涡扇 – 10A 发动机

在我国航空发动机发展的漫长征程中，涡扇 – 10A 发动机的诞生堪称一座具有里程碑意义的丰碑。它不仅打破了我国在高性能军用航空发动机领域长期依赖进口的局面，更为歼 11 系列战斗机赋予了澎湃的 “中国心”，极大提升了我国空军的作战实力与装备自主化水平。

一、研发背景与历程：从艰难起步到自主突破

20 世纪 70 年代，我国航空工业面临着发动机技术严重滞后的困境，主力战机装备的发动机在性能、可靠性等方面与世界先进水平存在巨大差距。为了摆脱对国外发动机的依赖，实现航空发动机的自主可控，我国启动了多个航空发动机研发项目，涡扇 – 10A 项目便是其中的重点攻坚对象。

涡扇 – 10A 的研发始于 1987 年，由中国航空工业集团公司沈阳发动机设计研究所（606 所）牵头负责。研发初期，我国在航空发动机核心技术、材料工艺、试验设备等方面基础薄弱，面临着重重困难。科研人员需要从零开始，攻克风扇、压气机、燃烧室、涡轮等核心部件的设计与制造难题。

在研发过程中，科研团队遭遇了诸多技术瓶颈。例如，在压气机设计方面，需要确保空气在压缩过程中具有高效率和稳定性，避免出现喘振等问题；在涡轮叶片制造上，要解决高温合金材料的加工工艺难题，使其能够承受数千度高温燃气的冲击。为了解决这些问题，科研人员借鉴国外先进经验，结合我国实际情况，不断进行试验和改进。他们反复进行风洞试验、台架试车等，对发动机的性能进行优化调整。经过多年的艰苦努力，1992 年，涡扇 – 10A 发动机首次点火成功，迈出了研发进程中的关键一步。

然而，从点火成功到定型装备部队，涡扇 – 10A 还面临着漫长而艰难的可靠性验证与性能优化阶段。在试验过程中，发动机暴露出了振动过大、涡轮叶片寿命短等一系列问题。科研团队通过改进结构设计、优化材料性能等措施，逐一攻克这些难题。2005 年，涡扇 – 10A 发动机终于通过国家定型审查，正式进入批量生产阶段，开始逐步装备歼 11 系列战斗机，标志着我国在大推力军用涡扇发动机领域取得了重大突破。

二、技术原理与结构设计：精密科技的完美融合

涡扇 – 10A 发动机采用双转子、大推力、低涵道比的设计方案，其结构主要由风扇、低压压气机、高压压气机、燃烧室、高压涡轮、低压涡轮、加力燃烧室以及尾喷管等部分组成，各部分协同工作，将航空煤油的化学能高效转化为飞机飞行所需的机械能。

（一）进气与压缩系统

进气系统作为发动机的 “入口”，其作用是为发动机提供清洁、稳定且符合流量要求的空气。当飞机飞行时，外界空气首先通过进气道进入发动机，进气道的设计能够根据飞行状态对空气进行初步压缩和整流，确保空气均匀、稳定地流入风扇。

风扇是涡扇 – 10A 发动机的第一级压缩部件，采用宽弦空心钛合金风扇叶片设计。这种叶片不仅重量轻，而且具有良好的抗外物打伤能力和气动性能。风扇通过旋转对空气进行初步压缩，使空气压力和速度提升。经过风扇压缩后的空气，一部分直接向后流动，形成外涵道气流；另一部分则进入低压压气机进行进一步压缩。

低压压气机和高压压气机组成了发动机的核心压缩系统。低压压气机通常由 3 – 4 级叶片组成，对空气进行进一步压缩，提高空气压力；高压压气机则由 6 – 7 级叶片构成，将空气压缩至更高的压力和温度，为燃烧室的燃烧提供充足条件。压气机叶片采用先进的三维气动设计和精密制造工艺，以确保在高速旋转过程中，空气能够被高效压缩，同时避免出现气流分离和喘振现象。

（二）燃烧与能量转换系统

经过压缩系统压缩后的高温高压空气，进入燃烧室与航空煤油混合燃烧。燃烧室采用环形燃烧室设计，这种结构能够使燃油与空气充分混合，实现均匀、稳定的燃烧。在燃烧室内，燃油通过喷油嘴雾化后，与空气混合形成可燃混合气，经点火装置点燃后，剧烈燃烧产生高温高压燃气。

高温高压燃气从燃烧室流出后，首先进入高压涡轮。高压涡轮由 1 – 2 级涡轮叶片组成，燃气推动涡轮叶片高速旋转，将燃气的部分能量转化为机械能，用于驱动高压压气机和附件系统。经过高压涡轮做功后的燃气，继续向后流动进入低压涡轮。低压涡轮通常由 3 – 4 级叶片构成，燃气在低压涡轮中进一步膨胀做功，驱动低压涡轮旋转，从而带动风扇和低压压气机运转。

（三）加力与排气系统

在需要提高发动机推力时，如战机进行起飞、加速、空战等操作，加力燃烧室将发挥重要作用。加力燃烧室位于低压涡轮之后，当开启加力时，未完全燃烧的燃气与额外喷入的燃油在加力燃烧室内再次燃烧，使燃气温度急剧升高，从而产生更大的推力。加力燃烧室采用独特的火焰稳定器和燃油喷射系统设计，确保在高温、高速气流条件下，燃烧能够稳定进行。

经过加力燃烧室燃烧后的高温高压燃气，通过尾喷管排出发动机。尾喷管采用收敛 – 扩张式喷管设计，能够根据发动机的工作状态自动调节喷管喉部和出口面积，使燃气以最佳速度排出，从而提高发动机的推力性能和效率。

三、性能参数与优势：卓越性能铸就空中优势

涡扇 – 10A 发动机的各项性能参数在同类型发动机中表现出色，为歼 11 系列战斗机提供了强大的动力支持，使其在飞行性能、机动性能等方面实现了显著提升。

（一）推力性能

涡扇 – 10A 发动机的最大加力推力可达 125 千牛（约 12.75 吨力），军用推力（不开加力）约为 75 千牛（约 7.65 吨力）。这一推力水平能够满足歼 11 系列战斗机在各种飞行状态下的动力需求。在起飞阶段，强大的推力使歼 11 能够在较短的跑道上迅速加速升空；在空战中，加力推力能够帮助战机实现快速爬升和高速机动，抢占有利攻击位置；在执行远程巡逻任务时，军用推力模式则可有效降低燃油消耗，延长航程。

（二）燃油经济性

与早期的涡喷发动机相比，涡扇 – 10A 发动机采用的涡扇设计显著提高了燃油经济性。其涵道比约为 0.6 – 0.7，外涵道气流的存在降低了发动机的排气速度，减少了能量损失，从而降低了燃油消耗率。以歼 11B 战斗机为例，装备涡扇 – 10A 发动机后，在相同载油量和飞行条件下，其航程相比装备俄制 AL-31F 发动机时有所增加，作战半径得到有效拓展，提升了战机的任务执行能力。

（三）可靠性与维护性

经过多年的研发改进和实际使用验证，涡扇 – 10A 发动机的可靠性和维护性得到了大幅提升。其核心部件采用了先进的材料和制造工艺，如高压涡轮叶片采用单晶高温合金材料和定向凝固技术制造，提高了叶片的耐高温性能和使用寿命；发动机的整体结构设计也充分考虑了维护需求，关键部件易于拆卸和更换，减少了维护时间和成本，提高了战机的出勤率和战备完好率。

四、与歼 11 系列战斗机的适配与改进：动力与战机的深度融合

涡扇 – 10A 发动机与歼 11 系列战斗机的适配并非一蹴而就，而是经过了一系列的技术改进和优化过程，以实现发动机与战机的最佳匹配。

在早期阶段，歼 11A 战斗机主要装备俄制 AL-31F 发动机，而歼 11B 则是涡扇 – 10A 发动机的首批装备对象之一。由于涡扇 – 10A 与 AL-31F 在外形尺寸、安装接口等方面存在一定差异，为了使涡扇 – 10A 能够顺利安装到歼 11B 上，科研人员对歼 11B 的发动机舱结构进行了适应性改进。他们优化了发动机的安装支架设计，调整了进气道与发动机的匹配关系，确保空气能够顺畅地进入发动机。

在航电系统方面，歼 11B 的航电系统也进行了相应升级，以实现与涡扇 – 10A 发动机的协同工作。发动机的控制系统与飞机的飞控系统、航电系统进行了数据交联，使飞行员能够通过飞机的操纵系统精确控制发动机的工作状态，同时，发动机的工作参数也能够实时反馈到飞机的显示系统上，方便飞行员进行监控和调整。

随着涡扇 – 10A 发动机技术的不断成熟和改进，后续的歼 11BS、歼 11BG 等型号战斗机在装备涡扇 – 10A 发动机时，进一步优化了发动机与战机的适配性能。例如，歼 11BG 装备的涡扇 – 10B 发动机是涡扇 – 10A 的改进型号，在推力、可靠性等方面有了进一步提升。涡扇 – 10B 发动机采用了全权限数字电子控制系统（FADEC），该系统能够根据飞机的飞行状态和飞行员的操作指令，自动调节发动机的燃油供应、喷口面积等参数，使发动机始终处于最佳工作状态，同时也提高了发动机与飞机飞控系统的集成度和协同性，进一步提升了歼 11BG 战斗机的飞行性能和机动性能。

五、未来发展展望：持续创新，迈向新高度

涡扇 – 10A 发动机的成功只是我国航空发动机发展的一个起点，未来，围绕涡扇 – 10 系列发动机，我国科研团队将继续开展一系列的改进和创新工作。

在性能提升方面，将进一步提高涡扇 – 10 发动机的推力和燃油经济性。通过采用新型材料和先进的气动设计技术，优化风扇、压气机、涡轮等部件的性能，提高发动机的热力循环效率，使发动机的推力有望提升至 140 – 150 千牛以上，同时降低燃油消耗率。此外，还将加强对发动机隐身技术的研究，通过改进发动机的进气道、排气系统等结构，降低发动机的红外辐射和雷达反射信号，提高战机的隐身性能。

在可靠性和维护性方面，将进一步完善发动机的故障诊断和预测技术，开发更加智能化的健康管理系统。通过在发动机关键部件上安装大量的传感器，实时监测发动机的工作状态和性能参数，利用大数据分析和人工智能技术，提前预测发动机可能出现的故障，并及时采取相应的维护措施，提高发动机的可靠性和使用寿命，降低维护成本和难度。

未来，涡扇 – 10 系列发动机不仅将继续装备歼 11 系列战斗机，还可能应用于其他型号的战机以及新型飞行器上，为我国航空装备的发展提供更加可靠、强大的动力支持，助力我国航空事业不断迈向新的高峰。