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一级原创
有一定篇幅的原创性质帖子，内容平实，具备不错的可读性，引发了一些网友的回应。

[原创]说说对航空发动机研发的看法

航空发动机决定了飞机的性能，这是航空界一个基本认识。航空发动机被誉为“工业之花”，是一个国家科技、工业和国防实力的重要体现。目前，世界上能够独立研制高性能航空发动机的国家只有美国、俄罗斯、中国、英国、法国等少数几个国家。

中国航空发动机的主力太行发动机

我国的航空发动机一直是广大国人高度关注的领域，一举一动都牵动着国人的心。一些热心人在网上不断爆出我国在航空发动机领域取得突破进展，最近更是爆出所谓高超音速飞机已经试飞成功的惊人内幕，仿佛我国的航空发动机一夜之间就站到了世界的最前沿。由于我国航空业的保密体制，我国对航空发动机发展宣传并不多，可查到的材料也很少。既然对国内的航空发动机无法全面了解，我们不妨把眼光放到其他国家上去，了解一下其他国家的航空发动机发展计划，再反过来推测一下我国的航空发动机发展水平。

说到航空发动机就不的不提美国，尽管现在美国经济低迷，处于战略收缩期，但是其国内的航空发动机发展一点没有减慢，正在按步骤一步步发展。在2005年，美国结束了时长17年，耗资50亿美元综合高性能发动机技术（IHPTET）计划，IHPET是一项横跨空军、海军、陆军、NASA、国防部高新科技预研局（DARPA）和工业巨头以及各大高校联合参与的国家级战略性发动机技术预研计划，整个计划包括了大型涡扇/涡喷和大功率涡轴/涡桨和导弹/无人机上中小型发动机三个部分的项目。由于IHPTET只是一项实验室预研发计划，所有的成果都是在实验室取得，只是在NASA一些对外展示中有所提及，所以并没有引起外界的关注。但是其后继工程通用经济可承受先进涡轮发动机（ VAATE）计划将会完成从实验室预研发到实际技术转换，作为VAATE计划的一个应用项目，自适应发动机技术发展(AETD)，美国通用公司的自适应循环发动机核心机在2013年完成硬件耐久性测试。同时为直升机发展的先进经济可承受涡轮发动机AATE应用项目，在2012年分别由先进涡轮发动机公司（ATEC）的HPW3000和GE公司的GE3000完成耐久性和性能试验，目标是在保持现役T700发动机重量的基础上将油耗降低25%、功率提高50%（达到2205千瓦级别）。VAATE计划将会把美国的航空发动机业推向一个新的高度，进一步巩固其在高性能发动机领域的优势地位。

通用公司AETD五代核心验证机

我们回过头去了解一下IHPTET计划的发展，1987年推重比10一级发动机F119和F120的顺利进行，美国由NASA牵头提出了IHPTET工程，工程计划总共分为三个阶段：

第一阶段目标：在1995年之前试验机型推重比相比于现有的F100/110发动机增加 30%，涡轮进口温度比现有先进发动机高222℃。

第二阶段目标：在2000年之前试验机型推重比相比于第一阶段已经达到的成就再增加至少30%，涡前温度相比于第一阶段成果再提高至少100K。

第三阶段目标：在2005年之前试验机型推重比相比于第二阶段已经到达的成就再增加50%以上，涡前温度相比于第二阶段成果再提高200K ，带核心驱动风扇级的变循环发动机（ADVENT计划）在2005年如期完成。

F119发动机地面测试

F120变循环发动机

在整个IPHTET计划中分三个阶段制造大量的验证核心机：

第一阶段：PW公司为第一阶段主承包商，GE为备选承包商，主要验证机为XTE65- 1/2，推重比12左右。

第二阶段：GE和艾利逊联合研制小组为第二阶段的主承包商，PW为备选承包商，PW7000的验证机XTE-66于1999年完成，推重比16左右，无加力状态实现108N/kg/s左右的单位推力，其相比于F100- PW-229，长度缩短了40%，压气机数量由10级减为4级并且不损失压比，加力耗油率从 2.0kg/N*h下降到1.4kg/N*h，成本降低30%左右。

第三阶段：PW的第三阶段验证机为XTC-67核心机和XTE-67验证机，试验推重比20左右。

通过IPHTET和VAEET计划美国在航空发动机上取的上千项科研成果，在这里选几样比较重点的来介绍一下。

1.小展弦比后掠风扇：F119-PW-100风扇虽然没有后掠，但应用了小展弦比技术。

2.整体式叶盘工艺:F119-PW-100采用线性摩擦焊接工艺（LFW工艺）整体叶盘，相比于常规热固式整体叶盘更为先进和节省成本。相比于普通榫接叶盘省去了榫接的过程，既简化了生产，而且相比于常规榫接叶盘减重30%左右。

我国《中国航空报》2014年12月25日报道称，12月22日，中航工业董事长林左鸣来到成发叶片展厅，询问了整体叶盘的研制进展，并仔细察看了和美国通用电气公司合作引进的世界先进的整体叶盘加工中心。

3.新一代单晶合金：F119-PW-100采用第三代单晶CMSX-10合金，相比于EJ200应用的典型第二代单晶合金CMSX-4来说，其相同应力条件下的持久温度高了60℃左右。

2012年9月我国上海大学自主研发并通过验收30厘米长涡轮单晶叶片，是我国晶体生长工艺的一次突破，也是我国自主培养的最长一块单晶叶片，但和世界先进工艺相比还有10厘米以上的差均。

国产航空发动机叶片

4.Ti-1720阻燃钛合金材料：F119-PW-100采用了Ti-1720阻燃钛合金材料，对持续燃烧敏感度降低，减弱了常规钛合金严重的燃烷效应。

我国目前使用的是Ti40阻燃钛合金材料，在热稳定性能上和Ti1720还是有差距的。

5.纳米双合金粉末盘：F119-PW-100使用粉末热挤压+超塑性锻造成形工艺，应用了AF115+MERL76纳米粉末组合盘（外围高温区用耐高温合金，内层用高强度合金）。

我国在2013年由中国兵器工业集团内蒙古北重工集团公司，使用3.6万吨垂直挤压机实验了粉末热挤压+超塑性锻造成形工艺，填补了我国在这一领域的空白。

6.金属刷子封严：F119-PW-100的刷式封严结构由一组紧密捆在一起的直径为 0.0136毫米金属丝鬃毛和内外夹板组成，鬃毛夹在内外夹板之间。鬃毛在轴的旋转方向偏置一个角度以减少摩擦和磨损。轴发生偏转时，偏置角度可使鬃毛弯曲而不致折损，保持良好的封严性能，这一技术就可以为发动机带来5%的推力提升。

7.超微孔洞式"超冷"涡轮叶片:F135-PW-100上应用了经过改装试验的F119的超冷叶片，利用计算流体力学设计的数百个激光孔洞，F119/135-PW-100/400/600可以实现相比F100/110的常规叶片温度耐受能力提升200K以上。

超冷叶片剖面图

2015年6月普惠公司F135发动机经过10个月的测试，发动机已经完成5200个总累计循环（TAC），期间无需对涡轮进行维护，相当于实际使用7年以上，或F-35战斗机执行1200次任务。惠普公司对F135的设计寿命为8000TAC/4000EFH。2014年珠海航展上太行发动机研究人员对记者证实：太行发动机的寿命为1500小时，首次翻修为600小时。

F135发动机地面测试

太行发动机地面测试

美国的发动机工业通过IPHTET和VEAAT计划完成从推重比从10到20的整体性飞跃，同时我们应该也看到我国在一些技术上已经追赶上美国的脚步，但是整体上还是有距离。航空工业是一个对基础科研要求极高的行业，只有在基础科研上下大的力气和时间进行研究积累，才有可能一步步的取得突破，不可能指望靠一两样技术的突破就实现弯道超车。

通过总结美国对航空发动的发展规划，我们可以看到：发展航空发动机要有长远缜密的规划和强大的执行力度，需要一个国家级的战略整合机构来规划实施，IPHTET计划就由NASA牵头保障。在制定计划的时候需要有稳健的可实施方案，IHPTET实现了推重比从10到12再到16最后到20的技术三步式发展，这个渐进式发展计划代替了各个机构独立发展计划，降低了国家经费投入，保证了计划的可完成性。对未来技术趋势有发展的战略眼光，通用的变循环发动机被定为美国下一代发动机的首选，尽管通用的变循环发动机经历了F120和F136两次落选，但是通用公司在30多年的发展周期中一直得到政府的资金支持。

我国由于保密体质，并没有对外界透露太多的发动机发展计划，只是在一些新闻中报道航空发动机列入国家863计划，平时对航空发动机的报道就更少，很难全面的了解整个行业的情况，只能是通过零星的消息进行推测，但是我国对航空发动的重视程度非常高，相信我国也有着像IPHTET一类的计划正在实施中。目前我国航空发动机只能满足国内航空业的部分要求，还谈不上强大，但是只要有强有力的发展计划，中国的航空发动机就如同雨后春笋，需要的只是时间。

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2015/10/1 16:46:22

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军备不竞赛
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脑子进水的设计和思维！被完全限制在传统思维里！不会有什么建树

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