喷气式发动机原理,喷气式发动机原理讲解视频

昨天咱听说了疑似是涡扇18完成了高原试验。本想做个科普贴，在网上查了查目前的资料，涡扇18很神秘资料稀少，这次就写个中国涡扇发动机简史吧。

中国喷气式航发的起源

涡喷发动机的原理说起来很简单，就是作用力和反作用力的牛顿第三定律的原理，可真正从原理到上天，人们用了几个世纪的时间。

913年法国工程师勒内.罗兰提出的一种喷气推进发动机取得专利，但这是一种冲压式空气喷气发动机，那时既不可能制造又无处使用。1930年，英国工程师弗兰克·惠特尔获得了第一个用燃气涡轮产生喷气推进的专利，但一直到11年后他的发动机才完成了第一次飞行

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1937年4月12日弗兰克·惠特尔试制成功英国第一台喷气发动机。但试运转并不理想，几经挫折，于1941年装上了格洛斯特战斗机。英国在40年代最主要的军用涡喷发动机有德温特河，尼恩等。特别是尼恩，它可以说是大多数现代发动机的鼻祖。

苏联在40年代末的时候引进了英国的“尼恩”涡喷发动机，其仿制品就是ВК_1，而ВК－1Ф在ВК－1的基础上增加了加力燃烧室。这样，飞机的瞬时推力可以增加很多。

中国的发动机就是从仿制苏联的涡喷发动机起步的。朝鲜战争的结束后，解放军的战斗机面临更新换代。后来决定引进并国产化当时很先进的苏联米格17型歼击机。配套发动机就是ВК－1Ф型由当时606所（沈阳发动机研究所）负责国产化。1956年7月19日，我国的第一架国产喷气式战斗机首飞成功。定型为J-5.这标志着我国成为当时能生产喷气式战斗机的少数国家之一。歼五的三个大型号一共持续生产了10余年。

我国最早的涡扇-5

1963年初，空军提出改进当时的轰五型轰炸机。606所决定在风险尽可能小的前提下研制一款推力大而且省油的涡扇发动机装到改进型轰五上 以彻底提高其的飞行性能。后来606所在现有涡喷-6发动机的基础上研制一种后风扇式涡轮风扇发动机，定名为涡扇-5。

第一台样机于1965年初制造完毕，1966年达到设计指标，1970年通过长期试车考核，1971年装于一架轰-5上进行了多次滑跑试验。后来由于空军取消了对轰-5的改进计划，涡扇-5于1973年5月停止研制。

作为我国自研的第一代涡扇发动机 涡扇5才用一种奇怪的后风扇布局。简单的说就像汽车的废气涡轮一样是装在燃烧室后面的 利用高温燃气推动产生推力。这种布局的有点时对于核心机改动很少。只是简单地附加上去一个风扇。别瞧不起这么小的改装根据试车数据，涡扇5的推力比轰五原来的发动机涡喷-5甲增加了35%，耗油降低30%，

生不逢时的涡扇6

在涡扇5样机还没完成总装的1964年，代号为910甲的涡扇-6图纸设计正式开始。这是中国第一次完全自行设计双转子加力式大推力涡扇发动机，其全加力推力达到惊人的12.5吨，这指标和后来引进AL-31F相当。这种大跃进即使在今天看来也是相当惊人，更何况在那个年代。

当时的想法是把有加力功能的涡扇6作为新型歼击机歼9的动力，无加力涡扇6发动机作为轰6和运9以及大型客机的动力。本来就因技术薄弱而磕磕绊绊的涡扇六又因文革雪上加霜，研制进程走走停停，试车过程中喘振不断。

研发历时16年，1982年涡扇-6通过24小时地面试车试验。即将空中实验时，其配套的歼9歼击机项目彻底下马。好不容易才看到成功曙光的涡扇6因此也没有完成最后研制。606所众人欲哭无泪，总结会变成追悼会，有些人从此就离开了自己心爱的事业，中国的航空动力之路怎么就这么难，此时，30而立的共和国在航空发动机自主研制方面还是一片空白。涡扇6，是中国航空动力人永远的痛。

同运10一起下马的“涡扇8”

涡扇8是我国首种大型喷气客机运-10计划配套动力，代号915甲，该发动机在运10下马前就已经在一架波音707上进行过试验，但正如涡扇-6一样，1985年运-10和远程轰炸机两个项目相继下马后，涡扇-8也停止研制。

涡扇8是美国人在B52上使用的JT33航发的仿制版。推力80.07千牛，起飞耗油率54.56千克/千牛小时，其性能、寿命等指标在60年代算是较先进的航空发动机。该发动机于1972年开始投料试制，至1980年底国家投资1.84亿元，共生产3批12台发动机。

在研制过程中已经建立起完善的配套工厂，形成有3000余人的航空发动机配套生产队伍，基本走完发动机研制工作的全过程。1983年6月，在上海召开涡扇8发动机研制成果总结交流会上，就认为当时涡扇8已经成熟可以定型并小批量生产了

英国鬼怪的孪生心脏 “涡扇9”

“外来的和尚好念经”，和倒霉的涡扇-6不同，“斯贝”MK202是我国计划在70-80年代多种军机上使用的配套动力。这种来自英国著名的罗尔斯罗伊斯公司的航发在当时空军提高战力的指望，"斯贝MK202"曾装在当时世界最先进的战斗机F-4K上。

由于种种原因，特别是其计划配套的多种机型先后下马，“斯贝”MK202来华之后的仿制工作并不顺利，这使得最后其唯一真正的配套机型歼轰7于1998年服役时，厂家还需要通过翻修仓库中引进多年的50台原装“斯贝”来保证首批“飞豹”部队能够正常接装飞机。

1972年，中国与英国接触 讨论引进其“斯贝”MK511型民用涡扇发动机的可能，并计划在这基础上发展自己的军用型涡扇发动机。1974年，英方出人意料的主动提出向中国提供“斯贝”MK511型的军用型“斯贝”MK202型发动机的生产许可证，这无疑是一个意外的惊喜。1975年12月13日，中、英双方签订了“斯贝”MK202型发动机的引进合同，中国可以按许可证在国内生产组装该型发动机。

“斯贝”MK202引进后，由西安航空发动机厂负责试制生产，国内称其为涡扇-9发动机。由于种种原因，涡扇-9一直没有完全实现国产化。

涡扇9这个项目从1975年正式签订“斯贝MK202”的生产合同开始。直到2003年7月17日，全国产化版的涡扇-9才通过国产化工程技术鉴定，获准投入批量生产。实现全国产的涡扇-9被命名为“秦岭”。

引进的苏27配套动力AL-31

在上世纪七八十年代中国一直在靠着老旧的J6 J7保卫这天空。90年代中国空军在刘华清的授意下引进苏27彻底改变了当时的局面。

苏27战斗机的到来对中国的影响是全方位的。这个系列的战机更是撑起中国天空长达二十年之久。

AL31这种推重比达到7一级(“斯贝”是5一级)的先进发动机更是造就了SU27成为一代名机。

除了原装的苏-27/30之外，引进生产的歼11同样使用AL-31F。俄并未向我国出售AL-31F生产线，按照我方损耗数量向我方交付新发动机。但随着AL-31F大修线到位，我国现已基本具备对AL-31F独立保障能力。在“太行”技术成熟之前，歼11B的01批次和歼15也均使用AL-31F发动机。

原本计划使用“太行”的歼-10系列战斗机也是AL-31F系列发动机的用户，俄罗斯专门为中国研发了适用于单发飞机使用的AL-31FN系列，该型发动机最显著的外观特征是其附件盒安装在发动机的下方而非上方，以便于单垂尾布局的歼-10对发动机附件进行检修。

传闻烧钱上千亿的涡扇10

涡扇10航发。也叫“太行” 1978年预研，1987年立项，2005年12月28日完成设计定型审查考核，历时18年。太行发动机是中国首个具有自主知识产权的高性能、大推力、加力式涡轮风扇发动机，它结束了国产先进涡扇发动机的空白。太行发动机由中国航空研究院606所研制，是国产第三代大型军用航空涡轮风扇发动机。采用大推力涵比及全自动数字化控制系统，推力达到12000KGF 。目前主要用于装备中国第三代高性能歼-10战斗机和歼-11B战斗机 。现在已经大批量地装上了歼10B、歼11B。

1986年。606人在经历涡扇6的下马这个巨大的打击后。抹抹眼泪站起来继续搞我们自己知识产权的大推力航发。涡扇10立项后就开始了核心机的改进工作，1987年，开始进入验证机研制阶段，1993年完成。

1992年10月验证机在086号飞行台上开始试验，97年开始型号研制(飞行前试验阶段)，考虑将其作为歼11和歼10两种战机的动力，并申请了一架苏27作为试飞平台。可以说，这是一个极具风险的选择，我国的两种主力战斗机动力的宝都压在太行发动机的身上，一旦失败，对我国的国防和发动机发展都将造成无法弥补的损失。2000年624所高空试验台具有了大推力发动机的试验能力，随后开始型号的高空台试验，型号装机首飞是在2001年7月，

2002年6月装单台太行发动机的苏27试飞台进行了首飞，取得阶段性成果，2003年12月装两台WS10A的歼11A首飞，03-04年间WS10A开始试装歼10战斗机。2005年5月11日开始定型持久试车，2005年11月10日通过长久初始寿命试车，05年12月28日完成定型审查考核。WS10A的涡轮前温度已从原有WS10的1710K提高到1747K，推重比也由原来的7.14提高到7.5左右，推力也由122KN提高到132KN，达到了90年代的世界先进水平。历经20年研制出来的太行发动机，在中国当时的经济环境和技术环境下是非常不容易的，但是仍然存在可靠性问题，需要不断改进。目前太行已经大量装在我国自产的J11和J10型战机上使用。

我国第四代战斗机的心脏“涡扇15”

WS-15全称涡扇15“峨眉” 涡扇发动机，是为我国第四代重型/中型战斗机而研制的小涵道比推力矢量涡扇发动机。WS-15主要用于双发重型隐身战斗机歼-20。WS-15由606所、624所、614所、410厂、430厂和113厂等单位专家组织研制。

“峨眉”航空发动机的技术验证机在2006年5月首次台架运转试车成功。这标志着我国在自主研制航空发动机的道路上又实现了历史性跨越，在研制我国第四代中型战斗机的征程上迈出了坚实的一步。2011年中航黎明完成了ws-15验证机的交付。保节点是2020年完成研制。目前，涡扇-15已经进入地面长时试车阶段，如果一切顺利，距离在空中试车台上的空中试验也为期不远了。

伊尔76及国产运20的初代动力源俄制“D30大涵道比涡扇航发”

伊尔-76的到来，不仅提升了我军的战略空运能力，其配套发动机D-30KP-2也成为了国产大型运输机运-20首飞时的动力，就连轰-6K轰炸机也使用两台该型发动机，大幅提高了性能。

据俄罗斯航空杂志《Take-off》报道，2011年，俄罗斯国防出口公司与中国签署的D-30KP-2发动机供应合同，俄罗斯NPO“土星”公司已经陆续向中方交付发动机。2012年10月16日在雷宾斯克，中国代表正式签收首批12台发动机。2012至2015年间，合同签订的184台D-30KP-2将陆续交付中国。2012年底前第二批发动机预计将交付中方，2013年预计交付60台，而2014年计划交付72台。

俄罗斯专家认为，中国或将现役伊尔76MD运输机装配全新D-30KP-2涡轮风扇发动机。20世纪90年代，中国曾引进18架伊尔76MD运输机，随后将一些改装成KJ-2000预警机。而中国采购的D-30KP-2发动机也将主要装配在中国自主研发的运-20重型军用运输机上。

未来中国运输机的动力”涡扇18“

据报道，涡扇-18（WS-18）发动机主要仿制于俄罗斯D-30KP-2发动机。D-30KP-2是俄罗斯索洛维耶夫设计局（现称彼尔姆航空发动机科研生产联合体）研制的涡轮风扇发动机，其最大推力为12.5吨，涵道比2.42：1，翻修寿命3000小时。D-30KP是前苏联时期研制的第一种大涵道比高性能涡轮风扇发动机，特点是推力大、耗油率低、性能可靠。目前，中国空军伊尔-76运输机和轰-6K型轰炸机装备的均是俄制D-30KP-2型发动机

WS-18各方面的性能应该和CFM-56相近，重量为2000公斤，耗油量比苏制D30航发低20%。这样，在载油量不变的情况下，国产军用大运的航程要比伊尔-76大很多。WS-18发动机单台推力117.6千牛，带有蚌壳式反推力装置。最终运-20运输机的配套发动机将是涡扇-20（WS-20）发动机，单台推力160千牛左右。图为伊尔76装备的D30发动机。

全自研的涡扇20

涡扇-20（WS-20），是一款推力范围为13000至16000千克力(kgf)的大涵道比涡扇发动机。这款发动机是以“太行”发动机为核心机，中国自行研制的大涵道比涡扇发动机，该发动机将主要用于运-20大型运输机，未来，还可作为大型客机、新型双发中型运输机、飞翼布局远程隐身轰炸机和第二代远程反潜巡逻机的主要动力。

据外国媒体推测，这种大涵道比涡扇发动机已经进入飞行试飞阶段，将在未来5至7年内投入使用。至此，我国成为继美、英、法、俄之后第五个能够独立研制大涵道比高性能涡扇发动机的国家，该型发动机不仅填补了我国航空发动机领域的一项重要空白，更是作为我国航空发动机发展道路上具有里程碑意义的一件大事，可以说，迈过这道坎，中国航空发动机将正式进入发展的“快车道”