前言：众所周知，航空发动机一直是中国航空工业的发展绊脚石，几十年间的歼-7、歼-8、歼-10、歼轰-7、轰-6、运-8、直-9等飞机使用的航空发动机全是仿制和直接引进的，直到2005年才完成设计定型“涡扇-10“发动机，这型历经27年研发的航空发动机面临过多少困境呢？



一：开局的窘境

长期以来，中国航空工业都认为发动机只是飞机的配角，未能正确理解其重要性和研发难度，从问题多多的涡喷-7发动机到被迫撤下的涡喷-14发动机，导致独立研制的各种战机一再被发动机拖延，面对军方的不满和质疑，尷尬中国航空工业走上对外引进仿制之路，70年代引进的英国斯贝MK202发动机因为装机对象而停止研发，等到研制歼轰-7时又无法完成国产，被迫进口英国的二手退役发动机，80年代，美国通用电气公司向中国推荐他们生产的F404涡扇发动机，普惠公司则推荐他们的PW1120涡喷发动机，著名的F404涡扇发动机就是用于F/A-18战斗机上的那款发动机，绝对是一款非常好的发动机。



但中国航空工业没有见过F404涡扇发动机，不了解到底好在哪，有多好，设计人员除了价格还真不了解两种发动机谁更好，最后因为通用电气公司有问必答，要什么数据尽量提供，甚至纯粹帮忙找两侧进气道的设计资料而中选，1987年成飞决定到美国看看实物，近距离接触后成飞对F404涡扇发动机精美的工艺和小巧的外形惊叹不已，F404涡扇发动机重仅1050公斤，直径仅89厘米，推重比却达8，涡喷-7发动机重量和直径不仅大，推重比仅为5，但成飞仅是赞叹，没有购买，因为成飞是搞飞机设计的,对发动机不是特别在行，感觉F404涡扇发动机价格非常高，离中国太遥远。



歼-10战斗机在1986年立项时，发动机只有涡喷-15、“斯贝”、910型改进型和“太行”共4种方案可供选择，技术成熟度最高的是仿制米格—23战斗机配用的P-29—300发动机，但这是一种落后的涡喷发动机，推力勉强能达到要求，但耗油率非常巨大，航程无法达标，“太行”是在美制CFM56-3涡扇发动机核心机基础上改进的涡扇发动机，其架构比F110—GE-129发动机更先进，经过审慎评估技术水平、研发风险、经费和研发周期后，中航工业毅然决然地选择了研发“涡扇-10“发动机，然而理想很丰满，现实很骨感，对研制能力薄弱的中国航空工业来说想快速研制成功一种先进发动机有极大的困难，直到2002年涡喷-14“昆仑”涡喷发动机研制成功才走出了只知其然不知其所以然的窘境。



二：荆棘之路

“涡扇-10“发动机立项时的要求是要位制造2台验证机,15台原型机和20台压气机进行试车，1998年装机试飞，2000年完成设计定型，实际上到1993年才造出了验证机，又经历了长达12年的地面试车，由于考虑到空军的紧迫需求而设计仓促了些，发动机材料不过关、设计存在缺陷，期间发生200多项技术问题和故障，如高压压气机四级盘破裂、叶片强度不够、喷零件、“突停”、“怪响”、滑油管裂缝，还发生了几次重大事故，令研发几乎几乎陷入“下马”的绝境 ，一直到到1998年还没有装机测试，2004年7月1日，606所召开千人誓师大会，口号是年底之前完成“涡扇-10“发动机定型任务，但7月20日就再次出现“突停”。



2004年8月，负责科技工作的副总理下来视察打气刚走没多久就发生了“发动机卷死人”的重大恶性事故，暴露出606和黎明厂在质量管理、作风散漫和人员素质的问题，这才是接连发生故障、事故、特情，以至于进度一拖再拖的根本原因，上层发出“整风”命令，航空工业一集团派副总经理亲自坐镇，下令“不换思想就换人”，并调派所一切资源务求如期定型，如不能如期通过考核就下马，为了避免型号，606所降低了性能、耐久性、可靠性等指标，以在短短百天后交付发动机，在05年初通过“考核”，但在“考核”后依然存在技术问题，2005年3月606所再次召开了誓师签字大会，这是国家给的最后机会。



但万幸的是终于在05年11月完成了“长久初始寿命试车”，但作为配套的歼10战斗机在1996年就已经试飞了，“涡扇-10“在进度上是远水解不了近渴，在紧迫的形势面前，高层基本放弃在歼10A战斗机上使用“太行"的想法，决定先采用一型成熟型号发动机适配，中国早在1992年就接触到苏联留里卡-土星发动机设计局为苏-27战斗机研制的AL-31F加力式涡扇发动机，技术指标远超国内所有发动机，中国在引进的苏一27SK战斗机生产线时就希望有朝一日能自行生产，苏联的航空发动机设计和制造能力不如美国，为了实现苏-27战斗机的性能指标，留里卡-土星发动机设计局不得不放弃寿命、可维护性和可靠性，转为追求推力。



花费了近十年才勉强达到军方的推力要求，但还不是F-15战斗机的对手，为此留里卡-土星发动机设计局推倒重来，放弃现有的设计、材料、工艺等能力，重新设计核心机，将高、低压涡轮均改为单级结构，高压压气机减少为9级，总级数从20级降低到15级，重量降低到了1520千克，理论上虽然脱胎换骨，但激进的技术超出了苏联的工业能力，用60-70小时就报废，为了不得不增加结构，故障少了重量又增加了150千克，不得不又要解决超重问题，还要解决涡轮叶片冷却问题，经过57台试验发动机运转22000多小时后，AL-31F发动机最终在1985年研制成功，中国选择了AL-31F作为歼10A战斗机的发动机。



三：追赶F-22战斗机发动机

AL-31F发动机是为双发战斗机研制，从来没有在单发战斗机上的适配和使用经验，外置飞机附件机匣是满足苏-27战斗机苛刻要求一项意义重大的举措，本来为了维护方便采用下置设计，但苏-27战斗机的设计不利于下置机匣，不得不改为上置机匣，中国和留里卡-土星发动机设计局协调后，选择了附件机匣在下部的AL-31FN，军用推力7.77吨，最大加力推力由12.5吨，耗油量0.78kg，进气流量由112千克/秒，风扇直径从905毫米，前后共引进了300台，首批54台于2001-2002年交货，除去预留装备了40架歼10A战斗机，2004年又花3亿美元再购买了100台AL－31FN－M型发动机，07－10年再引进了150台，全部装备歼10A战斗机。



早期的歼-11A战斗机发动机依旧用AL—31F发动机，由于双发战斗机比单发的战斗机安全，空军决定为国产的歼一11B战斗机匹配“涡扇-10A“发动机，但0004号原型机装机试飞时就出现了风扇叶片断裂事故，第一批次歼一11B战斗机不得不采用紧急进口的AL-31F发动机，在研发单位还没搞清究竟是设计不够完善还是生产工艺标准把控不严之前，02批次的歼-11B战斗机无发动机可用，研发单位成立过不少专项课题攻关组逐项逐条排查问题，从设计到制造工艺几乎又重走了一遍研发流程，直到2011年才把性能稳定了下来，时间进至2014年，歼-20、歼-16，歼-10B战斗机和歼-15舰载战斗机都取得了进展，但“涡扇-10A“发动机开足马力生产也不够用了。



歼-15舰载战斗机采取的是下置机匣发动机，但俄罗斯因不满中国仿制歼-11B战斗机问题不准把AL－31FN－M型发动机装在任何国产化的苏系机上，而中国空军头号项目歼-16战斗机在使用“涡扇-10A“发动机试飞时爆发出隐患问题后被迫大幅延后交付，追回损失的时间进度成为摆在中国空军面前的一道巨大难题，最后经总参谋部协调，中国空军把计划中给歼-10B战斗机的AL-31F-MN1发动机给了歼-15舰载战斗机，AL-31F-MN1发动机是AL-31FN的升级版本，军用推力增加到8.25吨，最大加力推力增加到13.5吨，换装后的歼-10B战斗机最大起飞重量将比歼一10A战斗机增加了一吨。



做为交换，海军把SU-30MKK2战斗机备份的AL-31F发动机给歼-16战斗机使用，唯一的牺牲就是第一批次歼-10B战斗机晚半年时间交付，妥协为“涡扇-10A“发动机大量批生产并应用争取到了时间，2014年，大幅增加可靠性和使用寿命的涡扇-10B发动机公开亮相，风扇流量、压气机压比和空气压缩效率、燃烧室燃烧效率也进行了一系列技术改进和革新，解决了可靠性和“动力不够泼辣”的问题，最大推力从12.5吨增加到13.5吨，到2017年中国彻底掌握推重比8的小涵道比涡扇发动机的设计制造技术，歼-20战斗机也放弃了最初研发使用的AL-31F发动机换装涡扇-10B发动机，但最大推力只提高约0.5吨，依然是“小马拉大车”。



因为美国空军公布的F-22战斗机F119—PW-100发动机推重比为10，从推力和推重比看,涡扇-10B发动机落后了一代，这样歼-20战斗机就可能在超机动性和超声速巡航两项关键技术指标不敌F-22战斗机，适配歼-20战斗机的发动机推重比至少要达到9，理想情况是10以上，幸运的是中国通过涡扇-10B发动机的研制已经摸透了损伤容限和高效率的宽弦叶片、三维粘性叶轮机设计、整体叶盘结构的风扇和压气机、单晶气冷涡轮叶片、粉末冶金涡轮盘、刷式封严、树脂基复合材料外涵机匣、整体式加力燃烧室设计、陶瓷基复合材料喷管调节片和具有故障诊断和状态监控能力的双余度式全权数字式电子控制系统等相关技术，2011年黎明发动机公司就制造了涡扇-15发动机首台样机。

四：结语

2023年，经过12年奋斗，歼-20战斗机终于装上了推重比达到10的涡扇-15发动机，达到F-22战斗机的标准，只是到了2025年美国爆出了F119—PW-100发动机真实的推重比只和AL-31F发动机差不多，中国才发现被忽悠了三十年，这三十年来在追赶世界航空技术强国的信念下，中国航空工业攻克各种任何不可逾越的难题，一下子赶到了全世界的前头，现在，中国开始研制的六代机发展已经步入快车道，六代机将达到到马赫数3-5的飞行速度，这就需要更强大的发动机，涡扇发动机推力已经很难再有更大的发展，六代机的动力有多强还不知道，但肯定是独家专利了。