中国航空发动机发展历程 - 7185fly的日志 - 网易博客

◆前言

　　航空发动机被喻为战机的＂心脏＂，其性能好坏直接决定了飞机的飞行性能和载弹量。由于航空发动机长期在高温、高压、高转速、大负荷等严酷环境中工作，并对重量、体积和可靠性有严格的要求，因此最能体现一个国家的科研水平和工业能力。航空发动机的研制周期长、耗费的资金多、技术难度大、配套设施多，也最能体现一个国家的综合国力。目前国际上公认航空发动机研发周期要比战机平台的研发周期长５－１０年。想想吧，我国单为建立发动机高空试车台这一配套设施就投入了巨额资金，用了三十年的时间。跨国集团、民用航空发动机业的龙头老大罗－罗公司，仅因１９７１年研发ＲＢ－２１１发动机时，风扇叶片用的一种复合材料过不了关导致公司濒临破产，后被英国政府收为国有才渡过难关。从以上两例不难体会出研发一型航空发动机之艰辛。

　　目前世界上能制造战机的国家不在少数，而具有独立研发先进航空发动机的国家仅美、俄、英、法四国，中国随着＂昆仑＂的列装，ＷＳ－１０研发成功也将挤身于该世界上最小的俱乐部中，但仍比以上四国落后１５－２０年。本文仅对我国航空发动的研发历程作一简要回顾，从中可以感受到我国航空发动机工业从修理－仿制－改进改型－自行研制所走过的艰辛道路。

图０１／１－３　ＷＰ－５为离心式，单转子，带加力发动机。该型机为我国航空工业仿制的第一型发动机。其大直径的尺寸也造就了歼－５粗短的机身

◆（一）涡喷－５系列

　　ＷＰ－５系列沿革：ＷＰ－５仿制自ＭＧ－１７的ＢＫ－１Φ发动机，适装机型为歼－５（仿制自ＭＧ－１７），１９５６年由沈阳航空发动机制造厂研制成功。ＷＰ－５甲仿制自伊尔－２８的ＢＫ－１Ａ，适装机型为轰－５（仿制自伊尔－２８），１９５７年由沈阳航发厂研制成功。１９６３年西安航空发动机厂也介入ＷＰ－５（甲）的生产，其后西安厂又改进出ＷＰ－５乙、ＷＰ－５丙、ＷＰ－５丁三种改型，分别用于ＭＧ－１５比斯、ＭＧ－１７和歼教－５。

　　ＷＰ－５性能：最大推力２５．５ＫＮ，加力推力３２．５ＫＮ，推重比２－３之间（推测），重量９８０ＫＧ，翻修时间８０－１００小时。（ＢＫ－１Ａ为ＢＫ－１ф改型）

图０２　喷发－１Ａ发动机为离心式，单转子，无加力发动机，为我国自行研制喷气发动机的首次尝试。只生产了五台，未投入批生产

图０３　ＰＦ－１Ａ结构剖视图

图０４　此图为ＰＦ－１Ａ与当时主要现役发动机的性能比较，还是相当先进的

图０５　歼教－１型０１号机首飞图，安装ＰＦ－１Ａ发动机，只生产了两架

◆（二）喷发－１Ａ

　　ＰＦ－１Ａ发展历程：该型发动机是在ＷＰ－５为原型的基础上进行缩小设计，研制工作由沈阳航空发动机设计室（６０６所前身）于１９５７年７月全面展开，１９５８年７月装机试飞成功。适装机型歼教－１。后由于空军训练体制发生了变化，取消了歼教－１项目，ＰＦ－１Ａ也随即下马。

　　ＰＦ－１Ａ性能：最大推力１６．５ＫＮ、推重比３．１７、重量５３０ＫＧ。

图０６／１－３　ＷＰ－６为轴心式、单转子、加力发动机

图０７　因机载设备研发滞后而下马的强－５乙鱼雷攻击机装ＷＰ－６Ａ发动机，只生产了６架

图０８　指导思想滞后导致Ｊ－１２胎死腹中，装配ＷＰ－６Ｂ发动机，只生产了两架，图为１号原型机

◆（三）涡喷－６系列

　　ＷＰ－６系列沿革：ＷＰ－６由沈阳航空发动机厂于１９５８年开始仿制，１９６１年通过装机考核随后转入批生产，ＷＰ－６仿制自ＭＧ－１９的ＰД－９Ｂ型发动机，适装机型为歼－６（仿制自ＭＧ－１９）、强－５。ＷＰ－６甲为ＷＰ－６改进型，由沈阳航空发动机厂于１９６４年开始改进，１９８３年通过国家鉴定随后投入批生产（其实ＷＰ－６甲在１９７９年就投入装机使用）。ＷＰ－６甲为强－５型号的配套发动机，因性能远比ＷＰ－６稳定也用于歼－６，适装机型为强－５Ⅰ／ⅠＡ／Ⅱ／Ⅲ／Ⅳ（Ｍ）、歼－６。成都航空发动机厂也于１９６３年介入ＷＰ－６的生产，并于１９６９年、１９７０年改进出ＷＰ－６Ａ、ＷＰ－６Ｂ，分别作为强－５乙（鱼雷机）和歼－１２项目的配套发动机，后因强－５乙和歼－１２项目的下马，也同时中止了后续的发展。（ＷＰ－６Ｂ为ＷＰ－６系列中推力最大型）

　　ＷＰ－６系列性能：ＷＰ－６性能：最大推力２５．５ＫＮ、加力推力３１．８ＫＮ、重量７０８ＫＧ、翻修时间１００小时（１９７３年提高至２００小时）。

　　ＷＰ－６甲性能：最大推力２９．４ＫＮ、加力推力３６．８、推重比５．１７、重量７２５ＫＧ、翻修时间２００小时。

　　技术看点：ＷＰ－６为我国首型超音速航空发动机。其压气机由离心式发展至轴流式，技术上是一次重大进步。１９８４年沈航首次将我国独创的沙丘驻涡稳定性理论（北航高歌发明）成功应用于ＷＰ－６甲改进型，彻底解决了ＰД－９Ｂ所固有的振荡燃烧现象。

　　由于文革、大跃进等政治因素冲击，１９５９年、１９６５年ＷＰ－６发动机曾经出现两批次严重的质量问题，导致国内外多起机毁人亡事故。

图０９　ＷＰ－８航空发动机，该型发动机耗油量极大，在空军中被戏称为＂油老虎＂。

图１０　ＷＰ－８航空发动机原型机ＰД－３Ｍ

◆（四）涡喷－８

　　ＷＰ－８研发历程：ＷＰ－８仿制自图－１６的ＰД－３Ｍ发动机。１９５８年由沈阳、哈尔滨、西安航空发动机厂联合研制，１９６３年转自西安航空发动机厂独家研制，１９６７年１月通过国家鉴定随后转入批生产。适装机型为轰－６（仿图－１６）。

　　ＷＰ－８性能：最大推力９３ＫＮ、推重比２．９４、重量３１００ＫＧ、翻修时间３００小时（目前提高至１０００小时，最大推力也提高到９８ＫＮ）

　　技术看点：因我国轰炸机无后续发展型，导致Ｈ－６数十年间长期服役，改进不断。ＷＰ－８最俱看点的是其廷寿和可靠性改进，翻修时间由最初３００小时至７０年代的６００小时，再到８０年代未的１０００小时，叹为观止。文革期间ＷＰ－８也曾出现严重的质量问题，导致Ｈ－６机群几近停飞。该发动机研发时间早于ＷＰ－７但定型时间比ＷＰ－７晚了一年，导致发动机序号反而排在ＷＰ－７之后。

图１１　ＷＳ－５为单转子、无加力后风扇发动机

◆（五）涡扇－５

　　ＷＳ－５发展历程：ＷＳ－５为６０６所基于ＷＰ－６技术开展的首次涡扇研发尝试，为轰－５改型项目配套发动机。１９６３年研制计划全面展开，１９７０年通过各项考核性能全面达标，１９７１年装机进入地面滑跑试验。后因Ｈ－６项目进展顺利，空军取消了Ｈ－５改型计划，ＷＳ－５无疾而终。

　　ＷＳ－５性能：最大推力３５．３ＫＮ（较ＷＰ－６大幅提高），耗油率下降３０％，Ｈ－５航程可提高３０％。

　　技术看点：为我国首台涡扇发动机，首次采用了超、跨音速风扇设计，压气机可调叶片（防湍振）等先进技术。ＷＳ－５令人惋惜，如当时装机升空，可使我国装备涡扇时间提前３０年，航空界大佬们每每提及此事都耿耿于怀。

图１２－１　ＷＰ－７甲为轴流式、双转子、带加力涡喷发动机

图１２／２－４　ＷＰ－７

图１２－５　ＷＰ－７Ｃ：歼－７Ｍ装备

◆（六）涡喷－７系列

　　ＷＰ－７系列沿革：ＷＰ－７仿制自ＭＧ－２１Ｆ－１３（歼－７原型机）的Ｐ－ⅡＦ－３００发动机，由沈阳航空发动机设计研究所（６０６所）于１９６５年开始仿制，１９６６年１２月通过国家鉴定并投入批生产，适装机型为歼－７／７Ｉ。ＷＰ－７甲（ＷＰ－７Ａ）ＷＰ－７改进型，由６０６所１９６５年稍后开始启动改型工作，１９８２年通过鉴定并投入批生产，ＷＰ－７甲为歼－８项目的配套发动机。

　　贵州航空发动机厂于１９６８年介入ＷＰ－７的生产，并于１９７８年改进出ＷＰ－７乙（ＷＰ－７Ｂ），用于歼－７Ⅱ／７Ａ／７Ｂ／７ＢＳ。１９７９年贵航在ＷＰ－７乙的基础上再次开展进一步的改型工作，改进出ＷＰ－７乙Ｂ（ＷＰ－７ＢＭ）型，１９８２年完成鉴定并投入批生产，适装机型为歼－７Ｍ／７Ｈ／７Ｐ。

　　ＷＰ－７性能：最大推力３８．２ＫＮ、加力推力５５．９ＫＮ、翻修时间１００小时

　　ＷＰ－７甲性能：最大推力４８．９ＫＮ、加力推力５８．８ＫＮ、推重比５．１８、翻修时间１００小时（较ＷＰ－７推力提高２８％、耗油率降低１３％）

　　ＷＰ－７乙（乙Ｂ）推力较ＷＰ－７提高６％、耗油降２％、乙Ｂ型翻修时间提高至２５０小时。

　　技术看点：为我国首台两倍音速飞机用发动机，结构由单转子发展至双转子、并采用了国际上先进的气膜冷却、空芯气冷叶片（ＷＰ－７甲）、加力燃烧室分区分压供油等项新技术，为今后发展更先进的军用航空发动机打下了坚实的基础。

图１３　ＷＳ－６为双转子、内外涵加力涡扇发动机，耗资１．２亿

图１４　ＷＳ－６结构图

图１５　强－６为ＭＧ－２３ＭＣ仿制改型，后因可变后掠翼技术不再时尚改项目也跟着下马，军方也爱赶时髦

图１６　歼－９Ⅳ与歼－９Ｖ

图１７　歼－９Ⅵ型；因军方对技战指标不断变更，导致Ｊ－９项目改型众多

◆（七）涡扇－６系列

　　ＷＳ－６发展历程：我国首台自行研制的大推力先进涡扇发动机，为强－６项目配套发动机，６０６所１９６４年１０月开始研制，１９８１年ＷＳ－６全面达到性能设计指标。ＷＳ－６Ｇ为ＷＳ－６发展型，Ｊ－９项目配套发动机，６０６所于１９８０年开始改型，１９８２年首台ＷＳ－６Ｇ性能全面达到预期指标。随着强－６、Ｊ－９的落马，ＷＳ－６再次无疾而终，令人潸然泪下。

　　ＷＳ－６性能：最大推力７１．３ＫＮ、加力推力１２９．９、推重比５．９３、耗油率０．６８Ｋｇ／Ｋｇ．Ｈ

　　ＷＳ－６Ｇ性能：最大推力８３．９、加力推力１３８．２、推重比７．０５

　　看点：ＷＳ－６性能与ＭＫ－２０２、Ｍ５３相当，ＷＳ－６Ｇ要高于以上两型发动机，在ＷＳ－６研发捷报频传之际，空军却鬼使神差看上了ＭＫ－２０２，再次给民族航空发动机工业一记响亮的耳光。ＷＳ－６在研发过程中，研制出了１５种新材料、８种新型附件、采用了１７种新型加工工艺、建立了许多实验和配套设施。具有里程碑式的意义．

◆（八）涡扇－９

　　ＷＳ－９发展历程：仿制自英国＂斯贝＂ＭＫ－２０２，为歼轰－７项目配套发动机。研制工作１９７６在西安航空发动机制造厂全面展开，１９８０年国内组装型ＭＫ－２０２通过中英两国考核鉴定，２００３年７月全面国产化型ＷＳ－９＂秦岭＂通过国家鉴定。适装机型＂飞豹＂ＦＢＣ－１／１Ａ。

　　ＷＳ－９性能：最大推力５４．５ＫＮ、加力推力９１．２、推重比５．０５、耗油率０．６９３Ｋｇ／Ｋｇ．ｈ

　　技术看点：客观的说ＭＫ－２０２在５０－６０年代是一型先进的涡扇发动机，其耗油率、可靠性和可维修性能相当出色，美国也曾引进该发动机制造权用于Ａ－７。西安航发厂在研制过程中首次采用了钛合金热成型、精铸无余量空心叶片、数字式电子控制系统等项新技术。

图１８／１－３　ＷＳ－９发动机；８０年代初也曾一度面临中途夭折的命运