渦扇15是專為殲20研制的一款小涵道比大推力渦扇發動機，對标美國F22的F119-PW-100。由于曆史原因，航空發動機可以說是中美差距最大的領域，但同時航發又被譽為“工業王冠上的明珠”，與尖端材料、精密制造工藝甚至工業傳統都息息相關，而我國自近代以來長期貧窮落後，連續錯過了兩次工業革命，與世界先進水平的差距以可謂數百年計。雖然我們也通過渦扇6、渦扇8等機型做過跨越式發展的努力，但都以失敗告終，這足以證明航空發動機的研發之路沒有捷徑，隻能一步步的追趕，以緻迄今渦扇15未有裝備殲20測試的官方消息。但另一方面，渦扇15畢竟晚生了20多年，不可避免的應用了一些新技術，在某些方面比當年的F119自然是先進一些，那麼它與因過于激進而敗于F119的F120發動機相比又如何呢？

疑似渦扇15的宣傳畫面

要更好地認識渦扇15，先要了解一下殲20的兩個大招：超巡和超機動，它們直接決定了渦扇15的特質。

一，先看超巡。超巡指的是超音速巡航，F22号稱能以1.58馬赫的速度連續飛行30分鐘。殲20采用三角翼與鴨翼遠距耦合的氣動布局，擁有更高的超音速升阻比，但其超巡速度指标也是更高的1.8馬赫，這就要求渦扇15的軍用推力，即不開加力的最大推力足夠強勁才行。雖然有消息稱采用俄式發動機的殲20初始型号在不開加力的情況下也能作超音速飛行，但這種短時間的低超音速是沒有多大實戰意義的，因為此時正好處于0.8-1.2馬赫的跨音速區間，飛機受到的擾動非常厲害，必須達到1.3馬赫以上，才能徹底擺脫這種擾動，且時間過短也不行，達不到突襲或快速脫離的戰術目标。

單發機動的殲20，疑似裝備渦扇15

二，再看超機動。超機動有兩種，分别是過失速機動和超音速機動，過失速機動就是在飛機失速狀态下進行的機動，此時氣動舵面的舵效幾乎為零，必須借助發動機的推力矢量控制才能做出機動動作，也就是說發動機要裝備矢推控制噴口。早在2018年的第12屆珠海航展上，殲10就已經裝備太行版矢推發動機進行了飛行表演。在此之前，我國已經引進蘇35，對其117S發動機的矢推噴管尤其是控制系統進行了充分研究。總之，渦扇15具備推力矢量控制能力是沒有什麼大問題的，但要注意的是，矢量推力控制會損失發動機總推力，這就對渦扇15的最大推力提出了更高的要求。

裝備太行矢推版發動機的殲10

超音速機動是在超音速巡航基礎上進行的大幅度連續機動，這與殲10在開加力狀态下的短時小幅度超音速機動有很大區别。F22宣稱的超音速機動指标是能在1.58馬赫速度下作過載6.5個G的持續機動，這明顯言過其實，任何機動都會帶來阻力，既然F22的平飛超巡速度都隻有1.58馬赫，它進行6.5G機動時的速度将會大幅下降，甚至接近跨音速區間，擁有1.8馬赫超巡速度的殲20倒是有可能做到這一點。

超音速滾轉狀态的F22

總之，為了實現超巡和超機動，即使殲20有較高的超音速升阻比，正常起飛重量下的整機推重比至少也要超過1才行，若以25噸的正常起飛重量計算，渦扇15的軍用推力必須超過12.5噸，推重比也不能低于9.5。

但要做到這一點談何容易，決定推力和推重比的是渦扇發動機的三大熱力學參數：涵道比、總壓比和渦輪前溫度，但渦扇15的涵道比已經固定不變了，就隻能在提高總壓比和渦輪前溫度上做文章了。渦扇15采用了“3 6 1 1”的結構，即3級風扇、6級高壓壓氣機、1級高壓渦輪和1級低壓渦輪，總壓比30.5，這意味着它要在比太行發動機少3級高壓壓氣機的情況下，做到與之相當的總壓比。還要在不能采用級間放氣措施的情況下保持抗喘振能力，難度可想而知。與此同時，渦輪前溫度也得上去，至少要從上一代發動機1400℃的平均水平提高1600℃，這對材料、工藝和冷卻都是極大的考驗，需要注意的是，承受極限高溫的不光是渦輪，還有燃燒室，為此F119采用了阻燃钛合金。在技術水平總體落後，時間節點又很苛刻的情況下，面面俱到是不現實的，連F119都被迫選擇了0.9公斤/公斤力•公斤左右的中間油耗，殲20又擁有超高的載油系數的，完全不必在油耗上苛求渦扇15，必要時壽命也是可以暫時作出犧牲的。

渦扇發動機的結構動圖

還有一點就是，發動機跟飛機一樣要在超音速狀态下承受5-6個G的過載，但它本身就有高溫、高壓、高轉速的負荷，這就要求必須有很高的強度，因此F119采用了高低壓轉子對轉結構。而我國早在太行發動機設計之初，就采用了這種超前的設計，對渦扇15來說也算是水到渠成。

除了上面這些渦扇15不得不跟進F119的技術以外，我國憑借後發優勢還賦予了渦扇15很多新的東西，如中國二重制造的8萬噸級模鍛壓機打破了世界紀錄，有望打造熱強度空前提高的渦輪葉片和渦輪盤。

通用的F120是YF23的動力系統，因劍走偏鋒，棋差一招輸給了YF22的F119，它除了提高總壓比和渦輪前溫度外，還另辟蹊徑，動了涵道比，采用了基于可變涵道比的單涵道（渦噴）與雙涵道（渦扇）相結合的工作模式。

高速狀态下，發動機以單涵道（渦噴）模式工作。在此模式下，選擇閥門減小或關閉，大部分空氣進入核心機，選擇閥門和風扇帶動的一小部分空氣流過旁路通道，即外涵道，但僅有冷卻、加力燃燒等作用。由于此時涵道比很小，發動機處于高空推力大，高速油耗低的渦噴模式。

低速狀态下，發動機以雙涵道（渦扇）模式工作。選擇閥門和燃燒室上的活門打開，使得額外的空氣通過外涵道進入燃燒室，使燃燒室内的空氣增多，油料得以燃燒得更充分，處于油耗下降，推力提高的渦扇模式。

F120結構圖

打一個不恰當的比方，F120的外涵道成了類似“黑鳥”J58發動機可以開啟和關閉的旁通管道，二者的核心部分都算是渦噴發動機，隻不過J58打開旁通後，是由渦噴變沖壓，F120打開旁通後，則是由渦噴變渦扇。

“黑鳥”偵察機的J58發動機

通過采用變循環設計，F120加力狀态下的推力和油耗得到了很大改善，使YF23達到了1.8馬赫的巡航速度。特别需要注意的是，這裡的加力推力指的是高空推力，渦扇發動機看似推力很大，但那一般情況下指的是海平面推力，到了空氣稀薄的高空，很多渦扇發動機的推力都不如渦噴7高。

裝備F120發動機的YF23

但由于YF23的機身直徑受到限制，決定了F120涵道比的變化範圍是有“天花闆”的，其最大涵道比實際上與F119差不多，使得直接關系到超巡半徑和最大作戰半徑的軍用推力油耗和巡航推力油耗改善不大，可以這麼說，即使F22裝備的是F120發動機，其“腿短”的毛病也無法治愈。

盡管如此，變循環設計還是讓F120的工況複雜了很多，增加的一系列調節裝置也使其推重比下降不少，再加上冷戰結束，失去最大的對手之後，美國的領先優勢再難被打破，已經不再需要花冤枉錢去倒饬什麼變循環了，最終F120敗給了F119。

總而言之，相比F120，渦扇15跟F119一樣，走了比較傳統的路線，通過比拼材料和工藝提高總壓比和渦輪前溫度，而F120另辟蹊徑，通過改變第三個參數涵道比來兼顧發動機的高低速性能，這似乎是一條捷徑，但航空發動機已被證明幾乎沒有捷徑可言，陷阱倒是不少。材料工藝不過關影響的隻是推力、推重比和油耗，可變涵道比設計搞不好降下來的是可靠性。因此，F120的可變涵道比很可能像三轉子或變後掠翼一樣，效果有限，代價卻很大。另外可變涵道比對航空發動機的設計水平要求很高，而我國缺乏型号積累，這方面恰恰是短闆。渦扇15和F120代表的這兩條技術路線孰是孰非，隻有時間能夠證明。

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