6月底，根据互联网消息显示，疑似双发涡扇-15小涵道比大推力发动机的改款歼-20在某地一飞冲天，尽管图片和录像的清晰度不佳，难以从外观判断信息的真实性，还是让广大军迷振奋不已，航空发动机是战斗机的心脏，下面就为你解读这颗万众期待的歼20最强“中国心”。

  涡扇-15，代号“峨嵋”，它是一款中国自主设计生产的小涵道比大推力涡轮风扇航空发动机，涡扇15的推力达到18.5吨，超过了美国F119发动机。

  根据发动机的结构，涡桨发动机几乎完全依靠扇叶带动空气流动的力量推进，涵道比极大；涡喷发动机完全利用高温度高压力的燃气气流产生推力，涵道比为零；而结合这两者的涡扇发动机动力分配均衡，能量效率比涡喷发动机好，也比纯涡桨飞行速度快，多用于现代化的战机和客机。

  然而飞机在超音速飞行时，由于高空的低空气密度和高速飞行产生附面层的影响，导致其风扇带动空气的效率极大降低。

  随着风扇的效益减弱，性能取向越是高速的飞机，越需要用小涵道比的发动机。

  反之亦然：冷战时期的美苏高速截击机大多使用涵道比为零的涡喷发动机；民用大推力发动机属于大涵道比发动机，其首要诉求是省油，因此主要是依靠风扇产生推力；美国F-35的F135发动机推力虽大，但较大的涵道比导致其高速性能较差，不适合直接与涡扇-15进行比较。

  对于一款发动机来说，除了提升整体推力包线（指发动机在不同工况下的推力）以外，油耗、寿命也是重要的维度。前者影响到战机的作战半径，后者则涉及到战机的整体经济性。

  按照美国提出的4S标准，四代机应当拥有“超强机动”、（不开加力、仅依靠军用推力获得）“超音速巡航”、“超视距打击”和“隐身能力”。

  此前的歼-20未能完全达到超音速巡航能力，而F-35则不具备前两者。如果换装“原配”发动机涡扇-15后，歼-20将有望把这四点做到极致并全方位地压制F-22。

  作为空军的王牌，设计空优型四代战机是一种“既要又要”的过程，在保证机体隐身性能的前提下，需要融合二代机和三代机的优势。

  二代机拥有强悍的高速巡航能力，但机动能力比较差，涡喷发动机耗油导致其作战半径较低；三代机拥有强大的机动性和较大的航程，但建立在发动机较大涵道比提供的大推力基础上，高速性能相对较弱。要想解决这种矛盾，除了提升发动机和飞机整体技术以外没有一点投机取巧，造成的结果是四代机发动机像是三代涡扇（涵道比大于0.5）和二代涡喷（涵道比为零）的结合。

  满足这样的需求使得设计四代战机堪称一场“大考”，F-22虽然基本满足了4S标准，事实上也牺牲了航程作为妥协。而针对未来假想敌，歼-20则必须要面面俱到，不仅需要将4S标准做到极致，同时还得保持约2000公里的作战半径（F-22约850公里）。

  根据2022在中国航空产业大会，中国工程院刘大响院士的报告，中国航空器动力系统已跨上了三个技术台阶，即三代动力（推重比8一级的涡扇发动机和功重比7一级的涡轴发动机）；四代动力（推重比10一级的涡扇发动机和功重比9一级的涡轴发动机）和五代动力（推重比12-15一级大推力涡扇发动机、功重比11-12一级涡轴发动机和涡轮冲压组合循环发动机）。

  从技术预研开始，涡扇-15的总体研发已经历时约二十年，要实现突破高推重比、小涵道比、高总压比、高涡轮进口温度等技术难点，其中至少有过一次核心机设计的推倒重来，以及一次由于涡扇-10C的技术指标超出预期带来的需求提升，并伴随长期的材料性能不稳定，可谓是历经了坎坷。

  涡轮是驱动压气机及其他附件的动力源。在压气机设计上，涡扇-15采用了三级风扇、六级高压压气机、一级高压涡轮和一级低压涡轮设计，总压比为30.5。这在某种程度上预示着它要在比上一代发动机少三级高压压气机的情况下，做到与之相当的总压比，对材料的强度、轻量化、设计的要求可想而知。

  涡轮前温度最直接地体现了发动机的能量效率，与推力有直接关系。每一代发动机的涡轮前温度通常要比前一代提升200K，相应能够提升约20%的推力。涡扇-15发动机的涡轮采用新一代镍基单晶空心叶片，燃烧室使用阻燃钛合金材料，使得其涡轮前温度达到了1900K左右，基本达到了国际先进水平。

  单晶叶片是目前发动机相关的最核心技术，被各国列为机密。除了增强材料本身在高温工况下的力学性能外，还一定要通过一直在优化叶片形状以及内部孔洞，以形成环绕叶片的保护性气膜并增强叶片的冷却效果。在研发过程中，一定要通过大量优化性实验不断调整叶片的配方和设计并固化工艺，才能够规模化生长出更好的单晶叶片。发动机的涡轮前温度正是通过这样的优化慢慢提升的。

  迄今为止，歼-20已生产二百多架，其中歼-20基本型使用俄制AL-31F发动机，歼-20A使用涡扇-10C发动机。歼-20已经“一机三发”，堪称我国军用发动机战略规划的缩影，正是各个渠道的努力形成了如今的厚积薄发。

  自上世纪末，我国积极采购和投资发动机有关技术，不仅长期资助俄罗斯AL-31F系列发动机的研发、采购了苏联末代R-79发动机的全套资料，还依靠引进苏-35配套的AL-41F1（产品117）沿袭了俄罗斯的最新技术，在我国发动机产能不足时有效地供应了战机生产。相对而言，俄罗斯线）的研发则极为缓慢。

  许多国家以成熟发动机的设计结合最新材料技术（例如AL-41F1、F100-PW-229、F110-GE-132），已达到性能的提升。

  我国以涡扇-10为基础进行改进，制造了用于歼-20A的涡扇-10C发动机和其他诸多衍生型号。既有力地保障了三代主力战机的生产，也为涡扇-15的研发积累了大量经验。

  涡扇-15作为我国新一代发动机的核心设计已日趋成熟，目前主要以适配歼-20的高速性能为优先目标，后期我国将以此为基础改进并发展不同型号。

  依靠涡扇-15项目，我国已经极大追近了与世界领先水平的差距，但对手仍然十分强大，需要立即着手下一代发动机的开发。

  据美国“动力”网站“战区”频道去年8月22日报道，为六代机研制新型发动机，位于俄亥俄州赖特·帕特森空军基地的空军生命周期管理中心向5家公司授予了“下一代自适应推进计划”合同，每一个合同都价值9.75亿美元。合同通过设计、分析、台架试车、原型发动机测试和武器系统集成，使技术成熟并降低研制风险。预计于2032年7月11日前完成。

  目前在第六代战斗机配装的第六代发动机研制中，属美国航空发动机技术积累最为雄厚、研制进度最快、技术最为成熟，其重点研制的变循环发动机，有极大可能成为未来第六代战机的标配。

  变循环发动机是一种多设计点发动机，即它的设计运用范围很宽，飞行包线远比现有的航空发动机大得多。相比于传统发动机，变循环发动机主要有耗油少、效率高，推力大、重量轻，兼容性强、成本低，零件少、用途多，寿命长、对飞行环境要求低等诸多特点。

  此外，我国的下一代发动机也将基于变循环设计开发，已确定进入了具体设计阶段。这一技术路线将成为人类最尖端科技的又一制高点。

  最优秀的发动机是买不来的，即使之前可以借鉴俄罗斯技术，但俄罗斯也逐渐在发动机竞赛中掉队。要想继续取得技术进步，唯有依靠我国自己的力量踏踏实实地研发。目前，国内对于先进发动机技术的原理、机理和结构取得了一定的成果积累，相信在未来的第六代机动力系统——变循环发动机也不可能会缺席。