2022年珠海航展上,歼-20以四机钻石队形低空通场,完成双机对冲、单机横滚等精彩动作。 新闻发布会上传出令人振奋的消息:参加航展的歼-20已全部换装“中国心”。 这一幕标志着中国战机正式步入“中国心”时代。
涡扇-15“峨眉”发动机的研发历程是中国航空工业发展的缩影。 从1990年代引进俄罗斯R-79发动机技术,到2005年核心机首次点火成功,再到2023年设计定型量产,这条攻关路走了近30年。
中俄于1992年春天开始展开艰苦谈判。 经过3年拉锯,1995年6月,中俄签订了转让R-79发动机生产许可证的协定。 一年后,俄罗斯“联盟”航空发动机科研生产联合体向中国交付了R-79发动机的全套设计图纸及技术资料。 但用于雅克-141的R-79B-300发动机矢量喷管技术却未能获得。
1996年,江和甫协同刘大响院士负责组织“九五”国防重大背景预研项目——某新型涡扇发动机关键技术预研工作。 科研团队组织完成了R-79发动机核心机的测绘仿制工作,以及高压压气机、燃烧室、涡轮三大核心部件的研制。
在三大核心部件的测绘仿制中,团队大胆采用航空动力前沿设计技术成果和大量新材料、新工艺,突破了120余项关键技术。 这为后续涡扇-15的自主研发奠定了坚实基础。
2005年4月14日17时38分,在中国燃气涡轮研究院地面试车台上,中国自行研制的首台推比10涡扇发动机核心机CJ2000检查性点火试验一次成功。 这一刻标志着中国在航空发动机核心技术上取得重大突破。
2006年5月,WS-15验证机首次台架试车成功。 在研发过程中,工程师们创新性地采用WS-10作为WS-15的验证平台,即WS-15的高压段和WS-10的低压段串装,加快了研发进度。
2011年,中航黎明完成了WS-15验证机的交付。 到2015年,涡扇-15已推进到科研试飞阶段,完成了3次压气机部件试验、上百次整机地面试车、高空台试验及飞行验证等工作。
研发过程并非一帆风顺。2018年,网络上曝光了“基于MBD的XX15发动机03批次进气机匣结构设计研究”的技术成果,同时曝光的还有“涡扇15改进批核心机关键装配工艺技术研究”课题。 这些信息表明,涡扇-15的核心机可能经历了一次重大改进。 改进后,涡扇-15的推力从原来的约150千牛提升到161.86千牛至181.37千牛。
涡扇-15的性能数据令人瞩目。 根据公开资料,其加力推力达到161.865kN至181.373kN,推重比超过9.7,最高可达10.87。 涡扇-15总设计师程荣辉曾透露,该发动机的最大推力达到18.5吨。
与美国F-22搭载的F119发动机相比,涡扇-15在多项关键参数上实现反超。 F119-PW-100加力推力为15600daN,推重比为7.95,据此推算其重量高达2012公斤。 而涡扇-15的重量约为1700公斤,在重量轻了300公斤的前提下,推力反而更大。
涡扇-15配备了全程可调收敛、扩张三元矢量喷管,在俯仰方向可作±10°偏转。 从+10°到-10°的行程中只需1.5秒钟。 这种设计大幅增强了战机的俯仰控制能力。
尾喷管采用先进的三元矢量推力技术,具备全方位最大±15度的偏转能力,大幅增强了战机的俯仰、偏航与滚转操纵性。 喷管调节片采用陶瓷基复合材料,具有更好的散热和隐身能力。
涡扇-15采用了多项尖端技术和设计。 在循环参数选择上,它采用较高的涡轮进口温度、中等总增压比和比较低的涵道比。
发动机宽弦叶片、三维粘性叶轮机设计方法、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、刷式封严等先进技术的应用,大大提升了发动机的性能和可靠性。
在材料方面,涡扇-15引入铼基单晶高温合金叶片,显著提升了耐高温性能,使其在极端环境中可以稳定承受高达1700摄氏度的温度。 在涡轮部件方面,采用新型陶瓷基复合材料制造的外环结构,大幅提高热端部件的抗热冲击和耐腐蚀能力,将涡轮前温度提高至1850K以上。
制造工艺方面实现跨越式发展。 高精度五轴联动数控磨床将涡轮叶片加工误差控制在0.005毫米以内,确保了气动外形的一致性与高性能。 激光精密钻孔工艺在单晶叶片表面实现了多达128个直径仅0.02毫米的微冷却气孔,极大增强了高温部件的散热效率。
整机装配环节,脉动生产线技术将发动机总装周期缩短至72小时,同时数字化检测系统实现0.8微米级精度监控,保障了产品质量的极致可控。
2023年3月,涡扇-15正式进入批量生产阶段;同年4月,相关机构宣布其达到完全技术成熟状态,具备全面列装条件。 截至2024年,成都飞机工业集团已完成歼-20B生产线的升级改造,月产能提升至8架,生产效率达到早期型号的三倍以上。
在实战化演练中,配备该发动机的歼-20B可实现1.8马赫的超音速巡航能力,极速突破2.5马赫,作战半径扩展至2000公里以上。 在2024年珠海航展的公开飞行表演中,歼-20B开启全加力状态后,仅用三分钟即加速至2.8马赫,其强劲动力与敏捷反应赢得现场观众的高度评价。
在整机寿命方面,涡扇-15首次大修前工作时长可达6000小时,平均大修间隔延长至3000小时,远优于俄罗斯AL-31F发动机约1000小时的使用寿命,也超越了F-119发动机约4000小时的实际运行纪录。 这一寿命优势不仅显著降低了全生命周期维护成本,还大幅提升飞机的出勤效率与战备完好率。
从早期依赖进口俄制AL-31系列发动机,到实现涡扇-10、涡扇-15等国产动力的完全自主化,中国航空发动机事业走过了一条从跟跑、并跑的发展历程。 涡扇-15的成熟与批量列装,代表中国在航空推进领域进入全球第一梯队。返回搜狐,查看更多