航空知识杂志社

80多年来，喷气发动机一路坎坷，一路创新。如果罗列一下，创新点其实数不清，但是如果想要短平快地浏览一下。那么以下这10次创新行动可以作为典型案例加以考虑。

1. 德国容克尤莫004B

尤莫004B素来被称作“涡喷王子”。它是世界上第一款量产涡喷发动机，1944年开始批量生产，二战中产量超过5000台。主要装备Me 262和Arado Ar 234。德国人在004B上使用了不少创新技术，比如空心涡轮叶片和辅助燃油喷射，德国人甚至准备采用加力燃烧系统。004B自重约1600磅，推力1980磅。换算一下推重比，大约是1.2左右。这就是喷气时代的发端。

2. 通用电气I-40/J-33

P-80“流星”战斗机使用的离心式涡喷发动机，是I-16/J-31的改进型。I-40/J-33开始大量使用特种合金材料。燃烧室使用铬镍铁合金（Inconel）、涡轮喷口使用铬钴钨硬质合金（Stellite），涡轮盘采用镍基高温合金（Hastelloy B）。自重1850磅，推力4000磅，通过喷水和酒精可以进一步提升到5400磅，推重比接近3。I-40是第一种利用喷射水和酒精提升动力的量产喷气发动机。

3. 1946 罗罗“达特”涡轮螺旋桨发动机

如果涡轮喷气发动机的涡轮动力更多地被用于驱动加速器进而带动螺旋桨，而不是用于产生强大的反冲动力，那么这样的发动机就是涡轮螺旋桨发动机。1946年出现的罗罗RB.53“达特”（Dart）是涡轮螺旋桨发动机的早期杰作。它是维克斯“子爵”——世界上首款投入运营的商用客机的动力系统。“达特”从上世纪40年代末一直生产到1987年，算是相当高寿的涡轮螺旋桨发动机

4. 普惠J-57

1953年在JT-3（JT-3是波音707和道格拉斯DC-8的动力）基础上发展的J-57是世界上第一种采用双转子设计的轴流式喷气发动机，具有相当好的加速性能。J-57也是世界第一款推力超过10000磅的发动机。JT-3的压气机和涡轮都分为低压段和高压段，彼此通过两根相互嵌套的长轴连接，实现低压段和高压段的两种转速。这一创新显著改善了发动机性能。

5. 通用电气J79

发动机要适应各种工作环境，其内部流场环境如能做到调整最为理想。1955年推出的通用电气J79率先采用了可调定子设计，通过调整进气导流片的角度，让发动机在更宽的环境中保持良好工作状况。J79为单轴设计，采用17级压气机和3级涡轮。重3850磅，推力11905磅，加力推力17835磅，推重比4.6。

6. 1960s 罗罗 “康威”涡轮风扇发动机

在喷气发动机研究中，人们发现涡喷发动机如果在压气机前端开环缝，让一部分空气从热端外侧流过，发动机经济性反而提升。这就是最初的涡轮风扇概念的萌发。20世纪60年代投入使用的罗罗“康威”发动机成为世界上第一种量产涡轮风扇发动机。它采用双转子设计，配备16级压气机和3级涡轮，重量4544磅，推力17500磅，成为一款经济性非常优越的动力系统。

7. 1969 罗罗RB211三转子涡轮风扇发动机

在双转子涡扇发动机盛行的时代，英国人试图继续实现转子系统的速度多样性。在两级套轴的基础上试图再增加一根套轴，实现三转子系统。这就是RB211发动机的独门秘笈。但是挑战这项绝活当时烧掉了1.7亿英镑，几乎让罗罗破产。英国政府在关键时刻接盘罗罗，实行国有化，最终让罗罗完成了RB211。RB211以59000磅的推力，成为大型商用飞机动力典范。RB211及其三转子技术衍生出的“遄达”系列航空发动机，奠定了罗罗此后半世纪的江山。

8. 1970s 普惠F100

20世纪70年代研制完成的普惠F100双转子涡扇发动机是首次把推重比提升到接近8的军用发动机。它采用13级压气机和4级涡轮，双转子设计。F100不仅体现在推重比的阶跃上，更体现在漫长艰辛的研制完善过程。从研制到成熟，几乎用去了30年时间。充分体现了现代先进航空发动机研制的高难挑战。

9. 1990s 普惠F119涡轮风扇发动机

首款推重比实现9一级的涡轮风扇发动机。F119是美国长期航空动力预研投入的结晶。采用双轴设计，9级压气机和两级对转涡轮。重量3900磅，推力35000磅。F-22的超音速巡航能力，几乎全要依赖它。

10. 2000s 普惠PW1000G齿轮传动风扇发动机

转子系统的多速度系是提升发动机经济性的好办法。通过研究，人们发现迫切需要调整速度的是商用发动机的大风扇——目前它的转速偏大，实际上需要更低。传统的用中央纵轴直连驱动的办法没法减速，因为后面的压气机不能减速。普惠提出了用行星齿轮系驱动风扇的新办法，由此产生PW1000G系列齿轮传动涡扇发动机。这样就实现了风扇、低压压气机/低压涡轮、高压压气机/高压涡轮三种转速，提升了发动机的经济性。

未来

未来的航空发动机可能更怪异

但是几个基本发展方向还是有谱的

A 更多的可调部件。定子可调，转子是否也可以调整？目前做不到，以后可能实现。如果发动机的定子和转子都可以调整，那发动机的性能会提升一大截。

B 涵道可以变化。目前发动机的涵道比是不可变的。但是如果让涵道像变形金刚那样可以改变型腔形状或者在内外涵道之间设置可以调整的活门通道，那么就能实现涵道比的变化。一旦那样，发动机的“戏路”一下子就拓宽了。但是这种变化，仰仗新材料和新工艺，更仰仗新的总体设计理论。

C 电子智能控制。目前发动机已经拥有全权限数字电子控制系统（FADEC），未来这一系统可能会实现智能化。比如双发飞机单发故障时，倘若飞行员发懵错误关闭完好发动机，这一系统会果断拒绝执行指令，确保这唯一发动机的正常工作。当然，这需要人工智能变得足够靠谱。

D 最具有挑战性的方向，就是颠覆传统发动机的工作机理。不过这一点我实在说不清楚，理论不少，仍然需要实践检验。往往这看不见说不清的迷雾中，隐藏着革命的力量。

航空发动机需要一个相当完整的工业教育生态系统来提供所需的人力和技术资源，至于动辄数十亿美元乃至更高的资金，更是不在话下。这种工业教育生态系统的建立是一个大课题，对于工业化和工业文明程度低、教育文化发展程度较低的国家，几乎是不可能完成的任务。中国航空发动机研发能在上世纪90年代以后发力提速，要感谢改革开放带来的工业化和教育化成果不断丰盈。

航空发动机不是短平快项目。修炼航空发动机技术，更像是修炼绝世武功。面对秘笈，看上一年，练上三十年，方可略有小成。但是更难的问题在于，别人不会把发动机的秘笈给你，你的秘笈只能自己琢磨自己摸索自己书写，写的对不对，全靠不断实践来检验调整。不练行不行？如果要成为科技强国，航空发动机就不能成为缺项。这项绝世武功，练了就是九死一生——创新本来就是九死一生，不练就是十死无生。当然这里说的生死，是成为科技强国理想的兴衰。

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