程荣辉 涡扇-15 总设计师

图片[1]-程荣辉 涡扇-15 总设计师-锋向 |Gebin Military Arsenal

中国航空发动机领域的里程碑突破 —— 从 “ 涡扇 – 15 ”(代号 “ 峨嵋 ”)到推力升级的 “ 珠峰 ” 型号,这款为 “ 歼 – 20 ” 量身打造的第四代航空发动机,不仅补齐了中国隐形战机的 “动力短板”,更让 “ 歼 – 20 ” 跻身全球制空性能顶尖行列,成为中国空军战略转型的关键支撑。

从 “卡脖子” 到 “破局”

长期以来,航空发动机是中国航空工业的 “卡脖子” 领域。作为中国首款第五代隐形制空战斗机,“ 歼 – 20 ” 虽具备高隐身性、高态势感知、高机动性等优势,但其初期动力系统却受制于进口与过渡型号:早期装备俄制 “ AL-31F ” 发动机(绰号 “三姨夫”),中期换装国产 “ 涡扇 – 10C ”(“ 太行 ” 改型),两款发动机均无法完全释放 “ 歼 – 20 ” 的设计潜力 —— 尤其是 “ 超音速巡航 ” 性能,被认为逊色于美国 “ F-22 ” 隐形战机。

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为彻底解决 “歼 – 20” 的 “心脏问题”,中国航发涡轮院在总设计师程荣辉的带领下,启动了 “ 涡扇 – 15 ”(“ 峨嵋 ”)的研制。这款专为第五代隐形战机设计的小涵道比推力矢量涡扇发动机,目标直指 “ 推重比 10 以上 ”“ 适配超音速巡航 ” 等核心指标,其研发成功被视为中国航空发动机从 “跟跑” 到 “并跑” 的标志 —— 程荣辉也因此荣获 “ 航空冯如科技精英奖 ”“ 航发集团央企劳动模范 ” 等称号,表彰其在该重大型号发动机研制中的突破性贡献。

2022 年,中国工程院院士刘大响在 “2022 中国航空产业大会暨南昌飞行大会” 上公开披露:“ 推重比 10 及以上的第四代航空发动机已实现装机首飞 ”。这一消息被国内外解读为 “ 装备 WS-15 的歼 – 20 首飞成功 ”,而中文网络上出现的 “ 机背抬高黄皮版歼 – 20 ”,也被认为是搭载 WS-15 的 “ 歼 – 20 完全体 ” 原型机,标志着中国在第五代战机动力系统上实现了关键突破。

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“峨嵋” 到 “珠峰”

随着 “涡扇 – 10C” 的成熟(美媒认为其推力达 14.5-15 吨,推重比 8),“ 涡扇 – 15 ”(“ 峨嵋 ”)面临 “ 性能优势被缩小 ” 的挑战 —— 早期 “ 峨嵋 ” 推力约 16.4 吨,推重比 9,且在可靠性、寿命上不及 “ 涡扇 – 10C ”。为确保 “ 歼 – 20 ” 的绝对制空优势,研发团队对 “ 峨嵋 ” 进行 “ 近乎推倒重来 ” 的升级,最终诞生了推力达 18.5 吨的 “ 珠峰 ” 型号,其技术突破主要集中在四大方向:

1. 涡轮前温度大幅提升:材料升级是核心

“峨嵋” 采用国内第二代单晶材料 “ DD9 ” 与 “ FGH97 ” 粉末冶金双性能镍基合金涡轮盘,涡轮前温度约 1477℃;而 “ 珠峰 ” 换装国内自主研发的第三代单晶高温合金(性能对标美国 “F119” 发动机所用的 “ PWA1484 ”),配合优化的冷却系统,涡轮前温度提升至 1621-1677℃—— 温度每提高 100℃,发动机推力可提升 15%-20%,这是 “ 珠峰 ” 推力突破的关键。

2. 总压比优化:平衡性能与稳定性

“涡扇 – 15” 采用 “ 3 级风扇 + 6 级高压气机 + 1 级高压涡轮 + 1 级低压涡轮 ” 布局,早期 “ 峨嵋 ” 总压比 28.7(风扇压比 4.01,高压气机压比 7.16)。“ 珠峰 ” 在避免 “ 喘振风险 ” 的前提下,通过优化压气机叶片气动设计,小幅提升总压比,进一步增强进气效率与做功能力,为推力提升提供基础。

3. 涵道比微调:兼顾推力与超音速性能

“峨嵋” 涵道比 0.382(小涵道比利于超音速飞行),“ 珠峰 ” 将涵道比微调至 0.4 左右 —— 在小幅增加推力的同时,通过 “ 高低压转子对转 ”“ 树脂基复合材料机匣 ”“ 陶瓷基复合材料喷管调节片 ” 等技术减轻重量,确保推重比未受明显影响,兼顾 “ 超音速巡航 ” 与 “ 推力提升 ” 双重需求。

4. 数字控制系统升级:压榨动力潜力

“珠峰” 配备双余度全权限数字电子控制系统(FADEC) ,可实时精确调节供油量、转速,在避免发动机损伤的前提下,最大限度释放动力潜力。与俄式发动机 “以寿命换推力” 的粗放方式不同,FADEC 实现了 “ 推力提升 + 寿命保障 ” 的双赢,使 18.5 吨推力成为 “ 稳定可用的常态性能 ”,而非 “ 牺牲可靠性的极限值 ”。

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制空性能跻身全球顶尖,对手差距拉大

“珠峰” 型号的量产,让 “ 歼 – 20 ” 迎来 “ 完全体 ” 状态,其制空优势主要体现在三大维度,且与潜在对手的差距进一步拉大:

1. 超音速性能全面补齐:从 “短板” 到 “优势”

换装 “珠峰” 后,“ 歼 – 20 ” 最大飞行速度达 2.8 马赫,超音速巡航速度达 1.8 马赫 —— 这一指标不仅超越早期 “ 涡扇 – 10C ” 版 “ 歼 – 20 ”(超音速巡航约 1.2 马赫),更追平甚至超越美国 “ F-22 ”(最大速度 2.25 马赫,超音速巡航 1.8 马赫)。正如同济大学物理学教授吴於人所言:“ 2.8 马赫的速度,让‘ 歼 – 20 ’在空战中拥有绝对的能量优势,可快速抢占攻击阵位或脱离战场 ”。

2. 武器系统与动力协同:超视距 + 近距格斗双优

“歼 – 20” 配备 “ 霹雳 – 15 ” 远程空空导弹(最大射程超 200 公里)与 “ 霹雳 – 10 ” 近距格斗导弹,本身已具备 “ 先敌发现、先敌开火 ” 的超视距作战能力。“ 珠峰 ” 的高推力的不仅提升了 “ 歼 – 20 ” 的加速性能与机动性,更能支持其在超音速状态下稳定发射导弹,进一步放大 “ 霹雳 – 15 ” 的射程优势,让超视距打击更具威慑力。

3. 与潜在对手的性能对比:优势显著

  • 美国 “F-22”:作为老旧型号,已开始陆续退役,机队规模缩水,且未进行大规模升级,其 “气球杀手” 的尴尬标签,暴露了其在现代战场适应性上的不足;
  • 美国 “F-35A”:以对地攻击为主,最大速度仅 1.6 马赫(无超音速巡航能力),即便升级 “XA100” 变循环发动机为 “ F-35A Block 4 ” 版,单发设计仍难以与双发重型制空的 “ 歼 – 20 ” 抗衡;
  • 俄罗斯 “苏 – 57”:雷达反射截面约 0.5 平方米(隐形性能差,被西方视为 “准五代机”),战时易被 “ 歼 – 20 ” 的有源相控阵雷达率先捕捉,陷入 “ 先敌发现、先敌摧毁 ” 的被动局面。
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从 “动力突破” 看中国航发的未来

不少军迷与专家在评论中指出,“珠峰” 型号的意义不仅在于 “ 歼 – 20 ” 性能的提升,更标志着中国航发工业的 “ 自主创新能力成熟 ”:有评论认为,“ 18.5 吨只是‘ 珠峰 ’的初始推力,未来仍有提升空间 ”;也有观点强调,“ 从‘ 峨嵋 ’到‘ 珠峰 ’的升级,证明中国航发已具备‘ 根据需求快速迭代 ’的能力,为后续‘ 六代机发动机 ’研发积累了经验 ”。

同时,也有理性声音提醒:“完全体‘ 歼 – 20 ’形成战斗力仍需时间,短期内‘ 涡扇 – 10C ’版‘ 歼 – 20 ’仍是主力”—— 这既体现了对中国航发进步的肯定,也反映了对 “ 稳步推进、确保可靠 ” 的务实期待。

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“心脏” 强则战机强,中国制空权的 “动力基石”

从 “涡扇 – 15”(“ 峨嵋 ”)的艰难起步,到 “ 珠峰 ” 型号 18.5 吨推力的突破,程荣辉团队用 “ 十年磨一剑 ” 的坚守,为 “ 歼 – 20 ” 装上了 “ 中国心 ”。这款发动机的量产,不仅让 “ 歼 – 20 ” 真正具备 “ 全球顶尖制空能力 ”,更打破了西方在第四代航空发动机领域的垄断,为中国后续军机研发(如六代机)奠定了动力基础。

正如评论所言:“航空发动机是‘ 工业皇冠上的明珠 ’,‘ 珠峰 ’的突破,证明中国有能力摘下这颗明珠”。未来,随着中国航发技术的持续迭代,中国空军的 “ 战略投送 ”“ 制空作战 ” 能力将进一步提升,为国家空天安全筑起更坚固的 “ 钢铁屏障 ”。

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