差距再次拉大！美軍測試變循環航空發動機，中國WS-15需要努力

美國在二戰結束之后，與蘇聯共同完成了對德國的瓜分。蘇聯選擇將德國的工業機床、資料圖紙打包運回國內，而美國則選擇將德國當時的工程師帶回北美洲，其中就包括大名鼎鼎的馮卡門。也正是因為這批工程師和強大的經濟基礎，美國在航空領域牢牢占據領先地位，即使是英國也無法同美國相提并論。目前，全球最先進的航空發動機F-135和F-119就是由美國普惠公司研發，前者裝備F-35戰斗機，而后者則裝備在F-22A戰機上。雖然目前普惠公司已經將F-135發動機的最大加力推力提升到205KN，但是對于美國空軍來說依然還不夠。

美國另外一家航空發動機公司——通用電氣的一位高管表示，為了能夠滿足美國空軍提出的性能需求，通用電氣公司計劃在2027年左右推出一款改進型F-135發動機，其最大加力推進將會超過210KN，這也意味著這款發動機將會成為全球推力最大的一款大涵道比渦扇發動機。雖然整個發動機的升級計劃預計要花費2.4億美元，但是相對于性能的大幅度提升，這筆錢顯然花得十分值得。而目前，美國空軍已經向通用電氣公司投資了40億美元，支持通用電氣公司的XA100變循環發動機完成最后的最后研發測試。而通用電氣公司的老對手普惠公司，也已經開始去測試其研發的下一代變循環發動機 XA101。

在美國空軍看來，雖然通用電氣和普惠公司已經開始了變循環發動機的研發計劃，但是現役的F-135發動機依然十分先進。因此將一部分變循環發動機的技術轉移到F-135發動機上，以最低風險水平來提升發動機的最大性能，很顯然非常具有誘惑力。而按照美國空軍的計劃，完成升級之后的F-135發動機將會安裝在F-35A常規起降型和F-35C艦載型上面，至于垂直起降型則不會換裝。如果可以順利完成改造之后的話，對于F-35A和F-35C戰斗機來說，無論是飛行速度、載彈量和航程都將會得到一個明顯的提升，戰機整體的戰斗力也會發生質的改變。

不過使用變循環發動機技術對F-135發動機進行升級，很顯然作為聯合攻擊戰斗機提供動力的 F135 發動機制造商普惠公司并不認可。因為在普惠公司看來，他們所進行的技術儲備，完全可以支持對F-135發動機的后續改進升級，且足以滿足聯合攻擊戰斗機未來的所有動力和推力需求，并有一定的余地。而通用電氣公司所研發的變循環發動機技術并不一定適合F-135發動機，因為發動機根本就沒有為換裝新技術“預留”足夠的空間。軍事專家介紹，與現役的渦扇發動機相比，新一代變循環發動機傳統的渦扇循環增加了第三股氣流，使其具有更好的推力并提供更多的冷卻空氣，同時使其在巡航時更省油。

而根據通用電氣公司在2021年10月公布的測試數據顯示，其研發的XA100變循環發動機的基礎推力比F-135高10%，燃油效率高 25%，推重比達到了15。可以說，一旦美國變循環發動機成功研發的話，那么又將會是在全球引發一場新的“技術革命”。相對而言，中國在航空發動機上則要落后美國不少。一直以來，中國航空發動機研發基礎薄弱和技術落后也不是什么秘密，在殲20戰機正式服役之前，基本上都是俄羅斯的AL-31F渦扇發動機作為主要的動力輸出。

雖然我國當時以CFM-56為藍本，開發出國產WS-10A發動機，但是在冶金和整體制造水平有限的情況下，WS-10A發動機的表現并不算好。其最大推力、推重比、油耗、大修時間、可靠性和穩定性都比國外的同類型發動機要差太多。 比方說，在使用 30 小時后經常發生故障。這些失敗的原因有很多。專家指出有一些技術確實處于技術制造的頂點，而噴氣發動機就是其中之一。這些高端技術很難掌握，很少有國家成功。大多數都失敗了。之所以航空發動機研發困難，主要還是因為冶金和機械加工。一個現代化航空發動機的零部件超過了4萬個，其中發動機最核心的零部件就是單晶葉片。

因為渦扇發動機在工作時，核心機內部溫度可高達 2500 華氏度，并且在長達數小時的飛行中，其風扇葉片每分鐘可以旋轉 3000 多次，而這也意味著這些單晶葉片需要承受足夠的壓強和應力。畢竟20厘米的長度需要承受數噸的重力而保證不破裂，這可不是一般的國家就能夠研發。所以，這也導致發動機的藍圖可以復制，但發動機的零部件卻不能成功復制。截至目前，全球也只有美國、俄羅斯、英國和法國能夠獨立設計和研發先進的航空發動機，而中國在完成WS-10B發動機之后也成功加入這一行列。

盡管遭遇挫折，中國還是取得了一些進展。WS-10B渦扇發動機的成功，真正意義上讓中國實現了現代化戰斗機的全面國產，也為后續第五代航空發動機WS-15的研發打下了堅實的基礎。目前，WS-15發動機已經進入了最后的研發階段，距離裝機測試還剩下最后一步。有消息稱專門為殲20設計的發動機WS-15“可能在一兩年內完成”，一旦安裝這款推重比超過10的渦扇發動機，那么殲20戰機將可以F-22A戰機相提并論。