重磅！第五代渦軸發動機詳細設計方案揭曉：中國發動機終於趕上美國

渦軸發動機是航空燃氣渦輪發動機的一種重要類型，它主要用於驅動直升機旋翼產生升力和推力。由於其用途廣泛，不僅可作為直升機的主動力裝置，還適合於中低空、低速短距／垂直起降無人機和傾轉旋翼無人機動力。法國是最先研製出渦軸發動機的國家，20世紀50年代初，法國透博梅卡公司研製出世界上第一台實用化的直升機用渦軸發動機，雖然功率只有區區的206千瓦，但其性能與原來直升機裝備的活塞發動機相比有了質的飛躍，其功重比（渦軸發動機最大功率和整機重量的比值，類似於渦扇發動機的推重比）足足提高了一倍。隨後世界各航空強國均開始大力發展渦軸發動機技術並廣泛應用在軍民用直升機上，透博梅卡公司更是成為世界領先的直升機發動機製造商，其研製生產的渦軸發動機性能與美、俄兩大航空強國不相上下。

我國仿製生產的第一代直升機直5由於原仿製型號採用的是活塞發動機，導致我國直升機發動機水平在20世紀80年代以前遠遠落後於世界先進水平，其自行研製的第一代渦軸發動機產品渦軸5由於裝備對象的下馬（類似俄制米-8雙發直升機的國產直-6直升機，但採用單發動力）而最終未能裝備部隊。進入20世紀80年代後，為了迅速改變我國直升機工業的落後局面，在引進法國6、70年代研製生產的「海豚」輕型直升機和「超黃蜂」大型直升機的同時，還同時引進了與其配套的第二代渦軸發動機阿赫耶1-C（最大功率656kW）和透默III（最大功率1200千瓦），並將其命名為渦軸-8和渦軸-6，發動機功重比提高到3到4左右，是我國現役9、8直升機的國產動力，其最新的發動機改型還裝備在直-19武裝直升機，直-18預警機等國產直升機型號上，為我軍的裝備現代化做出了應有的貢獻。

第三代渦軸發動機主要誕生於20世紀80年代以後，其功重比提高到4到5左右，油耗在0.3千克/千瓦時上下，是現在西方發達國家的主流渦軸發動機，後期一些型號還開始使用FADEC（全許可權數字式發動機控制）技術,其中又以美國通用電氣公司（GE）研製的T-700渦軸發動機最為典型。該發動機是美軍著名的UH-60「黑鷹」通用直升機和AH-64「阿帕奇」重型武裝直升機的主動力，其優異的性能已多次得到實戰的考驗。我國在20世紀80年代引進的「黑鷹」直升機也深受我陸軍航空兵的喜愛，在引進米-17高原型直升機和自行研製出直-8高原型直升機之前，「黑鷹」直升機是唯一能夠在西南高原的「世界屋脊」上進行有效作戰飛行的直升機機種，700發動機可謂是「功不可沒」。

我國也在20世紀80年代初開展了第三代渦軸發動機：渦軸-9「玉龍」的初步研究。據公開資料披露，由於「玉龍」發動機是我國直-10中型武裝直升機的配套動力，從一開始就有極強的軍事背景，因此當國際形勢發生巨變後西方國家立刻拒絕向我國提供任何技術幫助，該發動機研製是在無參考樣機、無技術儲備的情況下進行的, 幾乎是白手起家、從頭做起。面對基礎薄弱、條件不足帶來的人才缺乏、經驗缺乏、我國的渦軸發動機研製部門突破了一系列關鍵技術和技術難題, 打破了國外嚴密的技術封鎖, 自主自立走完了預先研究、技術攻關、燃氣發生器研製、驗證機研製、工程研製全過程, 在我國闖出了一條獨立自主研發先進渦軸發動機的道路。

渦軸-9採用了一系列當時的先進技術：如國產第一代DD-3型渦輪單晶葉片，第一代FGH-95高溫粉末合金高壓渦輪盤，最先應用FADEC（全許可權數字式發動機控制）技術等，其技術水平不亞於同時期研製的渦扇-10「太行「發動機。更為可喜的是，渦軸-9「玉龍」的可靠性特別突出，獲得部隊飛行員和地勤維護人員的一致好評。隨著渦軸-9「玉龍」航空發動機的大批裝備部隊，西方國家也不得不重新考慮與我國開展相關技術合作。例如法國的透博梅卡公司就與國內某渦軸發動機研發和生產廠所在對等合作的基礎上共同研製了第四代渦軸發動機產品：起飛功率為1243千瓦的渦軸-16發動機（法方稱之為阿蒂丹-3C），其功重比已達到6一級，可滿足國內8至10噸級雙發民用直升機的需要。2016年12 月，渦軸-16發動機首裝直-15直升機在哈爾濱成功實現首飛，標誌著研製工作取得重大進展。

目前，正在開展相關適航取證工作，並已完成大部分適航取證試驗和適航文件編製，預計2019年取得中國民用航空局頒發的發動機型號合格證。另據非官方資料披露，由於渦軸-16發動機的熱端部件主要由法方研製，為了避免在第四代渦軸發動機關鍵技術上受制於人，我國還獨自研製了另一款更大功率的渦軸-10發動機，在發動機熱端應用了我國自行研製生產的第二代單晶渦輪葉片技術，第二代粉末高溫合金渦輪盤，發動機健康管理系統等，它將作為我國正在大批生產的10噸級直20通用直升機，部隊急需的直-18寬體改型大型直升機，未來的重型武裝直升機的主動力，極大地提升我陸軍航空兵部隊體系作戰和執行多樣化軍事任務的能力。

更讓人欣喜的是，我國某著名航空發動機專家、某空軍研究院院士首次撰文披露，在國家有關部門的高度重視下，我國已初步完成了第五代渦軸發動機詳細設計方案，實現了對國際最先進水平的趕超。公開資料披露，該設計方案大量採用了我國近年來最新突破的航空發動機關鍵技術，例如採用了同日本最先進的XF9-1渦扇發動機一樣的國產陶瓷基複合材料部件，但其應用範圍比XF9-1更大，使得渦軸發動機的燃燒室和渦輪部件質量大幅度減輕，發動機的功重比與第四代渦軸發動機相比解接近翻了一倍，達到10一級，但渦前溫度卻比XF9-1低的多。雖然渦軸發動機的難度要稍低於同等技術檔次的渦扇發動機，但也從另一個方面說明其設計思路要比日本XF9-1先進的多，提高功重比（推重比）不一定要靠大幅提高渦前溫度這種「簡單粗暴」的方法取得，需要充分考慮各個設計參數之間複雜的耦合關係並進行有效折衷，才能取得更好的效果。

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