我国变循环发动机进展神速！涡扇15处境尴尬，却具有重大意义

2月22日，据飞行国际消息，美国通用电气航空公司继续向美国空军施压，要求其为洛克希德·马丁公司的F-35第五代战斗机采购新的动力装置，而不是对现有的F-35核心动力装置进行升级。

据了解，美国通用电气航空公司正在研制的XA100自适应变循环发动机已经完成地面测试，预计5年内将定型量产，难怪它会催促美国空军对F35动力进行升级，说白了就是要求美国空军将F35现有的F135涡扇发动机更换成XA100型变循环发动机。

看到这里，想必很多中国网友很绝望：我国的第四代航空发动机涡扇15都未整利索，美国更新一代航空发动机就已经快搞定了，这差距也太大了吧？

变循环发动机相比常规小涵道比涡扇发动机优势巨大

为了让战机拥有尽可能大的飞行包线，它采用的发动机一般采用小涵道比设计，例如美国的F119-PW-100，涵道比仅0.3左右，却能让F22最大飞行速度达到2.2马赫，并具备1.5马赫以上的不开加力超音速巡航能力，最大升限也达到20000米。然而，小涵道比涡扇发动机却存在耗油率偏大的缺点，这将影响战机的滞空时间和航程。

那么有没有一种发动机，既有更大的飞行包线，又有更低的耗油率呢？

答案是肯定的，它就是变循环发动机。

通过调节机构，变循环发动机可以根据不同飞行高度、飞行速度调节出最适合的等效涵道比，以便提升发动机的燃油效率。例如，低空低速飞行时，将涵道比调节到最大，高空高速飞行时，直接变成一台涡喷发动机，始终以最省油状态运行。

按照普惠和美国通用电气公司（GE）的测试数据来看，XA100变循环发动机相比美国现役最先进航发F135在油耗、推力、散热能力等方面都有质的飞跃：

1、 减少25%的油耗！

2、增加10%的推力，最大推力高达200KN！

3、发动机散热能力增加60%！

正因为变循环发动机有如此巨大的优势，美国、英国、日本等发达国家纷纷启动自己的变循环发动机研制计划。

然而，令人意外的是，我国的第五代航空发动机进度并未比涡扇15落后多少

按照我国标准，涡扇15属于第四代航空发动机，而自适应变循环发动机属于第五代航空发动机。

2018年7月，刘大响院士在某公开讲座上首次表示我国第四代军用小涵道比航空发动机项目进展顺利，将在未来3至五年内设计定型。2021年，有网友宣称拍到一架安装一台涡扇15和一台涡扇10改进型的歼20在试飞。无独有偶，2022年12月，刘大响院士在“2022中国航空产业大会暨南昌飞行大会”上透露，涡扇15已经装上歼20试飞了。

从中我们可以确定的一点是，涡扇15发动机的研制工作已经进入尾声。按照美国F119-PW-100涡扇发动机1997年装机试飞，1999年设计定型来看，涡扇15很可能将在2023年定型量产，甚至可能已经定型，开始量产。多方可信度极高的信息均能得出一个共同结论：涡扇15定型量产时间大概是2021年～2023年。

这个时间节点到底算快还是慢呢？

美国的同代航发F119-PW-100是在1999年定型量产的，从时间节点来看，涡扇15比它晚了22-24年时间，成熟的时间节点还是太晚了，至少比很多业界人士预计的时间更晚。当然，在上一篇文章我们也通过事实告诉大家，涡扇15中间至少经历了一次更换核心机的重大变故，才导致进度延后的，因此不能简单类比。

看到这里有人不免担心了，涡扇15比美国同类装备晚了这么多年，那么我国下一代航空发动机定型量产时间岂不是遥遥无期？

那倒也不是，与涡扇15相反，我国的下一代航空发动机进度超出多数人的预料，快得让人惊叹！

2018年6月，国内专业期刊《中国科技奖励》发布了一篇名为《航空动力的攻“心”战——记中国航空发动机集团专职型号总师、沈阳发动机研究所总设计师刘永泉》的文章，文中首次提到国产新一代自适应变循环发动机的研制进展：国内首次完成变循环特有的关键技术整机验证，构建了自适应发动机关键技术体系，取得了自主研发航空发动机技术的重大突破。

由此可见，我国在2018年就已经完成了变循环发动机的技术验证机测试工作。

如果一切顺利，5-8年左右就能走完技术验证机、工程验证机、原型机阶段，实现定型量产，以美国的F119-PW-100型发动机为例，它在1991年启动工程研制，仅耗时8年左右，1999年就完成设计定型并量产；F135-PW-100完成这个过程缩短至5年。

作为忠实的美粉，我国从涡扇10开始，就逐渐照搬美国的航空发动机研制模式，遵循“关键核心零部件-核心机-技术验证机-工程验证机-原型机”研制模式和“服役一代、研制一代、预研一代、探索一代”发展模式。涡扇15更是全面照搬美国发动机研制模式，走完全部研发流程。

因此，参照美国的航空发动机研制进度，按照2018年进入整机验证阶段推算，大概2023-2026年，我国就有可能完成自适应变循环发动机研制工作，仅比涡扇15晚3-5年而已。这个进度并不会比美国的XA100和XA101晚，甚至有望领先。据了解，美国GE公司的XA100自适应变循环发动机在2018年完成核心机测试，在2019年左右进入技术验证机阶段。

资料显示，美国在航空发动机涡前温度这项指标方面已经可以做到2400K级别，并已经储备了2700K级别的关键技术。相比之下，涡扇15涡前温度只有1850～1950K，差距十分巨大。当然，我国也在发展耐高温陶瓷涡轮叶盘技术，目前也取得不小进展，但能否达到美国的水平仍有待观察。

美国的变循环发动机技术底蕴超过50年，即便我国的变循环发动机在进度上略有优势，也不代表中美在航空发动机领域的技术差距已经消除。目前尚不清楚我国的变循环发动机总体设计指标与美国同类发动机是否相当。

虽然变循环发动机具有独特优势，但实用性能否达标还有待观察

从性能上来讲，变循环发动机相比常规涡扇发动机具有很大的优势，但它也并非十全十美，缺点同样不容忽视。

从结构上来说，常规涡扇发动机本身就已经足够复杂，而变循环发动机复杂度还进一步大幅度提升。从工作模式来说，它不再只有1种工作模式，而是至少总有4种工作模式。这就带来4方面问题：1、潜在故障点大幅度；2、控制系统研制难度飙升；3、维修难度飙升、维修成本暴涨；4、整机制造难度暴涨、制造成本飙升。

如果不能很好地解决上述4方面问题，变循环发动机将成为一种又贵又不可靠的高级工艺品。

当年F120变循环发动机就因为维修难度更大，维修成本更高，在竞标中输给了F119小涵道比涡扇发动机。XA-100和XA-101自适应变循环发动机复杂度相比F120变循环发动机又进一步提升，最终实用性能否达标仍有待验证。

从飞行包线来看，变循环发动机相比小涵道比涡扇发动机来说并没有很大的优势，仅在耗油率方面具有很大优势，但实用性方面面临大麻烦。从这个角度来看，涡扇15存在的意义仍然很大，有必须进一步改进提升，作为我国下一代战机的备选发动机，以防止我国的变循环发动机无法解决实用性问题而导致无发动机可用。