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我们还需要努力。

序

80年代的中国空军队令人震惊，其惊人的特点不仅包括其庞大的规模，还包括其落后的技术。以战斗机为例。当时中国装备数量最多的是歼6，几乎相当于西方的博物馆产品。同时，伊朗和伊拉克装备了大量的F-14、米格-29和幻影系列，美苏对比就更不用说了。即使在今天，这种差距似乎也是无法忍受的，甚至是可怕的。

然而仅仅30多年过去了，中国空军队就像变了一个人。不仅三代机数量达到世界第二，还借助举世闻名的歼20跻身四代机俱乐部。西方肯定也郁闷:老美一代代战机的假想敌肯定是毛雄家的苏霍伊或者米格系列，可现在为什么换成了中国这个奇怪的对手？

虽然歼20的布局设计、隐身能力、机载设备都达到了世界顶尖水平，但从试飞开始，发动机这个“心病”就一直为国人所怀念，甚至一些失去了千百年老二身份的战斗民族专家也特意抓住这一点，甚至暗示歼20是无法超音速巡航的货，实际战斗力还不如苏-35。这种观点自然是笑话，但中俄在发动机技术上存在技术差距也是不争的事实，更不用说与美国相比的差距了。

▲发动机这一关也是歼20面临的最后也是最难的一关。

移民国家的大杂烩造就了最优秀的战士心。

早在著名的F-22试飞之后，美国国防部就开始研制一种价格相对低廉的多用途隐形战斗机，可以兼顾多种军种和出口，由此诞生了联合攻击战斗机(JSF)项目，最终发展到今天的F-35战斗机。按照美国的传统，很多aero 空发动机往往都是由同一个核心发动机衍生而来。如此一来，JSF项目也将最大程度地坚持F-22的标准技术，而主宰美国航空业数十年的超级巨头普惠公司(Pratt Whitney或简称PW)为F-22开发了F-119-PW-100发动机，因此成为JSF项目战斗机的发动机开发商也就顺理成章了。

▲虽然仅供参考，但F-35毕竟和雅克-141有关系。

就像美帝移民国家一样，F-135发动机的技术也有点大杂烩。就连美国的技术人员也是花很少的钱就获得了雅克-141这种世界上第一种垂直起降飞机的重要技术，这其中自然包括它的R79V-300发动机。

这是因为JSF项目早在竞标时就希望研发出垂直起降的特殊改进，所以曾经的头号对手的石头自然可以攻其不备。这样F-135就有了毛熊家族的一些基因。不过话说回来，美国只是借鉴了R79V-300发动机的一些理念，针对其不足之处进行了改进。

更值得注意的是，F-135的研制团队包括四家顶级航空空企业，除此之外还有普惠公司(负责最终主机和系统集成)、英国老牌航空空企业劳斯莱斯(负责垂直升力系统)、伍德沃德(美国航空空航空服务巨头)。

在四位大神的配合下，第一台F-135发动机终于在2004年试飞成功。五年后，普惠公司专门攻克了增强组件领域，大大提高了其可靠性。在发动机逐步改进的同时，F-35系列也完成了一次又一次的试飞。

▲在航空发展等技术领域，F-35最大程度的获得了F-22的加成。

F-135发动机极大地促进了F-35战斗机的生产。目前美国这种第三代隐形战机的产量几乎接近700架大关，累计飞行小时已经超过40万。不仅如此，这家全球最强的航空公司还将装备180架未来可能量产的B-21隐形轰炸机。

独自寻求失败！美帝会继续撑下去。

F-135系列的核心发动机和主要结构与F-119基本相同，但其工作温度、发动机空空气流量和涵道比有所提高。目前的F-135系列发动机分为两种，一种是常见的PW-100发动机，另一种是采用更先进材料的PW-400发动机。从性能上看，F135在面对其他国家大多数同类发动机时，推重比/总推力优势巨大。以该系列最常见的子型号PW-100为例，其最大推力达到19.5吨，推重比达到11.5。即使没有加力，其最大推力也接近13吨，而歼20装备的涡扇-10B发动机即使有加力也只有14吨左右！

▲从综合技术层面来说，F-135已经达到了孤立求败的目的

目前世界上大多数一级涡扇发动机推重比小于9，只有俄罗斯AL-41F(10.5-11)和美国F-119发动机(11.5)接近F-135。但需要指出的是，AL-41F的高推重比是建立在牺牲零件寿命的基础上的，其工作寿命只有4000小时。相比之下，F-119和F135系列的使用寿命甚至可以达到8000-10000小时！

虽然原机已经如此叛逆，但普惠并没有完全满意。今年8月12日，该公司表示已经推出了增强型发动机套件(F135EEP)。这种经过验证的技术是唯一具有成本效益和强大的通用解决方案，从而在该系列发动机乃至F-35战斗机的发展中取得了里程碑式的进展，因为它与F-35日益增长的能力相匹配，可以帮助美国的这种第三代隐形战斗机更好地面对未来任何可能的计划。

▲即使在其他国家看起来很强，普惠计划继续深挖F-135的潜力。

简而言之，F135EEP将集成自适应推进技术，不仅可以提高动力和热管理水平，更好地控制燃油效率，还将最大推力从原来的19.5吨提高到20.4吨，从而创造战斗机发动机推力纪录！然而，这远不是发动机的最终改进目标。普惠公司表示，下一阶段F-135的推力将增加约6%，使其推力达到23吨。它的最终目标是在2025年到2030年间使用变循环等技术，加上将两个涵道升级为三个涵道的改进，最终使最终版本的F-135拥有近30吨的推力！

从F-135系列发动机推力的稳步提升可以看出，它将使最大起飞重量为31吨的F-35战斗机在持续高速急转弯和加速的水平上快速进步，并努力降低油耗，以使其航程提高到一个新的水平。与推力指数一样引人注目的是，这种全面增强的组件具有顶级的模块化软件设计和先进的数字架构，并与现有的F135系列发动机完全兼容。这种便利条件可以将维护成本降到最低(约50%)，并且不会影响改进发动机的服役时间，最终将F-35战斗机群的派遣和维护成本进一步降低到F-15的水平。

美国的一个引擎现在打败了中国和俄罗斯。

不比我不知道，我更惊讶。即使是十几亿人日夜盼望的涡扇-15，最大推力也只有18-19吨，而且即使按照乐观的估计，其量产列装也要1-2年才能投入服役，所以不客气地说，它的出现只代表中国在1990年前后在航空发展领域追平了美国的水平！更何况涡扇-15在这个过程中很难避免一些仍然需要面对的技术问题，其最大寿命也很难一下子与世界最先进水平相比。

▲即使是传统的航空强国，也明显无力应对美国。

在中国，俄罗斯的情况也好不到哪里去。与AL-41F相比，俄罗斯的产品30发动机在重量控制和油耗方面提高了30%左右，使用寿命也有所提高。最大推重比至少和WS-15一样好。但根据俄罗斯国防部2020年5月公布的信息，装备这种发动机的苏-57要到2025年左右才能开始量产，进度不会真的比涡扇-15好。

▲即使涡扇-15很快服役，也很难真正匹敌F-135，更不用说对手的发展了。

不难看出，无论是涡扇-15还是产品30，部分指标都只是接近F-135的早期型号，而实际服役时，F-135在完成逐步升级后，再次取得了明显的优势。所以客观来说，短期内中国在军用航空发展领域与俄美差距较大。

美国航空也有黑历史。

很多强者的实力并不是天生就带的，美国的航空优势也不例外。在航空空技术日新月异的20世纪30年代，美国的航空发展水平与英德两大行业领头羊之间存在差距，而这种差距主要体现在活塞水冷发动机和喷气发动机领域。

美军的P-51野马战斗机堪称二战最强战斗机，但它一诞生就配备了美国本土航空公司艾利森公司的V-1710发动机，性能却平平。直到后来美国买了英国劳斯莱斯公司的梅林系列水冷发动机，山寨生产V-1650发动机。

▲XP-59，一架性能平平的喷气式飞机，证明美帝当年也落后了。

与早在1939年就推出世界上第一架喷气式飞机的德国和战时推出“流星”喷气式战斗机的英国相比，当时美国的差距更加明显。它的第一架喷气试验机XP-59也是依靠1942年从英国引进的离心式喷气发动机技术试飞的，但试飞性能甚至不如一些高性能的活塞螺旋桨飞机！

虽然第一架美国喷气式战斗机P-80终于在二战结束前不久交付，但当美国军事技术人员在战后赴欧洲考察时，却惊讶地发现，早已推出多种军用喷气式飞机的德国，在喷气航空领域比自己领先了4年左右！对于美国来说，唯一值得庆幸的是，此时的喷气发动机是新技术，整体上还是有赶超自己的实力。更何况美帝在当时是工业经济第一，而且牌还挺好的。

名企自主攻关新领域，为美航指明了正确的道路。

看到我们的喷气技术还不如英国战后初期的“江河日下”，德国当年的很多航空空技术也落到苏联手里，美帝急得要死。我们做什么呢只能让国内的知名企业同时开始竞争，最大程度的避免他们的技术共享，因为美帝认为这种模式可以四面开花，然后总会有一个有前途的，才有机会赶上英国。

▲敢于突破现有技术，普惠终于扭转了竞争中的不利局面。

这时候就给普惠难堪了，说它弱，但也是多年的名企。二战时还生产了R-2800，风冷活塞发动机领域的佼佼者，实现了P-47等美国著名战斗机的奇迹，航空发展的技术背景肯定是有的。

也正是因为这种自信，普惠终于大着胆子开始竞标新喷气航空的研制。但普惠的软肋是之前没有喷气航空的研发经验，在新领域的积累明显不占优势。

当时美帝的各大航空公司空往往离不开对英国技术的山寨依赖。早期，普惠也通过山寨劳斯莱斯的产品研发了自己的Nien发动机，但这款发动机和当时典型的入门级喷气式航空发动机一样，不仅油耗高，而且推力低，持续输出时速度慢。

此时，普惠意识到，山寨模式下的R&D之路并不遥远，要想置身事外，就必须破釜沉舟，自主攻关新技术。最终，普惠公司决定专注于燃料利用和推力的提高，并通过解决双旋翼技术，终于在1950年推出了具有里程碑意义的J57喷气发动机，极大地改变了美国喷气航空的发展水平。所以不惜重金攻关新技术，这也让普惠乃至美航占据了强势地位。

▲歼57发动机一经诞生，普惠就立刻打出了自己的招牌。

J57的油耗不仅比其他大多数航空发动机低一半，而且推力也突破了10000磅大关(后期改进达到了18000磅)。喜出望外的美军迅速推出J57作为主力产品，装备在多种著名飞机上，包括B-52轰炸机、KC-135A加油机和第一架连续跨音速飞行的F-100战斗机。

受此鼓舞，普惠公司开发了民用版J57，JT3，并将其作为波音707的“心脏”，随后又开发了采用新型耐高温材料的J75发动机。因此，普惠公司在最后一站的开拓性开发获得了巨大成功。而之前实力相当的西屋、柯蒂斯、艾利森，都因为普惠的缺失，没有走出山寨机型研发的道路，淡出美国航空竞争圈是必然的。

美国两家著名企业的竞争就像美苏争霸，让美国航空技术突飞猛进。

事实证明，强大的对手会时刻保持强烈的危机感，然后努力维持自己的地位。许多科学研究者认为，美苏争霸的冷战时代人类技术的进步效率明显高于后冷战时代。

半个多世纪以来，普惠能不得不感谢其最大的竞争对手通用电气公司(GE)避免了其霸主地位的衰落。GE不同于其他曾经出局的美国企业，它也像普惠一样非常重视自我创新和高科技研究。

▲凭借J79发动机，通用电气公司让以两倍音速飞行成为现实。

通过成功研发可调定子系统，GE迅速获得了优势，因为这个系统可以根据气流的变化调整仰角，从根本上解决了发动机中压气机的失速问题，并由此衍生出J79发动机，最终帮助美国战斗机以两倍音速安全飞行，最终奠定了未来涡扇发动机的基础。

据统计，这款香型发动机全球产量甚至超过17000台！不仅装备了美国的F-4B和F-104战斗机，还引起了几个北约成员国的兴趣，花大价钱购买了它们的生产许可证。

由此，美国军用航空领域普惠与通用电气争霸的格局基本形成。这种模式很像同时期的美苏全方位霸权。往往一方在某个领域取得了巨大的成就，另一方就会奋起直追，直到真正超越，这也会让对手试图以类似的方式再次赶超。这种模式就像两个顶尖学者通过刷题和拼练习册来争夺考试第一名，属于绝对的良性竞争。最终无论哪一方在某一阶段取得优势，最终受益的都是美军。

▲随着F-100系列发动机的改进，F-15也从“机库女王”变成了战无不胜的鹰派。

以著名的F-100系列发动机为例。虽然这款发动机早在1972年就完成了首飞测试，比对手产品——GE的F-110发动机领先了差不多十年，但是对方有后发优势，使得F-110发动机的推力明显超过了第一款改进型F-100，很快改进型F-110的推力也不断增加。

因此，丝毫不敢放松的普惠公司只能不断挖掘F-100的潜力，不仅使其单机最大推力提高了近30%，还彻底改善了许多配备增强发动机套件的F-100发动机的油耗和可靠性。正是普惠公司长达数十年的升级，才使得装备这种发动机的F-15从最初的“机库女王”变成了“无敌鹰派”。

全方位系统化的技术优势使得美国航空发展的霸主地位不可动摇。

一台优秀的发动机必须满足许多苛刻而矛盾的要求。它必须具有高推力、低重量、高可靠性、长寿命、低油耗和维修方便。而且必须在高温/高压、高速、高过载等恶劣条件下保持正常。

而军用航空飞机的运行空间往往比民航飞机更小，环境更差，但需要风扇、压气机、涡轮、加力燃烧室等十几级。在运行过程中，发动机燃烧室和涡轮的温度往往会达到1700多度，所以只有高温合金材料是不能满足要求的，必须内置复杂的冷却系统，而这种冷却系统往往会带来蜿蜒的冷却通道，自然增加了设计难度。

因此，复杂的技术必然会带来巨大的资金消耗，甚至动辄达到数十亿美元，这自然让大多数国家望而却步，但美国却以无与伦比的军费和GDP让这一切成为可能。

▲GDP对比表明，俄罗斯等国即使有技术，也很难像美国那样大力投资发动机相关产业。

目前世界上只有五个国家能够真正自主设计制造军用喷气式航空发动机。航空-[/K0/]发动机作为现代工业皇冠上的明珠技术，至少需要几十种相关领域的技术作为支撑，所以即使一些国家在经济上能够满足需求，如果基础工业和其他技术产业急了，也无法独立处理先进的航空发动机。

但在YY的一些作品中，弱势一方只要拿到对手航空发展的图纸，就能让自己的航空发展从无到有，变得强大，但这种桥段必然是扯淡。所以美国敢说，即使把F-135的图纸给了出去，其他国家也很难仿制出类似性能的产品。普惠之所以能成功研发出世界最强的军用航空发展，也离不开美国强大的特种材料、加工技术和电子技术。如果我们仔细研究F-135发动机内部部件的细节，我们会发现它是一个顶级工业和技术强国所有精华的伟大聚合。

▲F-135内部高压涡轮叶片的剖面模型，对材料和工艺要求很高。

从F-135的进气道风扇到压气机，从燃烧室到高压涡轮，其基础材料有高强度钛合金、有机复合材料、高强度镍基合金、浮动壁陶瓷涂层镍基铸造材料、单晶镍基合金和全新热障材料。这几类材料也是先进航空发展的第一块基石，因为它们能使发动机尽可能长时间运行而不出问题，而且发动机中不同结构的工作环境和压力也不同，所以对材料的种类有具体的要求，这就需要对稀有金属有严格的控制。

这必然离不开数十年材料研究和实际生产提取的技术积累。虽然中国近年来在材料技术方面取得了巨大成就，但与美国相比仍有很大差距。比如单晶镍钢的研发和生产就是一个暂时没有攻克的难关，自然不可能造出超高强度的涡轮叶片。如果涡轮叶片的材质不合格，在涡轮带来的巨大离心力面前，很容易断裂或变形。

▲哈斯工厂柔性生产线年产机床近2万台。

即使有先进的设计图纸和足够数量和质量的材料，也需要超级加工技术。以单晶涡轮叶片为例，精铸误差必须控制在0.1 mm以内才能保证叶片间的正常工作，而各种合金材料的普通加工也需要相应的技术和技能，先进的加工设备也必不可少。

美国在高科技机床领域的优势几乎是不可战胜的，甚至可以说是数控机床的鼻祖。虽然德国和日本在机床领域似乎超过了美国，但美国至今仍在保密、仍在发展的机床技术是无与伦比的。即使在上世纪后期的制造业转移浪潮中，美国也尽力将核心技术留在国内。如今，哈斯、赫克、马格等世界顶级机床公司引领着高端机床的发展。

在美国机床高速发展的几十年里，相关人才和技术的储备也让美国吃足了红利。更有甚者，美国军工企业往往会用各种手段从各大机床企业中搜罗人才为己用。所以美航的二次保险又被锁定了。

▲普惠公司在全权限数字电控系统开发中发挥了重要作用。

美国航空的第三张王牌是优秀的电子技术，这也是F-135所验证的。它配备了PTMS系统，可以高度控制发动机的运行。这套系统可以满足自启动、主机启动、冷却和应急动力四种模式，保证发动机在任何情况下都能实现油耗、动力输出或运行模式的平衡。

这项技术也是几十年技术积累的成果。早在数字电子技术和集成电路飞速发展的20世纪70年代，普惠公司和美国国家航空航天局公司共同开发了真正的全权限数字电子控制系统，改变了发动机依赖液压或不完全电子控制的局面。这项技术一经问世，就被普惠公司用于TF30发动机，随后美国的数字电子发动机经历了监督式数字电子监控和全权限数字电子控制两个阶段。

在所有同类发动机的研发中，普惠公司集中财力和技术精英研发新型传感器和诊断软件，这也是依靠美国在电子和计算机领域的长期绝对优势。

中国追赶有多难？

中国航发落后的原因有很多。从历史上看，新中国空军队初期对苏联的依赖程度很高，自身的综合技术工业和工业薄弱也限制了国产发动机的进步。

20世纪七八十年代，发达国家在材料、电子、技术等领域取得了长足的进步，并呈现出一代又一代经验和技术积累、传递和升级的快车道发展态势。然而，由于历史背景因素，中国再次错过了大时代的公共汽车。但是，由于技术、可用资源和分行业水平的限制，中国航空空行业自然不能在短时间内贸然直接挑战发达水平，往往只有在有了具体的目标机型后，才会进行基础研究、探索性测试等后续工作，自然会再次拖延时间。

▲运-20的数字化生产线，中国要想在航空发展领域迎头赶上，也离不开数字化产业的支撑。

即使在今天，中国的综合国力虽然有了很大的进步，但一些关键技术仍有待开发。总之，我国高性能机床自给率严重不足，同类产品精度水平也落后于美国。

其次，我国传感器发展水平仍然较低，明显缺乏灵敏、高端的传感器。此外，中国还有很多功课要补，而且从国际环境来看，中国从其他传统大国引进这种技术越来越难，少量引进也无法从整体上弥补，技术水平也无法真正与世界先进水平挂钩。

而且从航空空相关行业的角度来看，国内也存在生产标准化问题，这往往意味着如果同一型号的产品由不同的工厂或不同的人生产，质量就不一样，必然会影响产品的可靠性。

所以中国首先要在设计上下功夫，建立一套严格科学的工艺标准，尽量在工艺上实现高度数字化。

比如设计时要依靠计算机实现三维绘图，在仿真时也要使用数字建模，用一台超级计算机反复模拟不同的方案，确定各自的优缺点。最后，选出最好的一个后，我们会把它作为模型，直接传输到相应的工厂，而生产线也必须依赖于同一个数字化生产线，才能兼顾生产速度和质量。在体系上，要把R&D、生产、供应、服务整合成一个链条结构，绝对保证R&D处于核心。

▲在冲压发动机等领域，中国逆势而上的概率更大。

前面提到，即使涡扇-15成熟量产，也无法真正弥补差距。考虑到美国的发展，这种趋势更加明显。

毫不夸张地说，中国航空公司的情况类似于美国在二战后初期的情况，即技术细节上的差距难以抵消。更何况，当年的美国可以学习英国的技术，而今天的中国却没有这个条件！

因此，如果只是在现有的技术领域机械地被动追赶，势必是上策，而最佳的选择不仅是在能力范围内深挖涡扇发动机的发展潜力，还应该借鉴普惠过去在不利条件下的拼命经验，专注于基于新概念技术的下一代发动机的研发，这样才能真正有机会在过去的短板领域与对手一较高下。毕竟美国等传统航空强国对新概念发动机的积累相对有限。

新概念发动机领域竞争的前提条件相对公平，中国完全有可能通过自己的超级计算机、大型风洞等新兴优势技术产业转败为胜。