近日，美國航空工業巨頭普拉特·惠特尼公司宣布，為F-35戰機配套的F135渦扇噴氣式發動機增推計劃取得了實質性進展。經過兩年的努力，普拉特·惠特尼公司成功實現了第一階段的目標，將F135渦扇噴氣式發動機的最大加力推力由191.27千牛提升至204.12千牛——這是世界航空史上第一次出現最大加力推力超越200千牛的戰鬥機用渦扇噴氣式發動機，具有裡程碑式的意義。
更為驚人的是，普拉特·惠特尼公司的第二階段目標，其計劃在204.12千牛的基礎上繼續增推5~6%。以增推6%計算，F135渦扇發動機的第二階段改進將達到216.37千牛的最大加力推力。而普拉特·惠特尼公司的終極目標則更為遠大，那便是在F135渦扇發動機不斷改進的基礎之上，為將來的美國空軍的下一代戰鬥機（或者更為準確的稱為「空中作戰系統」）研製真正具有劃時代意義的第五代軍用噴氣式發動機。
航發增推到底有多難
與戰後噴氣式戰鬥機的發展歷程一樣，戰鬥機用噴氣式發動機的發展也經歷了四個階段（國標四代劃分法）。從早期的第一代噴氣式發動機J57、AL-7F到第二代J79、J85、M53和R29，到第三代F100、F110、AL-31F、RD33以及EJ200、M88，再到目前最先進的F119、F135等型號，可以說無論每一代的技術標準和特徵如何變化，增加推力都是一個亙古不變的主題。
增加噴氣式發動機推力的基本原則，就是儘可能增大單位時間內發動機的進氣流量、更好地利用燃料燃燒後產生的熱量，並對發動機各個部分進行更為有效地控制。從這三個方面出發，那麼就產生了增加噴氣式發動機推力的三個基本途徑。
首先，需要增加發動機進口圓截面的直徑，進而增加發動機進口面積。發動機進口面積越大，單位時間內吸入的空氣也就越多，產生的推力自然也就越大。而對於目前世界各國先進戰鬥機普遍採用的渦扇噴氣式發動機來說，涵道比也在一定程度上決定了單位推力（發動機推力與進氣流量質量的比值）的大小。為了儘可能提高單位推力，就要降低涵道比，從而增加風扇壓比。此外，增加風扇與壓氣機的總壓比和每一級的壓比，也有利於增加發動機推力。
其次，在燃料熱能利用率上，一方面要儘可能提升渦輪進口溫度，另一方面則要對燃燒室以及加力燃燒室的結構設計進行改進，優化噴油系統的設計，等等。
再者，噴氣式發動機控制系統也要進行不斷地升級和改進——從最初的機械液壓式到模擬式電子控制系統，再到目前最先進的由計算機負責的全權限多通道數字式電子控制系統，其效率已經呈幾何數量級的提高。
雖然方法和原理都是通行的，但是當噴氣式發動機發展到第三代以及第四代時，增推技術已經是越來越難以攻關了。
事實上，噴氣式發動機增推技術除了結構設計的優化以外，更多的則是依靠新製造加工工藝以及新材料的出現才能有所突破。其中，最為典型的當屬渦輪盤以及葉片材料、加工工藝的難關
。
美國F-135發動機增推的實現，與其在基礎科學與研究領域長時間的積累緊密相關。
提升渦輪進口溫度是增加噴氣式發動機推力最為直接和有效的辦法，比如第三代噴氣式發動機M88的渦輪進口溫度已經達到1850K，而第四代噴氣式發動機F119的渦輪進口溫度更是高達1973K。這麼高的溫度實際上已經達到了當今渦輪盤以及葉片所用的耐高溫材料的極限。未來，第五代噴氣式發動機的渦輪進口溫度預計將突破2000K大關。如果無法研製出能夠達到這一要求的耐高溫材料，那麼第五代噴氣式發動機也只能是一個空談。
目前，世界上正在研究和使用的噴氣式發動機耐高溫材料包括高溫合金、鈦合金、金屬間化合物、難熔金屬材料、金屬陶瓷材料和複合材料等。這些耐高溫材料的各種元素配比組成、製作工藝以及成本、耐用性和可靠性等等，都需要長時間以及大量人力、物力和財力的攻關試驗。而且，試製出成品器件之後，還要安裝在噴氣式發動機上進行長時間的考核試車，考察其性能。如果一個國家的航空工業沒有及其強大的技術儲備、人才隊伍、配套試驗設施以及雄厚的財力支撐，很難想像能夠突破這一難關。而當今世界上真正具備這一實力的，也只有美國。其他幾個航空工業大國，如俄羅斯、中國、英國和法國等，都存在或多或少的短板和軟肋。
反映在型號研製上，便是上述這幾個國家的航空工業還徘徊在第三代噴氣式發動機並努力向第四代邁進的時候，美國已經在第四代噴氣式發動機改進上取得了極為傲人的突破性進展，並且正在從容不迫地將發展重心轉移到第五代上。可以說，雖然中國和俄羅斯已經研製成功與F-22A同一代的殲-20和蘇-57重型隱身戰鬥機，但是這兩個國家在噴氣式發動機方面與美國的代差不僅沒有縮短，反而在以更快的速度擴大。這一點是我們在為殲-20的研製成功和服役歡呼的同時，應當清醒地認識到的殘酷的事實。
航發增推意義何在
除了增加噴氣式發動機的最大推力這一主要目標，其實增推技術還包括了很多更為廣泛的內容，比如
減小噴氣式發動機的尺寸和重量、降低各種推力狀態下的耗油率、延長發動機全周期使用壽命以及提高發動機工作可靠性等
諸多方面。這一點是很好理解的，如果噴氣式發動機在增加推力的同時，全重也大大增加、耗油率飆升、壽命和可靠性大幅下降，那麼所帶來的性能損失將大大超過增推帶來的性能提升。而且，這樣的噴氣式發動機，戰鬥機研發單位也完全不可能接受。
美國航空工業之所以能夠研製出一代又一代性能非常出色的噴氣式發動機，最主要的原因就在於能夠更好的把握推力、尺寸和重量、耗油率、壽命以及可靠性等幾個方面的平衡。因此，美國才可能長期佔據世界航空發動機領頭羊的位置。英國以及法國航空工業在噴氣式發動機的其他幾個方面做得比較好，但是在推力性能上並不十分出色。反過來，蘇俄航空工業研製的噴氣式發動機一直以推力大、推重比高、可靠性好而著稱，卻在耗油率和壽命方面存在非常明顯的短板。這就導致了很多原本設計比較出色的蘇俄戰鬥機偏偏「腿短」（作戰半徑和航程小）、後勤保障費用高（頻繁更換壽命到期的噴氣式發動機）。
如今，俄羅斯航空工業也早已經意識到自身噴氣式發動機存在的不足和缺陷，並力圖加以改善。在AL-31F渦扇噴氣式發動機後續改進和升級型號的研發中，俄羅斯航空工業除了繼續提升最大推力外，重點則放在了改善使用壽命和降低耗油率等方面上。利用此前從蘇聯時代繼承下來的噴氣式發動機技術儲備，再加上俄羅斯航空工業近年來與西方的技術交流，使得AL-31F後續型號（包括蘇-35裝備的AL-41F系列）以及最新一代「產品30」渦扇噴氣式發動機的各方面性能都有了很大程度的提高。但是，與美國第三代以及第四代噴氣式發動機所取得的進展相比，差距仍較大。
有分析認為，AL-41F發動機是中國引進蘇-35戰機的考慮之一。
從目前美國普拉特·惠特尼公司在F135渦扇噴氣式發動機增推項目上所取得的進展來看，在第一階段最大加力推力突破200千牛的同時，耗油率竟然能夠降低5～6％。而在第二階段，F135渦扇噴氣式發動機的耗油率將再降低5％。此外，由於採用了先進的模塊化設計，已經交付的F135渦扇噴氣式發動機通過更換相應的模塊，就可以得到與新生產的改進型發動機相同的性能提升。這也就意味著目前幾乎所有出廠和服役的各型F-35戰機都將很容易獲得更為出色的飛行性能以及更遠的航程。
中國航發何去何從
面對美國航空工業在噴氣式發動機研製上取得的一系列重大突破和進展，我國航空工業應當如何追趕呢？前不久，中科院院士、殲-20總設計師楊偉對於第四代以及第五代戰機總結的三個技術標準：機械化、信息化、智能化。其中，機械化所指的很大一部分就在於高性能噴氣式發動機的研製成敗。
楊偉院士提到殲-20採用了獨創的升力體邊條鴨式布局。
關於殲-20戰機的研製，楊偉院士提到我國在世界上獨創了升力體邊條鴨式布局。事實上，這既是中國航空工業的驕傲和自豪，同時也是出於噴氣式發動機性能短板的無奈之舉。無論是在殲-20戰機的研製時期還是正式服役，中國與俄羅斯的航空工業都拿不出一款能夠媲美F119以及F135那樣推力大、壽命長、可靠性高的第四代量產型高性能渦扇噴氣式發動機，只能以現有的第三代改進型渦扇噴氣式發動機湊合用。在這樣一種局面下，面對國內用戶提出的高標準、嚴要求，殲-20戰機的設計團隊也只能想方設法在氣動設計布局上做到極致，但這在一定程度上也違背了隱身戰機設計的基本理念，即氣動布局越簡潔、可動翼面越少越好。這也導致了殲-20戰機雖然比F-22A晚服役了15年，但是在全向隱身性能上卻不及後者。
如今，美國航空工業以及空軍已經開始啟動下一代戰鬥機的預研論證工作。同時，在下一代戰鬥機用噴氣式發動機關鍵技術方面，美國航空工業也早已有所儲備和探索。那麼，我國航空工業在完成當前型號研發生產任務的同時，也應當未雨綢繆，將一部分人力和物力投入到第五代戰機及其配套噴氣式發動機的相關工作上來。用楊偉院士的話說，就是「積極探索一條彎道超車的技術路徑，創新開發滿足國家戰略需要的全新戰機」。這也是我國航空工業未來真正騰飛的希望所在。
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「講武談兵」是由知名軍刊資深編輯黃國志為澎湃防務開設的個人專欄，以客觀嚴謹的態度，輔以活潑精煉的語言，力圖「破除防務迷霧」，為讀者更好地認識我國與國外在裝備技術上的差距提供參考和借鑑。每周一或二傾情奉獻。
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