【文匯網訊】據中安在線報道，近日，《中國航空報》透露了一條重大消息，中國在先進高溫合金領域不斷獲得重大成果。由於在世界先進發動機研製中，高溫合金材料用量已佔到發動機總量的40%~60%。高溫合金材料也被譽為「先進發動機基石」。
無獨有偶，美國軍事專家安德魯·埃裡克森和吉伯·柯林斯不久前撰寫文章稱，目前中國已在航空發動機領域投入了巨大人力和物力，未來三年光投入的資金就達到 3000億人民幣，而且這些努力已經取得了一些重大成果。這兩位軍事專家認為，中國至少會在2至5年時間內拿出足以為殲-20提供真正五代機性能的強大發動機，並最終實現大批量生產。
如果真的解決了先進發動機的問題，那麼中國航空工業將迎來真正的「井噴」，因為航空發動機是制約中國現代化戰鬥機裝備的最大障礙。
高溫合金是一種能夠在600℃以上及一定應力條件下長期工作的金屬材料，具有優異的高溫強度，良好的抗氧化和抗熱腐蝕性能，良好的疲勞性能、斷裂韌性等綜合性能，已成為軍民用燃氣渦輪發動機熱端部件不可替代的關鍵材料。
航空發動機的技術進步與高溫合金的發展密切相關。高渦輪工作溫度是當代先進航空發動機的最顯著標誌，提高渦輪工作溫度是增加推力、提高發動機推重比的重要手段，而影響發動機渦輪前溫度的首要因素就是渦輪葉片和渦輪盤的耐溫水平。因此，發動機渦輪部件的設計者無一不是窮盡一切手段，追求應用承溫能力更高的渦輪盤和葉片材料。先進高溫合金正是為滿足航空發動機對材料的需求而出現，並隨發動機技術的進步而快速發展。
其中，鎳基單晶高溫合金是在等軸晶和定向柱晶高溫合金基礎上發展起來的一類先進發動機葉片材料。與其他高溫合金相比，鎳基單晶高溫合金具有更為優異的綜合性能，成為高推重比航空發動機的關鍵材料。據《中國航空報》報道，自20世紀80年代中期研製成功我國第一件單晶空心渦輪葉片以來，中航工業航材院為多種型號先進航空發動機提供了數萬件單晶葉片，某些裝配單晶渦輪葉片的發動機已翱翔於藍天。
此外，粉末高溫合金是用粉末冶金工藝制備的高溫合金，是製造先進航空發動機渦輪盤不可或缺的關鍵材料。20世紀80年代，中航工業航材院開始研究粉末高溫合金，經過20多年的發展，研製成功了第二代粉末高溫合金，並應用於發動機用渦輪盤及導流盤，而且性能水平達到國際同類合金的A級標準，實現了粉末高溫合金盤件在高推重比航空發動機上的應用縮短了與國外先進技術在該領域的差距。
一些國外專家指出，中國在先進高溫合金領域創造出了一批令人矚目的研究成果，為先進航空發動機的發展奠定了堅實的基礎。美國軍事專家吉伯·柯林斯稱，中國已經在噴氣發動機技術領域取得突破，過去這一直是中國在製造現代戰鬥機方面的一個弱點。「尤其是中國WS-15發動機研發計劃的存在表明，掌握製造本土研發的F119級別發動機(F-22戰機使用)的能力從而為殲-20戰鬥機提供動力是中國的重中之重」。
美國海軍軍事學院副教授安德魯·埃裡克森在一份報告中稱：「各方面的估計表明，根據中國現有的知識，如果不出現大的波折，並且堅持不懈的話，那麼中國需要兩到三年時間來全面掌握先進發動機的技術能力，當然這也與中國在噴氣發動機領域的總投入相稱」。安德魯·埃裡克森認為，中國目前噴氣發動機的技術水平接近 F-15C戰鬥機使用的普拉特-惠特尼公司生產的F100-PW-100發動機。
吉伯·柯林斯認為，中國飛機發動機工業的一大弱點在於渦輪葉片的製造和流程的標準化。「他們確實很接近PW-100的技術水平。不過麻煩的是一些細節，如果中國航空業不能完全掌握軍用規格質量控制流程，它就很難製造出足夠多的高質量發動機，從而真正降低中國對俄羅斯高性能戰術飛機噴氣發動機的依賴。」
頂級發動機，美英最厲害
在2010至2012年這三年時間裡，瀋陽黎明公司已經生產了大約266台「太行」發動機，以保障殲-11系列戰鬥機的生產。儘管有不少關於中國在先進發動機製造方面問題重重的報道，而且中國方面自身也承認存在缺陷，但WS-10A型發動機的性能對於蘇-27系列戰鬥機來說並不差，未來該發動機的性能很有可能會進一步提升。
對於中國高性能發動機的發展，吉伯·柯林斯表示，中國要製造出能夠為第五代隱形戰鬥機(如殲-20)提供動力的發動機，還需要5到10年的時間。屆時，中國第五代隱形戰鬥機才可以與美國軍方F-22「猛禽」隱形戰鬥機和F-35「閃電Ⅱ」戰鬥機相媲美。
但是吉伯·柯林斯的觀點在美國防務圈引起了爭論。美國蒂爾集團公司的分析家理查德·阿布拉菲亞認為，中國要製造出與美國最先進發動機相媲美的戰鬥機發動機，需要的時間也許遠不止5到10年。「他們與F119/F135/F136技術水平相去甚遠。他們必須在材料、設計以及製造方面取得巨大的進步。等他們走到那一步時，西方又向前跨出了很遠」。
然而，美國著名智庫列剋星敦研究所的武器專家洛倫·湯普森不同意這種看法，他認為中國研製出與「猛禽」採用的F119發動機不相上下的發動機，所需時間可能遠比西方分析人士預計得要快。他說：「美國學者和情報分析人士一再低估中國在經濟和技術上取得進展的速度」。
洛倫·湯普森認為，如今的中國在在經濟上擁有雄厚的實力，所以在航空發動機的研製方面，中國捨得「砸」巨資。作為鞏固並提高中國軍工實力整體努力的一部分，以中國航空工業集團公司為首的中國發動機製造商預計近期將投入1000億人民幣發展發動機，到2015年，這種投入可能會提高至1500億人民幣。
據路透社報道稱，一些中國航天工業專家預測，在接下來二十年的時間裡，北京最終將在發動機領域投入多達3000億人民幣(約490億美元)。在這種級別的資金投入下，中國最終將在發動機領域獲得重大突破。根據官方數據計算，普惠公司為F-35「閃電II」戰機研製F135型發動機(該發動機是世界上最先進、最強大的發動機)前後共投入了約84億美元。以此為基礎可看出，中國已經投入了可同時維持多款先進性能噴氣發動機和大型渦輪發動機研發工作的資金。
目前，中國軍事航空工業已經展現了其同時成功處理多個項目的能力--同時研發至少四種不同類型的戰鬥機和攻擊機，其中包括兩款隱身戰機殲-20和殲-31。除中國之外，沒有其他任何一個國家能同時維持著這麼多不同的現代化戰機項目。
但從理論上說，配備在戰機和攻擊機之上的噴氣發動機，必須能夠在嚴峻的條件下運行，所以面臨的挑戰也非常巨大。例如，在飛行過程中，噴氣發動機的葉片要能承受高達自身重量20000倍的離心力。人們常常用「冰質調羹勺攪熱湯」來形容渦輪葉片在這種環境下面臨的挑戰。
航空發動機以其複雜性、深奧的技術以及苛刻的性能參數，堪稱航空發展中的頂峰。據美國航空問題專家魯本·約翰遜稱，在發動機生產中，必須全部掌握最先進的合金、粉末冶金、單晶葉片技術。值得注意的是，在五家前蘇聯大型研究機構中，就有一家致力於材料研究。在俄羅斯的發動機項目中，掌握熱障塗層技術是關鍵一步。然而，儘管做出了這些努力，但在發動機性能方面，俄羅斯仍然無法媲美英美發動機「三巨頭」--即英國的羅爾斯·羅伊斯和美國的通用及普惠公司。相比之下，俄制發動機仍然相對較重，而且採用的也並非最頂級材料，燃油消耗率也相對較高。而英美頂級噴氣發動機比俄制發動機加速能力更強，推力重量比也更高，壽命較長，可維護性較好。
美國專家稱，近年來隨著冶金和製造技術的發展，中國在航空領域已經取得了一些進步，系統設計、集成和管理已經成為制約發動機生產的最大薄弱環節。在地面測試和模擬飛行中，中國發動機面臨著葉片彎曲、破壞及其他問題。為了攻克這個難關，中國的軍用噴氣發動機製造商需要實現一些生產和流程管理突破。
數百架戰機裝上國產發動機
吉伯·柯林斯在文章中透露，目前中國正在學習如何實現WS-10型渦輪發動機的系列化生產，這種發動機正在為其部分殲-10和殲-11/殲-11B戰機提供動力。雖然中國國內媒體報道稱，中國目前生產的殲-11B戰機全部配備了中國研製的WS-10發動機，但吉伯·柯林斯認為，中國最近的噴氣發動機進口數量證明，解放軍的戰機仍嚴重依賴俄羅斯發動機。在中國最現代化的戰機和攻擊機以及出口至巴基斯坦的JF-17戰機中，由中國研製的發動機提供動力的僅佔 20%。
美國國際戰略評估中心的文章稱，從2007年起中國開始出現新的殲-11B型單座版多用途戰鬥機，一批該型戰鬥機採用的是俄羅斯AL-31F型發動機，但後續生產的該型戰鬥機都採用了瀋陽黎明公司生產的WS-10A「太行」發動機。根據2012年珠海航展上的消息人士透露，這種發動機的最大推力為12.5 噸，比AL-31F發動機略低。重要的是，WS-10A的安全使用時間(兩次全面檢修之間的使用時間)為300小時，相比之下，AL-31F的安全使用時間為500小時。
據消息人士估計，在2010至2012年這三年時間裡，瀋陽黎明公司已經生產了大約266台「太行」發動機，以保障殲-11系列戰鬥機的生產。儘管有不少關於中國在先進發動機製造方面問題重重的報道，而且中國方面自身也承認存在缺陷，但WS-10A型發動機的性能對於蘇-27系列戰鬥機來說並不差，未來該發動機的性能很有可能會進一步提升。有消息稱，截止到2012年，沈飛已經生產了66架殲-11B型戰鬥機，且配備中國國產的雷達、航電和武器系統。緊隨其後，從2010年開始生產的雙座型殲-11BS戰鬥機也配備了WS-10A型發動機，以及與殲-11B同樣的航電系統。
到2012年，中國可能生產了12架殲-15戰鬥機，都採用WS-10A型發動機，2013年預計將再生產8架殲-15戰鬥機。2012年11月3日，第一架雙座版殲-15BS型戰鬥機(同樣採用WS-10A型發動機)首次曝光，很有可能最初被定位為專用的航母艦載教練機，或者還有可能被發展成航母艦載機中隊裡專用攻擊型或電子支援型戰機。
國際戰略評估中心的文章透露，到2020年，國產殲-11B型戰鬥機的總生產數量可能達到260多架，再加上大部分仍然服役的殲-11A型和蘇-30型戰鬥機，那麼由沈飛生產的各種殲-11系列戰鬥機和蘇-30戰鬥機的總數將達到約430架。殲-16和殲-15戰鬥機在加裝了有源相控陣雷達，未來安裝更強勁的WS-10A改進型發動機之後，預計將能夠達到4代半戰鬥機的水平。
另外，雖然殲-31的原型驗證機可能採用的是俄羅斯的RD-93型渦輪風扇發動機，推力為8.3噸，但是在2008年珠海航展上，中國一家發動機公司就披露了一款推理達到9.5噸的渦輪風扇發動機模型，而且具有矢量技術。這種發動機可能是WS-13型渦輪風扇發動機的後繼改進項目，以俄羅斯RD- 33/RD-93發動機為基礎。該發動機的發展狀態可能比推力為15噸的WS-15型發動機更好，據稱WS-15發動機主要是為殲-20戰鬥機而發展的。中國至少會在2至5年時間內對足以為殲-20提供真正五代機性能的強大發動機實現系列化生產。但是，中國目前還無力生產其未來國產大型運輸機或加油機所需的大型高涵道比渦扇發動機。
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