整机丨一文带你全面了解我国航空发动机的发展史

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航空发动机是一种高度复杂和精密的热力机械，为航空器提供飞行所需动力。作为飞机的心脏，被誉为“工业之花”，它直接影响飞机的性能、可靠性及经济性，是一个国家科技、工业和国防实力的重要体现。航空发动机主要有三种类型：活塞式航空发动机，燃气涡轮发动机，冲压发动机。

我国航空发动机的研制始于上世纪六十年代，大致经历了三个阶段，第一阶段是60年代至80年代中期，这一阶段主要特征是引进国外发动机仿制结合自主研发，其中代表型号是涡喷-6和涡扇-9。涡喷-6是在苏制Pд-9Б喷气发动机基础上仿制而形成的第一个发动机系列型号，涡扇-9是西安航空发动机公司根据从英国罗尔斯·罗伊斯公司引进的斯贝MK202发动机试制而成的，代号为WS-9。第二阶段是80年代中期至90年代末期，这一阶段以自主研发为主，代表型号有涡喷14型发动机和涡扇-10系列发动机。涡喷14又称“昆仑”发动机，是我国自行研制的第一台具有全部知识产权的中等推力级加力涡轮喷气发动机。涡扇-10系列发动机简称WS-10，代号“太行”，是由中国航空研究院606所研制的国产第三代大型军用航空涡轮风扇发动机，也是中国第一台大推力涡轮风扇发动机。第三阶段是2000年初至今，经过近50年的发展，已经建立了相对完整的发动机研制生产体系，具备了涡桨、涡喷、涡扇、涡轴等各类发动机的系列研制生产能力，并向世界先进水平迈进。

中国第一款同类涡喷发动机：涡喷6型发动机

※ 研制历程

涡喷-6系列发动机是中国生产的第一个轴流式单转子带加力燃烧室的涡轮喷气发动机，于1966年5月正式被命名为“涡喷6型发动机”。涡喷-6（WP-6）航空发动机正是以前苏联米格-19飞机的动力装置为原样机发展形成的，苏联只提供技术资料，完全由中方试制。

1958年，黎明发动机制造公司（410厂）根据前苏联提供的爱尔德-9Б（Pд-9Б）技术资料开始试制涡喷-6发动机。1959年3月，国家鉴定委员会鉴定验收、批准投产，但到1961年10月才通过了全寿命（即100小时）试车考核，此后方开始实际批生产。经过多年改进，1965年底批准第一次返修寿命延长到200小时，然而由于对原设计的薄弱环节没有细致分析，仅3年时间，涡喷-6发动机的涡轮盘和火焰筒在使用中就出现重大事故，迫使把使用寿命又缩回到100小时。1970年沈阳航空发动机厂又组织力量为涡喷-6发动机延寿，于1972年将涡喷-6发动机的首翻期提高到200小时。同时成都发动机公司也开始试制该机并于1964年至1982年间进行了大量改进。1977年，涡喷-6型发动机实现了在歼-6和强-5飞机上通用的目标。

※ 主要改型

涡喷-6系列主要有涡喷-6甲和涡喷-6乙这两个改型。涡喷-6甲系黎明发动机制造公司为满足强-5飞机的需要改型研制的，从1964年到1983年，经过四个批次的改进，性能有较大提高。而涡喷-乙系成都发动机制造公司为满足歼-12的需要改型研制的，推力成功提高了800公斤，但后因歼-12下马而停止研制。直至1984年，沈阳航空发动机厂首次将中国独创的沙丘驻涡火焰稳定器（北航高歌发明）成功应用于涡喷-6的改进型，彻底解决了Pд-9Б所固有的振荡燃烧现象，提高了涡喷-6的改进型的性能。

通过持续的改进改型，涡喷-6系列发动机终于接近了二代机的水平，成为产量最大的国产航空发动机。主要用于歼-6系列和强-5系列国产战机，目前仍有相当数量在役。

斯贝MK202国产型：涡扇9

70年代以来，西方的第三代战斗机纷纷采用先进的涡扇发动机。涡扇较之涡喷发动机具有推力大，噪声小，油耗低等优点。在这种压力之下，1971年12月，国家领导人彻夜召开航空产品质量座谈会，当场同意从英国罗尔斯·罗伊斯公司引进一批民用斯贝发动机以研制我国的涡扇发动机，这就是涡扇-9的起源。

西安航空发动机公司根据1975年12月13日中国技术进口总公司与英国罗尔斯·罗伊斯公司签订的斯贝MK202发动机专利许可权和生产合同开始研发涡扇-9双转子加力式涡轮风扇发动机，代号为WS-9。1976年3月，西安发动机厂开始全面试制，1979年7月25日，第一台使用英国毛料制造的零组件并用罗尔斯·罗伊斯公司的外购件和附件的涡扇-9发动完成装配。1979年下半年，分两批装出了4台发动机，同年11月13日，由中英双方共同完成了150小时持久试车考核。1980年2月至5月，中国制造的两台涡扇-9发动机和两套部件又在英国完成了高空模拟试车，零下40摄氏度条件下起动试车，以及5大部件的循环疲劳强度试验，结果都符合技术要求。1980年5月30日，中英双方代表签署了中国涡扇-9发动机考核成功的文件。按计划，当时应该接着进行国产毛料试制，但由于当时国民经济调整，使涡扇-9国产化进度拖后，1983年才取得初步进展。压缩机叶片的铸造技术到1988年才得以突破。90年代初期，随着飞豹研制工作的展开，涡扇-9的全面国产化工作也提到议事日程上来，95年11月，部分国产化的涡扇-9通过150小时试车，此时涡扇-9的国产化率已达到70%，仍有部分零件不能生产。

1999年下半年，涡扇-9发动机全面国产化工作启动，西安航空发动机厂先后攻克无余量精锻（精铸）工艺，数字式电子控制系统等一系列难关，西航集团公司仅用了20天时间就完成了发动机的装配，在成功进行了两次冷运转后，于2000年底一次点火成功，随即开始的150小时工艺试车于2001年圆满结束，试车检验结果表明各项性能技术指标均达到要求，涡扇-9被重新命名为秦岭发动机，2007年12月，“秦岭”发动机正式通过生产定型。

第一台具备全部知识产权的中推涡喷：涡喷14型发动机

※ 研制历程

80年代中期，我国航空发动机的研制能力已有了长足进步，可以生产出一大批性能较为先进的涡喷发动机来满足空军部队的作战要求，但这些发动机基本上都是在前苏联发动机基础上的改进、改型，且整体技术水平落后，严重制约了我国航空发动机制造工业以及军用战机的发展。在这种背景下，为解决中国战机所面临的问题，我国决定开始自行研制航空发动机。涡喷14型（又称“昆仑”）发动机就是我国自行研制的第一台具有全部知识产权的中等推力级加力涡轮喷气发动机。

1984年，沈阳航空发动机研究所开始研制涡喷-14发动机，1986年，完成验证机阶段工作，转入型号研制。此时恰逢我国颁布了全新的国军标GJB241-87“航空涡轮喷气和涡轮风扇发动机通用规范”，因此该型发动机成为中国第一款贯彻国军标的发动机。

※结构与性能

“昆仑”发动机为双转子带加力式涡喷发动机，采用了现在世界先进发动机都在应用的定向凝固、无余量精铸、复合冷却空心涡轮叶片尖端技术。这个技术的应用使我国在同等材料水平上有效地提高涡前温度，大大提高了发动机地推力。同时，昆仑发动机还采用了带气动雾化喷嘴地环形燃烧室、复合气冷定向凝固无余量精铸涡轮叶片、高级陶瓷涂层、数字式防喘系统和状态监控等技术，有效地提高了发动机工作的稳定性和可靠性。“昆仑”发动机总体达到了世界80年代中期的技术水平。

昆仑发动机在设计时就考虑了换发易改装的要求，可以应用于国产歼-7和歼-8系列上。夏季飞机可以不开加力起飞。另外，昆仑发动机左右可互换。减少备份发动机的台数，减少了发动机的采购费用。发动机寿命长，省油，减少了使用费用，发动机价格虽然比同类发动机略贵，但全寿命周期费用却大大降低。

※主要改型

昆仑发动机的改型有“昆仑”I、“昆仑”II型。I型是原型1号机的改型机，主要是对外部机匣、附件等外部部件进行了适应性改造，以提高其装配性能。“昆仑”II型则是加大推力型，是目前我国最先进的涡喷发动机。2002年，“昆仑”II的加力推力达到7800千克，现已提高到加力8010千克，最大5780千克，推重比7.22。发展型昆仑3加力为8930千克，推重比为8.05。

由于“昆仑”II型发动机的安装方式和外形尺寸与我国大量在役的涡喷7、涡喷13系列发动机基本相同，具有很好的互换性，因此可以很方便地安装到现役各型歼-7、歼-8飞机上，从而使这两种飞机的性能有了一个跨越式的提高，极大地提高了我海空军航空兵的空中作战能力。

中国第一台大推力涡扇：涡扇10型发动机

※研制历程

涡扇-10系列发动机，简称WS-10，代号“太行”，是由中国航空研究院606所研制的国产第三代大型军用航空涡轮风扇发动机，也是中国第一台大推力涡轮风扇发动机。

八十年代初期，中国航空研究院606所因70年代上马的歼-9、歼-13、强-6、大型运输机等项目的纷纷下马，与之配套的研发长达二十年的涡扇-6系列发动也因无装配对象被迫下马，此时中国在航空动力方面与世界发达国家的差距拉到二十年之上。面对中国航空界的严峻局面，国家于八十年代中期决定发展新一代大推力涡扇发动机，这就是涡扇-10系列发动机的起源。

涡扇-10工程于1987年10月立项，同年，涡扇-10系列发动机进入验证机研制阶段，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）并进入发动机与型号匹配的突击阶段，2000年10月开始高空台试验。该型号发动机装机首飞是在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。

WS-10A涡扇发动机是WS-10的发展型号，主要装备于J11B战斗机。WS-10A发动机与WS-10“太行”发动机最大的区别是核心机技术不同，WS-10A的核心机是CFM56核心机技术与AL-31F的核心机技术相结合的产物。WS-10A发动机的整体性能接近F110-GE-129IPE(F110的性能改进型)。

※结构与性能

涡扇10/10A是一种采用三级风扇，九级整流，一级高压，一级低压共十二级，单级高效高功高低压涡轮，即所谓的3+9+1+1结构。研制该发动机机时成功地采用了跨音速风扇;气冷高温叶片，电子束焊整体风扇转子，钛合金精铸中介机匣；挤压油膜轴承，刷式密封，高能点火电嘴，气芯式加力燃油泵，带可变弯度的整流叶片，收敛扩散随口，高压机匣处理以及整机单元体设计等先进技术。

在“太行”的早期型上，其高压涡轮叶片采用的是DZ125定向凝固合金，但定型批产估计会采用DD6单晶合金，涡轮盘早期型应用的是GH4169高温合金，如今已经开始应用FGH95粉末冶金。高低压涡轮采用对转结构，这在第三代发动机上是极其罕见的。

来源：两机动力先行

疲劳燃烧通用航空冶金电子铸造材料控制试验

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首次发布时间：2023-09-11