梁兴年|喜讯！多亏涡扇10成功“排雷”，歼20正牌发动机涡扇15已产三批次
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涡扇10发动机即太行发动机 ， 是我国自主研制的第一款涡扇发动机 ， 也是我国第一款第三代涡扇发动机 。 2005年设计定型之初 ， 涡扇10的可靠性简直是惨不忍睹 ， 完全对不起“太行”这两个字 ， 喷零件、空中停车、推力曲线惨不忍睹、加速响应太慢等等各类问题层出不穷 。 后来经过科研人员的不懈努力 ， 终于从“太不行”蜕变成名副其实的太行发动机 。
涡扇10发动机
当年美国第一款第三代涡扇发动机F100横空出世的时候 ， 其先进程度令全世界为之侧目 。 然而 ， 装备F15战机以后 ， 因可靠性极差 ， 一度让F15这种优秀战机成了著名的“机场皇后” 。 涡扇10的核心机脱胎于CFM56 ， 而CFM56核心机又来源于可靠性很高的美制F110发动机 ， 与这款可靠性很差的F100并没有任何关系 。 虽然涡扇10的“”老师并不是可靠性极差的F100发动机 ， 涡扇10却把F110的兄弟F100的毛病学了个遍 ， 而F110的可靠性高的优点却没学会 ， 一度令全国人民极度失望 。
美国研制的F110涡扇发动机
然而 ， 丑小鸭有朝一日也能变成美丽的白天鹅 。 经过10多年的不断完善 ， 涡扇10终于在2013年达到初步稳定的状态 。 2014年珠海航展上 ， 涡扇10的设计者606所的研发人员接受记者采访时很自信地说涡扇10已经行了 ， 并且已经有14吨级的涡扇10改进型发动机正在试验 ， 当时很多人嗤之以鼻 。 然而没过多久 ， 连歼10这种对发动机可靠性要求极高的单发战斗机都装上了涡扇10改进型发动机 ， 后来甚至装备了一款具备矢量喷口的发动机在珠海航展上做特技表演 。 这充分说明“太行”发动机真的行了！前不久又有人爆出内部论文分析涡扇10的稳定性 ， 其中就提到涡扇10的空中停车率在2016年就已经达到设计标准 ， 可以说已经全面满足战斗机使用要求 。 如今又有消息说涡扇10有一款16吨推力的改进型号也已研制成功了！
装备涡扇10改进型的歼20战斗机
虽然涡扇10开头表现很差 ， 但它却是一款很成功的发动机 。 说它成功并不是说它技术层面很成功 ， 而是说它附带的带动效应 ， 使我国的航空发动机工业在较短的时间内实现腾飞！
一款发动机的研制成功离不开成功的设计、优异的材料、先进的制造工艺 ， 涡扇10也不例外 。
第一 ， 涡扇10的研制成功锻炼了一支能“战斗”的科研团队 ， 完成了从“知其然不知其所以然”到“知其然知其所以然”的跨越 。
长期以来 ， 我国的航空发动机都只停留在仿制其他国家的发动机的阶段 ， 而且由于航空工业基础落后 ， 仿制出来的发动机还达不到原版的性能 ， 而且仿制团队因“不知所以然” ， 没有能力进行大幅度改进 。 因此 ， 直到千禧年 ， 我国甚至没有一款好用的涡扇发动机 。 直到2005年 ， 涡扇10通过考核验收 ， 完成设计定型 ， 才解决了“不知所以然”的困境 。 虽然当时稳定性还很差 ， 但涡扇10已经从原理上走通了 ， 几个关键指标都已达到设计要求 。 而且更重要的是研发团队受益匪浅 ， 经过这个型号的磨练 ， 研发团队加深了航空发动机原理以及研发全周期的规律认识 ， 同时也给军方高层吃了一颗定心丸 ， 证明了我国也有能力设计并研发出先进的航空发动机 。 所以不管涡扇10技术上是否成功 ， 通过这款发动机的研发 ， 我国培养了一只“特别能战斗”的研发队伍 。
涡扇10正在试车台上试车
这里还有个故事：起初 ， 因设计团队缺少经验 ， “太行”发动机压气机压比设计值偏大 ， 总压比大于32 ， 导致压气机出口处温度过高 。 这种情况下 ， 若太行发动机要达到理想的性能 ， 其涡轮前温度就要比同类F100、F110或AL-31这样的发动机高50~70度 。 而我国航空发动机材料原本就落后于美俄英法等国 ， 这种设计无异于饮鸩止渴 ， 最终酝酿的苦果就是涡扇10各种问题不断 ， 一度只能降低推力以免温度过高而出故障 。
后来设计团队不断吸取教训 ， 不断改进 ， 如今太行不仅推力全面达标 ， 甚至还研制出多款推力更高、寿命更长的改进型号 。
这里需要特别说明的一点是 ， 涡扇10并非照抄F110发动机 ， 而且航空发动机也无法直接抄袭 。 由于当时美国的工业水平远超我国 ， 若只是照抄F110发动机 ， 我国将面临各种材料和工艺不达标的窘境 ， 这种情况下 ， 涡扇10连试车都可能散架 。 因此 ， 实际上涡扇10只是借鉴了F110的先进设计思想 ， 并以此为基础做出符合我国国情的适应性改进 。
第二、涡扇10的研制成功带动了我国的航空发动机工业实现了飞跃式跨越 。
首先是材料科学发展迅速 。
涡扇10的涡前温度比上一代发动机提升了150～200度 ， 达到1750K 。 这个温度连钢铁都能化成铁水 ， 普通材料根本无法承受这种高温 ， 更何况还要在复杂力学环境下承受这种温度 。 也就是说第三代航空发动机对发动机材料提出了更苛刻的要求 。 为了研发涡扇10 ， 我国不得不研发各种先进材料 ， 比如高铌钛铝合金、单晶材料 。 如今我国的单晶材料已经发展了四代 ， 正在研制第五代单晶材料 。
师昌绪院士研制出耐高温的高铌钛铝合金轻质高强材料
其次是各种制造工艺大提升 。
第三代航空发动机严格意义上来讲是一件艺术品 。 它不仅对材料性能要求极高 ， 同样对加工精度 ， 加工工艺有着非常苛刻的要求 。 试想一下 ， 第三代航空发动机为了达到推力指标 ， 其转速达到10万转/分钟的极高速度 ， 若加工精度不达标 ， 其运转过程中产生的震动将是不可想象的 ， 很可能直接解体 。 而且 ， 为了承受1700K以上的高温 ， 仅靠材料硬抗是不够的 ， 还需要各种复杂精密的空气冷却通道以及性能优异的隔热涂层来帮助涡轮叶片散热、隔热 。 为了制造出这种性能优异的叶片 ， 不仅需要精密加工机械 ， 也需要先进的制备设备 。 为了满足制备工艺 ， 我国还自主研发了先进的单晶温控炉、8万吨垂直挤压机、6.8万吨多功能模锻压机、高精度机床、叶片激光强化设备等等 ， 诞生了不少破世界纪录的先进设备和工艺 。 总之 ， 为了研制这款发动机 ， 我国自主研发了相当多的先进设备、工艺 ， 极大提升了我国的航空发动机工业水平 ， 为今后研制更先进的航空发动机奠定了坚实基础 。
我国自主研制的世界首台6.8万吨多功能模锻压机
涡扇10就像唐僧去西天取经一样 ， 经历九九八十一难 ， 最终取得真经 ， 修成正果 。 可以说涡扇10就像滚雷英雄 ， 为更先进的下一代航空发动机涡扇15提前排除了发动机设计、材料、工艺、设备等方面的重重难关 。 如今的涡扇15进展顺利多了 ， 我们再也没听过类似涡扇10经历的喷零件、空中停车等传闻 ， 反而传来不少好消息 。
2011年 ， 涡扇15研制团队因提前交付验证机获得表彰
航空发动机研制本质上是一门经验科学 ， 其运行原理很简单 ， 但即使材料很先进 ， 依然需要不断迭代改进才能研制出一块稳定可靠、性能先进的发动机 。 最著名的例子就是日本研制的XF5-1 。 这款发动机使用的材料甚至比推重比达10一级、推力超过16吨的美国第四代大推力发动机更先进1代 ， 但却因为日本研发团队缺乏经验 ， 其推重比仅为7.8 ， 最大推力仅5吨 。 因此只有积累足够经验和科研数据 ， 才能设计出一款优秀的航空发动机 。
截止2018年 ， 涡扇15就已经生产3个改进批次
有了涡扇10的研制经历 ， 涡扇15的步伐走得更稳更轻松了 。 2011年 ， 有人透露了涡扇15研制团队因提前交付验证机获得表彰的消息 。 2018年又有人爆出涡扇15已经生产3个批次的消息 。 有人还透露过涡扇15的可变涵道比改进型也已进入试验阶段 。 2018年珠海航展 ， 歼10B战机装备了一款神秘的矢量发动机做特技动作 。 细心的朋友仔细观察应该会发现这款发动机喷口仅由15片零件组成 ， 和涡扇10差异不小 ， 结合之前有人透露过涡扇15喷口为15个零件组成 ， 有人猜测这款发动机很可能就是涡扇15！
装备矢量发动机的歼10B在做特技表演
两岸猿声啼不住 ， 轻舟已过万重山 。 相信过不了多久 ， 歼20一定会批量装备涡扇15守卫祖国蓝天！
【梁兴年|喜讯！多亏涡扇10成功“排雷”，歼20正牌发动机涡扇15已产三批次】大家怎么看呢？欢迎共同探讨
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