要制造出這種級別的發(fā)動機還需要5到10年。

不過柯林斯同時也指出，中國航空發(fā)動機工業(yè)的最大弱點在于渦輪葉片制造時的流程標準化，在地面測試和模擬飛行中，中國發(fā)動機經常面臨葉片彎曲、破損等問題?！八麄儸F(xiàn)在確實已經很接近F100-PW-100（F-15C采用）的水平。不過如果中國航空業(yè)不能完全掌握軍用規(guī)格質量控制流程，他就很難制造出足夠多的高質量發(fā)動機，從而真正降低中國對俄羅斯高性能發(fā)動機的依賴?！?/p>

柯林斯的觀點在美國防務圈引起了爭論。軍事分析家理查德·阿布拉菲亞認為，中國要制造出與美國最先進發(fā)動機相媲美的產品，需要的時間遠不止5到10年。“他們與F119、F135和F136的技術水平相去甚遠。他們必須在材料、設計以及制造方面取得重大突破。等他們走到那一步時，西方又向前跨出了很遠”。

然而，著名智庫列克星敦研究所的武器專家洛倫·湯普森不同意這種看法，他表示：“美國學者和情報分析人士一再低估中國在經濟和技術上取得進展的速度”。湯普森的理由是中國發(fā)動機制造商預計近期將投入1 000億人民幣的研發(fā)資金，到2015年可能還會提高至1 500億人民幣。路透社提供的數據更加驚人：接下來20年里，北京將在軍用航空發(fā)動機領域投入多達3 000億人民幣（約490億美元）。普惠公司為F-35“閃電II”戰(zhàn)機研制F135發(fā)動機前后共投入約84億美元。我們甚至可以據此認為，中國投入了可同時維持多款先進發(fā)動機研制的資金。而中國同時上馬殲20與殲31兩款五代隱身戰(zhàn)機的事實，已經證明了中國航空工業(yè)同時管理多個未來大型科研項目的能力。

國產戰(zhàn)機加速裝“太行”

吉伯·柯林斯在相關文章中透露，目前中國正在學習如何實現(xiàn)WS-10型發(fā)動機的系列化生產，這種發(fā)動機正在為部分殲10、殲11及殲11B戰(zhàn)機提供動力。雖然中國國內媒體報道稱，目前生產的殲11B戰(zhàn)機全部配備了國產發(fā)動機，但柯林斯認為，中國最近的航空發(fā)動機進口數量證明，解放軍的戰(zhàn)機仍嚴重依賴俄羅斯發(fā)動機。在中國最現(xiàn)代化的作戰(zhàn)飛機中，由國產發(fā)動機提供動力的僅占20%。

美國國際戰(zhàn)略評估中心的文章稱，從2007年起中國開始出現(xiàn)新的殲11B單座多用途戰(zhàn)斗機，早期產品采用的是俄羅斯AL-31F發(fā)動機，但后續(xù)生產的殲11B都采用了沈陽黎明公司生產的WS-10A“太行”發(fā)動機。根據2012年珠海航展上的相關人士透露，這種發(fā)動機的最大推力為12.5噸，比AL-31F略低。更重要的是，WS-10A的工作壽命等指標尚不及俄同類產品。在2010至2012年的3年時間里，沈陽黎明公司已經生產了266臺“太行”，以保障殲11系列戰(zhàn)斗機的生產。盡管中國方面自己也承認“太行”存在缺陷，但WS-10A的性能對于蘇-27系列戰(zhàn)斗機來說還是不錯的。緊隨其后，從2010年開始生產的雙座型殲11BS戰(zhàn)斗機也配備了WS-10A發(fā)動機。

到2012年，中國可能已生產了12架殲15艦載戰(zhàn)斗機，都采用WS-10A發(fā)動機，2013年預計將再生產8架殲15。2012年11月3日，第一架雙座型殲15BS戰(zhàn)斗機首次曝光，同樣采用WS-10A發(fā)動機。殲15BS很有可能被定位為專用的航母艦載教練機，也有可能與美國海軍的EA-18G類似，被發(fā)展成航母艦載機中隊專用的電子戰(zhàn)飛機。

國際戰(zhàn)略評估中心的文章還透露，到2020年，國產殲11B型戰(zhàn)斗機的總生產量可能達到260多架，再加上大部分仍然服役的殲11A和蘇-30，那么由沈飛生產的各種殲11系列和蘇-30戰(zhàn)斗機總數將達到約430架。所謂的“殲16”和殲15戰(zhàn)斗機在加裝了有源相控陣雷達，及更強勁的WS-10A改進型發(fā)動機后，預計將能夠達到四代半戰(zhàn)斗機的水平。

另外，雖然殲31的原型驗證機可能采用的是俄羅斯RD-93渦輪風扇發(fā)動機，推力8.3噸，但是在2008年珠海航展上，中國一家發(fā)動機公司就披露了一款推力達到9.5噸的渦扇發(fā)動機模型，而且具備推力矢量技術。這種發(fā)動機可能是WS-13的后繼改進項目，以俄羅斯RD-33/RD-93為基礎。該發(fā)動機的研發(fā)進度可能比推力15噸的WS-15更快，據稱WS-15主要是為殲20戰(zhàn)斗機研制的。不過，中國目前還無力生產其未來國產大型運輸機或加油機所需的大型高涵道比非加力渦扇發(fā)動機。（本文摘編自人民網）

責任編輯：王宏亮