大國不可能永遠都做不好航空發動機！六代機航發已經出現井噴

隨著美第六代戰機的研發進入緊鑼密鼓的階段，我國除了要加快渦扇-15的設計定型和小批量試裝備部隊外，也要緊跟美國的步伐，加快研製出推比15至20發動機原型機。渦扇發動機高溫部件中的動部件——渦輪盤和渦輪葉片是發動機性能和壽命最關鍵的部件。據公開資料披露，目前國內性能最好的高溫合金整體渦輪葉盤（或為渦扇-15某型號）轉速為12640轉/分鐘，渦輪盤與葉片之間最大應力已高達5GPa，此時高溫合金渦輪整體葉盤的耐高溫性，強度，循環壽命都將受到嚴峻的考驗。整體葉盤是新一代航空發動機實現結構創新與技術跨越的關鍵部件，通過將傳統結構的渦輪葉片和輪盤設計成整體結構，省去傳統連接方式採用的榫頭、榫槽和鎖緊裝置，使結構重量減輕、零件數減少，並避免了榫頭的氣流損失，而發動機整體結構大為簡化，推重比和可靠性明顯提高。

在第五代戰鬥機F22以及第四代戰機「颱風」所用的推重比10一級發動機F119 ，EJ200上，風扇、壓氣機和渦輪均採用整體葉盤結構，使發動機重量減輕20%至30%，效率提高5%至10%，零件數量減少50%以上。據公開資料披露，我國即將定型的的渦扇-15發動機也採用了F9H96粉末盤+DD9單晶葉片技術的整體渦輪葉盤，並採用線性摩擦焊技術將其二者連接起來，大幅度降低了重量。據公開資料披露，我國正在預研的第六代發動機將大幅度提高燃燒室溫度，對燃燒室、渦輪以及加力燃燒室等熱端部件的材料提出了更高的要求，即使使用先進的發散冷卻技術和熱障塗層，目前最先進的鎳基高溫材料也難以滿足高推重比航空發動機熱端部件對設計工況的使用要求。

一般來說，專家們公認採用連續碳化硅纖維增韌的陶瓷基複合材料是第六代發動機熱端的最佳材料。目前日本和美國的碳化硅纖維技術和產品處於世界領先地位，由於在軍事領域其具有重要的應用前景，碳化硅纖維自誕生之日起一直是西方國家對我國的禁運品。近日，我國披露了自行研製的碳化硅纖維一些公開資料。據公開資料披露，日本的碳化硅纖維研製成功不久，我國就已經開始注意到了這種材料的潛在應用價值，並專門組織國防科技大學相關科研人員成立了碳化硅纖維課題組，並於2000年建成了我國第一條年產噸級連續SiC纖維試驗線。

該第一代連續碳化硅纖維累計向中航工業集團、航天科技集團等國內應用單位提供了2000多公斤第一代連續碳化硅纖維與織物，用於耐高溫陶瓷基複合材料部件、空間碎片防護系統等研製。其中，用於渦扇10太行的碳化硅陶瓷纖維矢量噴管調節片比金屬調節片減重超過50%，大幅減輕發動機增加推力矢量機構後的重量，並有公開圖片展出。由於地球軌道空間碎片越來越多，而第一代碳化硅纖維織物具有良好的超高速碎片防護能力，據測試，明顯優於目前美國航天機構採用的防護結構，已經列入我國航天器空間碎片防護結構的重要候選材料。

2000年後，我國航空發動機研製對耐高溫連續碳化硅纖維提出了更高需求，直接推動了第二代、第三代碳化硅纖維的工程化技術發展。國防科技大學成功研製出多品種、系列化的碳化硅纖維，覆蓋第一代 (KD-I)、第二代 (KD-II)、第三代 (KD-S、KD-SA) 以及吸波碳化硅纖維 (KD-X) 等品類，同時撰寫了碳化硅纖維相關的7 項國家和1 項軍用標準。據公開資料披露，用於殲20戰鬥機的太行發動機隱身改型已順利通過考核。從公開圖片上看，該隱身發動機除採用鋸齒形裙邊修型外，在尾噴管內部中心還採用了耐高溫吸波碳化硅纖維製成的中心遮擋構件 ，在不開發動機加力時，中心幾乎看不見前部熱端火焰，大大提高了殲20後部隱身性。

同時，北京航空航天大學還利用第三代碳化硅纖維研製成功碳化硅陶瓷基複合材料整體渦輪葉盤，經測試，在沒有採用風冷降溫和熱障塗層保護技術的情況下，耐熱溫度大於1600℃，循環壽命大於等於15000次，轉速提高了10%，發動機渦輪盤與葉片之間最大應力降為原來的5%，為六代機發動機核心機的研製成功提供了堅實基礎。

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