重磅！國產發動機終於趕上世界第一，太行變循環發動機或完成試驗

與人們想像的不同，傳統的渦輪和渦扇發動機只具有相對固定的熱力循環，在某個有限的飛行範圍內具有相對良好的性能指標。例如渦輪噴氣發動機結構相對簡單，涵道比較小，它的優勢是大馬赫數飛行時耗油率低，單位推力大，超聲速性能好，劣勢是亞聲速耗油量大；而渦輪風扇發動機涵道比較大，在亞聲速飛行時空氣流量大、排氣速度低，所以推進效率高、耗油率低、雜訊低，具有很好的亞聲速飛行性能，但超聲速飛行時耗油量大。現代空戰的發展需要未來作戰飛機在寬廣的工作範圍和亞音速、超音速這兩種飛行狀態下都必須保持良好的作戰性能，同時又在加速、爬升或超聲速巡航狀態，航空發動機能夠提供足夠的推力。

然而在這些亞聲速和超聲速的混合飛行任務中，傳統的渦噴發動機或者渦扇發動機都很難在所有飛行狀態下均保持良好的性能指標，同時兼顧亞聲速和超聲速飛行要求，因此不得不在設計中對重要的設計參數選取進行折衷。這既加大了航空發動機的研製難度，又不利於發揮發動機應有的潛能。例如美國研製生產的F119小涵道比渦扇發動機具有不開加力狀態下的超音速巡航能力，但付出了在此工作狀態下耗油量明顯偏大的代價。並且由於研製難度極大，在F119發動機成功裝備美軍二十多年後的今天，仍然沒有一個國家裝備同類型的渦扇發動機。

變循環發動機有可能是解決這一難題的最佳選擇。據國內外公開資料介紹，變循環發動機是一種具有優秀綜合性能的推進系統，它把渦噴發動機超聲速性能和渦扇發動機的亞聲速性能綜合到一台發動機上，通過多個部件/機構的幾何調節來實現不同工作模式的轉換，擴大了涵道比變化範圍。F119發動機的競爭對手：已正式定型但未裝備部隊的，推重比10一級的F120發動機就採用了這種變循環概念，它也是迄今為止唯一經過飛行試驗的變循環發動機。目前，美、英等國依託先進航空發動機技術預研計劃，在繼續開展更為深入的變循環發動機技術研究工作。有消息表明，美軍下一代戰鬥機用航空發動機的兩個選型方案：GE通用電氣公司（F120發動機的研製者）研製的XA100和普惠公司（F119和F135發動機的研製者）研製的XA101 均採用了變循環技術。

而據國內某家權威媒體在2018年發表的公開文章稱，曾研製成功「崑崙」渦噴發動機、」太行」渦扇發動機的瀋陽發動機研究所在自適應變循環航空發動機取得了重大了突破，已完成變循環特有的關鍵技術整機驗證。近日，國內某專業媒體首次公開披露了國產變循環發動機驗證機的簡況，為我們初步揭開了其神秘「面紗」。該文稱，為了開展變循環發動機關鍵技術的研究，在我國研製的某常規發動機的基礎上，增加了部分變循環特徵部件，搭建了一個變循環發動機技術驗證平台。與先前猜想的不同的是，由於國內對變循環發動機的研究起步較晚，因此並沒有採用與美國第五代變循環發動機AETD項目相同的三外涵變循環發動機方案，而是採用了和F120發動機相同的帶核心機驅動風扇級（Core Driven Fan Stage，CDFS）的雙涵道變循環發動方案。

該變循環發動機的關鍵部件：核心機驅動風扇（CDFS）由某現有高壓壓氣機的第1級設計修改而來，與後面的多級高壓壓氣機共同組成壓縮系統，用於由現有發動機發展得到的變循環技術驗證平台。在該壓縮系統中，CDFS 為單級，由進口可調導葉、轉子、靜子3排葉片組成，高壓壓氣機為8級，無進口導葉。由於我國現役自行研製生產的的」太行」渦扇發動機為9級高壓壓氣機，另一種渦扇型號：」秦嶺」渦扇發動機的高壓級為12級，因此該變循環技術驗證平台很可能是在」太行」渦扇發動機上改進而來。

該變循環發動機技術驗證平台比較有特色的的地方是：核心機驅動風扇（CDFS）沒有採用開閉兩種狀態來改變發動機涵道比，而僅僅是通過改變可調導葉關閉角度和可調靜子的方法來實現雙涵道設計，可調導葉關角度最大變化範圍可達20°～30°。僅僅通過改變關角度實現了發動機涵道比的變化，而F120變循環發動機則採用了改變開角度和關角度的方法來改變涵道比。它的優點是當發動機工作模式為渦噴狀態時，能滿足發動機喘振裕度20%的指標，而採用開閉模式雖然渦噴和渦扇模式下工作效率最佳，但很難滿足發動機喘振裕度要求。發動機喘振裕度越高，戰鬥機就越「皮實」，發動機熄火的概率越低。

在發動機整體設計方面，該發動機借鑒了美國YF120 發動機的技術特點，取消了高壓壓氣機進口可調導向器，CDFS 進口導葉、CDFS 靜子、高壓壓氣機前2級靜子及前涵道引射器面積均可調節，採用了CDFS、前涵道引射器、高壓壓氣機氣動一體化設計，並在國內率先完成了該類聯合壓縮部件的試驗驗證。試驗結果表明，發動機實現了多工況雙涵道比條件下的性能兼顧，在同一轉速下的流量調節範圍達到15％，實現了預計的涵道比調節範圍，CDFS 與高壓壓氣機匹配良好，滿足總體方案技術指標的要求。從技術指標來看，成功實現了發動機渦噴和渦扇模式的轉換，具有良好的超音速巡航潛力。軍事觀察家認為，如果渦扇15一旦遇到重大挫折而遲遲不能裝備部隊時，該變循環發動機技術驗證平台可以像美國的F120 發動機一樣，作為一個具有較高成熟度的備選動力頂替應急。

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