为什么有运20还要造C919

　终于，国产大飞机C919成功首飞！

但首飞只是一个开始，所谓首飞，即第一次试验飞行，接下来还有第二次，第三次乃至第N次试验飞行，很少有人知道，在接下来的试验飞行中，大飞机还要面临多少更大难度的挑战。

今天推送一篇旧文，详细记录了同样是国产飞机ARJ21的故事，它在首飞之后经历的种种试飞细节，《把危险试遍》。这些经历，将来很可能都要在C919身上上演。

正前方10公里处是一座高山，飞机却还在以450公里/小时的速度前行，如果不改变方向，只要1分20秒，飞机就会撞到山体，机毁人亡。

警报响起，10秒、9秒、8秒……“拉起！改出！”这个钢铁做的庞然大物突然抬起头来，陡然爬升，就在最后几秒钟，飞机几乎是擦过山顶，与山体最近的距离只有30米，而对于翼展还不到30米的飞机，这已经达到了极限。

虚惊一场！

从外表来看，这架飞机和普通的客机无异，但客舱内的测试机柜还是透露出这是一架试飞用的原型机——中国第一架拥有自主知识产权的民用支线客机ARJ21（先试飞ARJ21，接下来试飞的就是今天的大飞机C919，编者2017年5月5日注），飞机上乘坐的也只有试飞机组。刚才这一幕正是他们在进行地形提示警告系统的验证试飞。

很多人对试飞员并不陌生，然而站在他们背后默默指挥着实验任务，与他们并肩承担着所有潜在风险的试飞工程师则很少走进公众视线。近日（是2013年的某天，编者注），中国青年报记者走近中国商飞试飞中心驻扎在陕西阎良这座航空城的队伍，零距离感受这一群体和他们的工作过程。

来一场不可预期的风险之旅

探寻飞行中最危险的点，是这些试飞工程师的重要任务。失速、27节正侧风、发动机停车、舵面卡阻等等，这些人们平时听上去就毛骨悚然的险情，以及那些航空史上超过几万飞行小时才出现一次的小概率事件，却是他们经常要面对和处理的。

刘立苏第一次感到机头“往下掉”时，脸吓得煞白，尽管这位试飞工程师此前曾通过重重的“心理测试”。

普通民航飞机哪怕是接近失速，听到告警，“机组就会被罚款”，但刘立苏和自己的搭档张大伟要做的，却是要关掉失速保护系统，让飞机进入一个自然失速的状态，“要让飞机的升力突然丧失。”张大伟说。

要搞清楚失速，必须先明白“飞机是靠什么浮在空中的”，这个看似简单的问题却经常使人误解，用试飞工程师王虎成的话说，“很多人以为飞机是靠发动机飞在空中的，这话只对了一半，因为发动机只提供了飞机向前的推力。”那么使它飘起来的力又是什么呢？

这个队伍里酷爱动漫的工科男打了一个有趣的比方，“我们通常乘坐的民用飞机既不是小叮当，也不是阿童木，前者是旋转翼飞机，后者是火箭，都是直上直下的牵引力和反冲力，而飞机靠的是升力。”

具体来说，升力就是依靠飞机机翼自身的设计，使得飞机在运动中机翼上下翼面的气流流速不同，通过上下翼面的压力差产生升力。当飞机向前的速度增加时，机翼下方和上方的压力差越来越大，大到一定程度后，便可以将飞机“抬”起来。

就像人们通常能看到飞行员所做的一个动作是，向后拉驾驶杆，这个时候飞机就会“抬头”，往上飞了起来，但这并非是让飞机的发动机“往下喷”，而是增大了飞机的迎角，增加其升力。

然而，当飞机的仰角大到一定程度，机翼表面气流会发生分离，飞机便会颠簸，在飞机上的刘立苏有种“飞机整个都站了起来”的感觉，他的背一下子压在了座椅上。

接下来，很快，飞机开始往下掉。那种感觉就像“一个人托着你，但突然，那只手没了”。如果没改出来，就意味着飞机将会很快从“失速”进入到“尾旋”状态——就像一只投掷出去的纸飞机，在空中飞行一会儿后螺旋向下，从上面看，其尾巴来回盘旋，接着自由落体，一头栽下去，直至触地。

尾旋在军机领域被称作是“死亡之谷”，曾有不少军机在这里跌倒，再没“爬”起来。

事实上，所有试飞工程师在参加培训时都曾参加过“尾旋”训练。凌宁回忆起一个细节，登机前，培训老师把跳伞包塞到他手里说，“出现意外的话拉这个就行了”，然后，“老师就走掉了”，凌宁手里捧着这个只在电视上见过的大家伙茫然失措。“都没告诉我要拉哪里，根本就是心理安慰啊！”凌宁说。

不过，体积要大上几倍的民用飞机是不会走这种“糊涂运”的，因为他们一旦掉进去，就“改”不出来了。因此，试飞人员的每一次进入都是一次极具“心理压力”的挑战。

尽管刘立苏也曾做过一个在离地20多米的情况下把飞机拉起来的试飞科目，其危险程度在于“再过两三秒，飞机就要撞地了”，但他仍认为相比之下失速更危险！

如今的他，因为“一天飞了120多个失速”，已经是团队里最新一位的“失速哥”，用张大伟的话说，“老是低头，抬头，低头，抬头……相当于一天坐了120多次过山车，其难受程度可想而知。”

把危险试遍

当刘立苏在天上饱受“颠簸”之苦时，殷湘涛却在经历着地面的一个类似“机尾擦地起飞”的高风险动作，这位曾在整个团队里保持过登机飞行时间最长的试飞工程师在面对记者时只说了一句：“有一点怕吧，可能”。

业内统计，90%以上的重大飞行事故都是在起飞或着陆时发生的。印度尼西亚雄狮航空公司一架“麦道-82”型客机曾在印尼中爪哇省梭罗市机场降落时冲出跑道，造成近百人死伤。

没人敢想象，面前这个带上近百名乘客后重量可达40吨的ARJ21，一旦刹车失控将会是什么样的景象？

殷湘涛要做的就是把这种可能性降到最低，并在最危险的情况下验证飞机“还是安全的”。

之所以让机尾擦地起飞，是为了确定飞机的最小离地速度。从外面看，飞机处于后仰的姿态，说白了，看起来就像是飞机的大半个“屁股”在地上擦着。他们在飞机的尾端加装了“尾撬系统”和一种特殊的金属材料。试飞中，飞机尾部一旦触地，传感器会立即给驾驶舱一个信号，提示试飞员注意。

飞机开始滑行后，尾部火花四溅，二十多公分厚的钢板被刮掉了厚厚一层，此时，机舱里的殷湘涛还在和试飞员开着玩笑：“哥们儿，你屁股烫不烫？”

人们从没有想过，飞机上的油箱还能被晒“爆”了？直到1996年7月环球航空公司一架波音747客机在纽约长岛上空发生爆炸事故，造成230人丧生，人们才渐渐认识到这个问题。此后，任何一架新客机试飞，都要完成热气候燃油试飞科目。

当然，ARJ21也不例外。

起飞前，王虎成要做的是“把油箱里的油加热”到545℃，比预定的54℃略高一些，以保证航油的温度不会很快冷却下来。而飞机航油的“闪点”是38℃，这意味着，只要飞机上出现一个电火花，就有可能引起爆炸。此外，他还要在这个特意挑选好的高温天气下立即起飞。

至今还让罗海麟捏着一把冷汗的要属“单发失效”了，即关闭本要同时打开的两台发动机的其中一台，看看飞机在这种条件下的飞行状态。说白了，就是看看当飞机遇到这一突发情况时，能否“拖着病体”飞回到机场。

供应商给罗海麟提供了一个理论包线，包线之内的速度和高度是安全的。他所做的就是去验证其“真实性”，比如当飞机飞行到5000米高度时，双发的飞机会关闭其中一台发动机再重新起动，看看能否在高空中顺利重起，如果能，就说明包线理论范围“没有问题”。

发动机并非在任何状况下都能够起动，尤其是在高空，高度越高，氧气越稀薄，发动机吸入的空气就越少，涡轮旋转速度就越慢，如果此时飞机下面就是一座大山，飞机无法下降“让发动机温度升高或吸入更多空气”，就很有可能起动不了。这和汽车发动机有类似之处，比如冬天太冷，有的汽车发动机便启动不起来。

供应商说了一句“在5000米高空时，你不用降低飞机高度依然可以重新启动发动机”，罗海麟要做的就是飞到5000米的高空，去验证到底发动机在此状态下能否启动。

要替公众“把危险试一遍”，这些“必须要做”的科目有上千个，需要试飞上千个架次。朱卫东告诉记者，“我们做得越细，涉及的边线越充分，对公众来说，在正常飞行下的飞机就越安全。”

空中舞台剧的幕后编导

对试飞工程师来说，外行很容易将其身分与设计飞机的工程师和驾驶操控飞机的试飞员搞混。

以前者为例，设计人员考虑的是“要让我设计出来的系统满足适航要求”，因此，为了达到这一目的他们更多关注最后的数据而非具体的飞行过程。而试飞工程师不仅要获得数据为验证提供支持，还要考虑飞行安全的因素，毕竟，他们自己“也在天上”。

就在记者造访的几天前，在一项验证发动机性能的试飞工作中，朱卫东就和设计人员发生了意见分歧。

设计人员的考虑是，让飞机在某一个高度平飞，将发动机推力推到最大，以验证其能否达到某个数值的最大功率，但他们忽略了一点:“在最大功率下，飞机是不断加速的，而飞机飞行有一定速度限制，这在实际操作中是不可行的。”

朱卫东打了个通俗的比方：“这就好比是汽车在高速路上行驶，限速120迈，不可能一下子从100迈加到200迈，要慢慢来，当速度加到120迈的时候，就不能再往上加速了，不然就超速了。”

千万别把试飞工程师，简单地理解为站在飞机上的工程师了。在一次去东营的外场试飞中，试飞工程师乐娅菲将18张任务单大刀阔斧地缩减至8个架次执行。

一般来说，一个任务单就是一个架次，而一个架次的费用就是20万，如果从节省成本的角度来衡量，这就是价值。

乐娅菲是这支前线队伍中唯一的一位女试飞工程师，她负责的是ARJ21-700飞机103架机的试飞工作，这位复旦大学毕业的高材生脑袋里装满了有关试飞工作的专有名词，从任务单会签、相关科目任务协同、飞行监控，到飞行后讲评、制定跟踪架机计划、编制架次报告等一系列试飞环节。

不过，这一切归结到试飞工程师的工作，也就是一句话，“让飞机安全地飞起来，并试到其应有的某种性能”。

这天早晨，乐娅菲穿着一件蓝色工作服，拿着一份任务单，准备登机了。这是头天下午“下任务”的任务单，她和她的飞机今天要做的所有试验点，都写在这张A4大小的纸上。在业内，试飞工程师们将用于检验飞机性能的标准称之为“条款”和“大纲”，简单说，当大纲上每一个条款后面都打上对勾时，这架飞机的试飞工作才能称得上完成了。

不过，试飞工程师所作的工作更细，细到“不仅要完成任务”，还要把“每一步任务怎么完成”给写明白。记载这些细节的就是她手里的任务单。

事实上，在国际同行那里，试飞工程师被誉为试飞的灵魂，试飞员在空中执行试飞任务单中的动作，但是该动作具体怎么做，为什么这么做，是由试飞工程师根据适航条款、飞机的本体与系统特性进行设计的，并充分考虑试飞安全与风险降低因素。

在美国，一半的试飞员是从资深的试飞工程师中选拔培养的，而这部分试飞员因为前期有扎实的理论功底，在经过了飞行技巧的培训后，通常能成为最为优秀的试飞员。

“如果将试飞员比作空中的舞者，那么试飞工程师就是这出空中舞台剧的幕后编导。”乐娅菲说。而她手里的任务单就是她的剧本。

冲出莫哈韦沙漠和鸵鸟之都

从2010年开始，中国商飞先后4次选拔了34名技术人员参加为期1年的专业试飞工程师培训，每个人的费用约为350万人民币。地点有两个，一个是南非鸵鸟之都奥茨胡恩，另一个是美国加州莫哈韦航空基地。

“冲出亚马逊”，王俊杰第一次听到这个“用重金打造的人才计划”时，他脑子里就蹦出了这个**的名字，一想到**里的主人公在狂风大作的极端天气下，在风雨交加的操场上做特种动作的训练，他心里就有按捺不住的兴奋。

当王俊杰真正站在距奥茨胡恩市区十几公里的机场，看到机场跑道边停满了707、747、F4鬼怪等“奇形怪状”的退役飞机，和那些贴湖面低空飞行、“在天空中画大圈”等从未见过的“航空表演”时，他才发现这一切和他想象中的相差无几。

恶劣的自然环境包围着看似光鲜亮丽的机场，在距离跑道600米的荒野中，他们找到了一处最佳数据观测点，但是，那片荒野里长满了淹没膝盖的灌木丛，没有可以行车的道路，没有地方可以坐下来休息，也没有地方可以遮蔽烈日。

而为了获取最佳数据，要暴晒在40多℃的烈日下，每天在观测点待命至少五六个小时，当他们顺利完成所有测试任务，那片原先没有道路的灌木丛已经被硬生生地趟出了一条小路。

很快，王俊杰便体会到了“经过这场特种兵般地训练就能改变人生”的感觉。

事实上，当包括王俊杰在内的这些人成为百里挑一的培训对象的那一刻，他们的职业生涯就已经和此前不再“接轨”。此后，在中国航空界，他们的业务岗位只有一个名字——试飞工程师。

就像同事们说乐娅菲的那样，如果没有这次培训，这个学飞行器设计的女孩子，或许还依然像其他工作在上海的20多岁的女孩子一样，在设计实验室里朝九晚五地工作一天，下班则会习惯地过着逛街、唱K、玩桌游的悠闲生活。

她却选择了冲向位于加州兰开斯特以北40公里的莫哈韦航空基地，即美国国家试飞员学院。

第一关是“体检”、“心理测试”、“外语”、“理论基础”等四门大考。不过，通过原地转圈和倒立的体检，并不意味着在今后真正的理论训练和实际操作中，她和她的队友们就能“躲过”真实高空飞行带来的不适。

那是一个沙漠旁边的机场，培训教师基本是美国最顶尖的飞行员，自然，他们对学生的要求也非常之严格。

学员们几乎没有周末，他们的生活以三周为单位——这种划分的方法是跟着培训的节奏来的——这三周是理论课、考试、飞行和报告交替，通常第一周的理论课会有三至四门不同的课程，每门课程都相当于大学一个学期的内容，学完即进行考试，并在后两周中将所学内容直接应用于试飞条款和实际飞行中，在第三周完成所有试飞数据的处理与分析后，形成口头和书面报告。

在凌宁的描述中，整个一年他们都过着“每天早8点上课，下午6点下课”，“星期一到星期四上课，星期五考试”，“每三周仅休息两天，快赶上中国高考”的日子。而课程难度之高，就连“那些听着本土母语长大”的试飞学员都很吃力。

作为整个队伍里少有的航空专业科班出身的学员，乐娅菲最终以平均分90分的成绩毕业。但并非所有人都像她那样幸运，当凌宁看到第一周的学习任务是厚厚一本空气动力学的英文教材时，这个本该搞3G的通讯专业男生感到“力不从心”，他实在搞不清楚“仅凭空气动力，这么简单的四个字就解释了飞机是怎么飞起来的”。

为了搞清楚某个发动机的参数，他用了一整夜的时间搜索了200多页的谷歌才找到。回到宿舍后，凌宁简单做了晚饭，剩下的时间都交给了“看PPT，复习”，“看书，预习”。

与此同时，在奥茨胡恩机场，这会儿还是准试飞工程师的罗海麟和王俊杰刚刚花了半年的时间学了8个多月的课程，尽管这两个30岁不到的年轻人有着与“当地吊儿郎当的飞行员”所不同的“好学”和“认真”，但在面对最终的大考时，还是露了怯。

给你一架飞机，设计一个试飞方案！学校把他们拉到约翰内斯堡，让他用模拟器做具体的任务单，但直到头一天晚上，学员们才抽签知道自己是飞哪种机型。

“完全懵了！”他至今回忆起来仍心有余悸，“有一个拳头那么厚的一本飞行手册，要在一天时间里压缩成一张A4纸！”

大考展示时，学校把所有教过他们的老师都请过来当评委，“你在上面讲着方案，下面的老师像挑刺儿一样见缝插针地问你，这个表达好像不太对吧，那个好像也有点问题，胳膊应该抬起来演示好一些……”

把每个人都推到前台！罗海麟回忆说，“这不仅是锻炼你的表达能力，更是想让你知道，你要负起这个责任，站在前台，就像站在飞机上一样，你要有勇气撑起这一切！”

和生命做个约定用青春搏击长空

记者来访时，正赶上试飞工程师在ARJ21飞机上的“飞行时间超1000小时”庆生会，马菲、张大伟、乐娅菲、凌宁、殷湘涛5位“个人飞行时间过百”的试飞工程师，领取奖励证书，并依次发言。

彼时，他们身上没有一丁点的“江湖气”，红润的脸庞以及胸前的大红花，让他们看起来像一个个刚接过三好学生奖状的中学生。

就在两天前，在和记者同行的大巴车上，凌宁这个30出头的男人还在述说着他自己如何受到“当机械师的父亲的感召而加入这支队伍”，以及他房间里摆放着六七个飞机模型。

他们给出“选择进入”或是“选择留下”的理由都很简单，“就是喜欢”。

乐娅菲的不少大学同学“转行”到投行做金融工作，只有她怀揣着对“专业”的敬畏来到一家飞机公司。她本以为自己已经足够喜欢飞机了，但当她遇到了这些工科男们后，她才发现“自己原来连没有水平和垂直尾翼的俄罗斯‘电鳐’就是传说中的第六代战机都不知道”。

“试飞员或试飞工程师一般没头发，或者是很短。”这和人们通常在影视剧中看到很帅的飞行员形象并不相符，在现场，记者也看到许多头发少甚至脱发的试飞员，一个很重要的原因就在于辐射很大，“脱发厉害”，试飞工程师还因此有个自嘲的比喻即“头发越少，飞行水平越高”。

而这群年轻人在谈论这个话题时并没有太多“担忧”的情绪，更多地是一些戏谑或是玩笑话。

“我昨天梦到我秃头了。”这话出自赖培军。在阎良的试飞场地，他是试飞工程师当中少有不上飞机的，另一位即是王俊杰。

“知道威廉王子为啥头发一年比一年少吗？经常开飞机啊！”王俊杰说。

趁着这个话题，几位工科男也趁机拿乐娅菲这位前线唯一的一位女试飞工程师“开涮”，“虽然我平时觉得自己头发不多，但有一次理发店老板告诉我，女生是没有秃头基因的，我就放心了。”

乐娅菲话音未落，男孩子们就噼里啪啦把损话扔了过来，“会有的会有的”，“真的有，女的不像男的从头顶秃，是从前面开始脱”，“别安慰自己了，我都见过有女的秃头了！”

就在他们渐渐爱上试飞工程师岗位的这一年，几乎每个人的背后都发生着诸多不为人知的辛酸——

一位兄弟出去培训时，孩子刚刚出生，他说出国培训让我错过了孩子的出生，而外场跟飞又让我错过了孩子的成长。

另一位兄弟，本来女朋友处得挺好，就因为在外地跟飞太久而分手了。

还有两位本来就单身的“适龄”兄弟，如今也只好将这种状态延续下去，“不现实啊，再过一两年还是要回去，在这边找不是耽误人家吗。”

这和他们背井离乡在外驻扎有很大关系。就像罗海麟所说的，在国外培训时，中国商飞试飞中心成立，2012年9月他从国外回到上海，但国庆过后，罗海麟很快就来到了西安阎良这座航空城，“上一趟‘出差’回上海，才意识到，原来上海大本营里大多数人都不认识。”

“外面就是跑道，每天听着试飞机场上的飞机在天上飞来飞去，我们是试飞工程师，如果不在离飞机最近的地方，又有什么意义呢？”朱卫东说。

尽管也在一线，但王俊杰和赖培军的工作不在天上，而在地上的监控大厅，这里同样需要试飞工程师，他们要和设计工程师通过遥测数据和监控软件实时监控飞机的各项参数，确保安全完成飞行试验任务。

事实上，34名试飞工程师中，除了他们11位，剩下的23名都在上海本部。当然，这23位也并未闲着，他们在编制C919飞机试飞大纲。

他们心里都明白，不论是在第一线指挥舞台的，还是目前仍在幕后作为编导的，都将因他们“第一代”的身份而成为“艰难困苦的开拓者”。这是中国商飞试飞中心副主任、西安外场试验队副大队长谭祥升的一句话。

在中国商飞没成立之前，这位技术工程出身的中年男人在另一家航空企业干了近半辈子，才干出两个型号来。他告诉记者，“体验过，才知道干型号、干试飞对年轻人来说不容易，是件‘付出青春’的事。”

34位平均年龄只有30岁的年轻人和青春做了笔“交易”：这一边，是年轻人累计飞行3823小时的青春，另一边，是ARJ21获得13家客户的252架确认和意向订单，而C919也已获得16家国内外用户400架订单。

“和生命做个约定，用青春搏击长空。”马菲说。

文字综合中国青年报·中青在线报道，作者：邱晨辉。来源于央视和中国商飞试飞中心。微信编辑：邱晨辉。

C919中型客机（COMAC C919），是中国首款按照最新国际适航标准，与美法等国企业合作研制组装的干线民用飞机，于2008年开始研制。C是China的首字母，也是商飞英文缩写COMAC的首字母，第一个“9”的寓意是天长地久，“19”代表的是中国首型中型客机最大载客量为190座。C919中型客机是建设创新型国家的标志性工程，机体具有完全自主知识产权。

C919大型客机基本型混合级布局为158座，全经济级布局为168座，高密度布局174座。标准航程型设计航程为2200海里（4075公里），增大航程型设计航程为3000海里（5555公里）。最大飞行高度39800英尺（12131米），巡航高度35000英尺（10668米）。

C919大型客机采用后掠下单翼，大展弦比、超临界机翼，正常式尾翼。翼吊两台高涵道比涡扇发动机。前三点可收放式起落架。全机长3890米，翼展3580米，全机高1195米，主轮距762米，前主轮距1347米。

国产大型客机C919极为现代化的流畅外观，加之行业领先的能效表现，将使其跻身世界航空领域极具竞争力机型之列，极有可能打破此前由两巨头垄断的干线喷气式客机市场格局。未来，市民乘坐民航飞机之时，除了“A”、“B”选项，还可以选择“C”了。

太平洋汽车网F135发动机是基于F-22的F119发动机的核心机和主要结构研制的。F135发动机加力推力超过18吨，推重比超过10。其中，用于F-35B的型号不但使用了R79发动机的技术，还集成了罗尔斯·罗伊斯公司的升力系统，使该机能实现短距起飞垂直降落（STOVL）。

F135发动机采用与F119发动机基本相同的核心机。为提高推力，增加了发动机的空气流量和涵道比，提高了发动机的工作温度;为了获得短距起飞和垂直着陆能力，垂直起降型增加了新颖的升力风扇、三轴承旋转喷管、滚转控制喷管。其3级风扇采用超中等展弦比、前掠叶片、线性摩擦焊的整体叶盘和失谐技术,在保持原风扇的高级压比、高效率、大喘振裕度和轻质量的同时,将风扇的截面面积增加了10%-20%。6级压气机与F119发动机的基本相同。

燃烧室在F119发动机三维高紊流度、高旋流结构的浮动壁燃烧室的基础上,采用了高燃油空气比燃烧室技术,在提供小的分布因子和所要求的径向剖面的同时,满足了效率目标。高、低压涡轮采用对转结构,“超冷”高压涡轮转子叶片和导流叶片采用计算流体力学(CFD)方法设计,利用高温材料(可能为CMSX-4铸造合金)铸造,已在改进的F119发动机上得到验证,在提高耐久性的同时,能够明显提高工作温度(约为110℃)。低压涡轮增加1级,变为2级,以适应增大的风扇带来的驱动负荷。

F135发动机推比105、加力推力19吨级别、最大推力（无加力）13吨级别、质量1700千克，其19吨的加力推力目前没有任何实际装备战斗机的加力涡扇发动机能够企及。不过值得一提的是，F135相对于F119虽然推力大幅度提高，但是实际上是在同样核心机基础上用流量、高速性能换推力。F135虽然推力超群，但是其高速性能却是下降的。（图/文/摄：太平洋汽车网邹婷1）

活塞式航空发动机

是早期在飞机或直升机上应用的航空发动机，用于带动螺旋桨或旋翼。大型活塞式航空发动机的功率可达2500千瓦。后来为功率大、高速性能好的燃气涡轮发动机所取代。但小功率的活塞式航空发动机仍广泛地用于轻型飞机、直升机及超轻型飞机。

燃气涡轮发动机

这种发动机应用最广。包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机，都具有压气机、燃烧室和燃气涡轮。涡轮螺旋桨发动机主要用于时速小于800千米的飞机；涡轮轴发动机主要用作直升机的动力；涡轮风扇发动机主要用于速度更高的飞机；涡轮喷气发动机主要用于超音速飞机。

冲压发动机

其特点是无压气机和燃气涡轮，进入燃烧室的空气利用高速飞行时的冲压作用增压。它构造简单、推力大，特别适用于高速高空飞行。由于不能自行起动和低速下性能欠佳，限制了应用范围，仅用在导弹和空中发射的靶弹上。

其他

上述发动机均由大气中吸取空气作为燃料燃烧的氧化剂，故又称吸空气发动机。其他还有火箭发动机、脉冲发动机和航空电动机。火箭发动机的推进剂（氧化剂和燃烧剂）全部由自身携带，燃料消耗太大，不适于长时间工作，一般作为运载火箭的发动机，在飞机上仅用于短时间加速（如起动加速器）。脉冲发动机主要用于低速靶机和航空模型飞机。由太阳电池驱动的航空电动机仅用于轻型飞机，尚处在试验阶段。

活塞式发动机时期

早期液冷发动机居主导地位。19世纪末，在内燃机开始用于汽车的同时，人们即联想到把内燃机用到飞机上去作为飞机飞行的动力源，并着手这方面的试验。

1903年，美国莱特兄弟把一台4缸、水平直列式水冷发动机改装之后，成功地用到他们的"飞行者一号"飞机上进行飞行试验。这台发动机只发出895 kW的功率，重量却有81 kg，功重比为011kW/daN。发动机通过两根自行车上那样的链条，带动两个直径为26m的木制螺旋桨。首次飞行的留空时间只有12s,飞行距离为366m。但它是人类历史上第一次有动力、载人、持续、稳定、可操作的重于空气飞行器的成功飞行。

在飞机用于战争目的的推动下，航空特别是在欧洲开始蓬勃发展，法国在当时处于领先地位。美国虽然发明了动力飞机并且制造了第一架军用飞机，但在参战时连一架可用的新式飞机都没有。在前线的美国航空中队的6287架飞机中有4791架是法国飞机，如装备伊斯潘诺-西扎V型液冷发动机的"斯佩德"战斗机。这种发动机的功率已达130~220kW, 推重比为07kW/daN左右。飞机速度超过200km/h，升限6650m。

当时，飞机的飞行速度还比较小，气冷发动机冷却困难。为了冷却，发动机裸露在外，阻力又较大。因此，大多数飞机特别是战斗机采用的是液冷式发动机。期间，1908年由法国塞甘兄弟发明旋转汽缸气冷星型发动机曾风行一时。这种曲轴固定而汽缸旋转的发动机终因功率的增大受到限制，在固定汽缸的气冷星型发动机的冷却问题解决之后退出了历史舞台。

在两次世界大战之间，在活塞式发动机领域出现几项重要的发明：发动机整流罩既减小了飞机阻力，又解决了气冷发动机的冷却困难问题，甚至可以的设计两排或四排汽缸的发动机，为增加功率创造了条件；废气涡轮增压器提高了高空条件下的进气压力，改善了发动机的高空性能；变距螺旋桨可增加螺旋桨的效率和发动机的功率输出；内充金属钠的冷却排气门解决了排气门的过热问题；向汽缸内喷水和甲醇的混合液可在短时内增加功率三分之一；高辛烷值燃料提高了燃油的抗爆性，使汽缸内燃烧前压力由2~3逐步增加到5~6，甚至8~9，既提高了升功率，又降低了耗油率。

从20世纪20年代中期开始，气冷发动机发展迅速，但液冷发动机仍有一席之地在此期间，在整流罩解决了阻力和冷却问题后，气冷星型发动机由于有刚性大，重量轻，可靠性、维修性和生存性好，功率增长潜力大等优点而得到迅速发展,并开始在大型轰炸机、运输机和对地攻击机上取代液冷发动机。在20世纪20年代中期，美国莱特公司和普·惠公司先后发展出单排的"旋风"和"飓风"以及"黄蜂"和"大黄蜂"发动机，最大功率超过400kW，功重比超过1kW/daN。到第二次世界大战爆发时，由于双排气冷星型发动机的研制成功，发动机功率已提高到600~820kW。此时，螺旋桨战斗机的飞行速度已超过500km/h，飞行高度达10000m。

在第二次世纪大战期间，气冷星型发动机继续向大功率方向发展。其中比较著名的有普·惠公司的双排"双黄蜂"（(R-2800)和四排"巨黄蜂"(R-4360)。前者在1939年7月1日定型，开始时功率为1230kW, 共发展出5个系列几十个改型，最后功率达到2088kW，用于大量的军民用飞机和直升机。单单为P-47战斗机就生产了24000台R-2800发动机，其中P-47 J的最大速度达805km/h。虽然有争议，但据说这是第二次世界大战中飞得最快的战斗机。这种发动机在航空史上占有特殊的地位。在航空博物馆或航空展览会上，R-2800总是放置在中央位置。甚至有的航空史书上说，如果没有R-2800发动机，在第二次世界大战中盟国的取胜要困难得多。后者有四排28个汽缸，排量为715L，功率为2200~3000kW, 是世界上功率最大的活塞式发动机，用于一些大型轰炸机和运输机。1941年，围绕六台R-4360发动机设计的B-36轰炸机是少数推进式飞机之一，但未投入使用。

莱特公司的R-2600和R-3350发动机也是很有名的双排气冷星型发动机。前者在1939推出，功率为1120kW，用于第一架载买票旅客飞越大西洋的波音公司"快帆"314型四发水上飞机以及一些较小的鱼雷机、轰炸机和攻击机。后者在1941年投入使用，开始时功率为2088kW，主要用于著名的B-29"空中堡垒"战略轰炸机。R-3350在战后发展出一种重要改型--涡轮组合发动机。发动机的排气驱动三个沿周向均布的废气涡轮，每个涡轮在最大状态下可发出150kW的功率。这样，R-3350的功率提高到2535kW，耗油率低达023kg/(kW·h)。1946年9月，装两台R-3350涡轮组合发动机的P2V1"海王星"飞机创造了18090km的空中不加油的飞行距离世界纪录。液冷发动机与气冷发动机之间的竞争在第二次世界大战中仍在继续。液冷发动机虽然有许多缺点，但它的迎风面积小，对高速战斗机特别有利。而且，战斗机的飞行高度高，受地面火力的威胁小，液冷发动机易损的弱点不突出。所以，它在许多战斗机上得到应用。例如，美国在这次大战中生产量最大的5种战斗机中有4种采用液冷发动机。其中，值得一提的是英国罗-罗公司的梅林发动机。它在1935年11月在"飓风"战斗机上首次飞行时，功率达到708kW；1936年在"喷火"战斗机上飞行时，功率提高到783kW。

航空发动机

这两种飞机都是第二次世界大战期间有名的战斗机，速度分别达到624km/h和750km/h。梅林发动机的功率在战争末期达到1238kW，甚至创造过1491kW的纪录。美国派克公司按专利生产了梅林发动机，用于改装P-51"野马"战斗机，使一种平常的飞机变成战时最优秀的战斗机。"野马"战斗机采用一种不常见的五叶螺旋桨，安装梅林发动机后，最大速度达到760km/h，飞行高度为15000m。除具有当时最快的速度外，"野马"战斗机的另一个突出的优点是有惊人的远航能力，它可以把盟军的轰炸机一直护送到柏林。到战争结束时，"野马"战斗机在空战中共击落敌机4950架，居欧洲战场的首位。而在远东和太平洋战场上，则是由于装备了气冷发动机的F6F"地狱猫"战斗机的参战，才结束了日本"零"式战斗机的霸主地位。航空史学界把"野马"飞机看作螺旋桨战斗机的顶峰之作。

在第二次世界大战开始之后和战后的最主要的技术进展有直接注油、涡轮组合发动机和低压点火。

在两次世界大战的推动下，发动机的性能提高很快，单机功率从不到10 kW增加到2500 kW左右，功率重量比从011 kW/daN 提高到15 kW/daN左右，升功率从每升排量几千瓦增加到四五十千瓦，耗油率从约050 kg/(kW·h)降低到023~027 kg/(kW·h)。翻修寿命从几十小时延长到2000~3000h。到第二次世界大战结束时，活塞式发动机已经发展得相当成熟，以它为动力的螺旋桨飞机的飞行速度从16km/h提高到近800 km/h，飞行高度达到15000 m。可以说，活塞式发动机已经达到其发展的顶峰。

喷气时代的活塞式发动机

在第二次世界大战结束后，由于涡轮喷气发动机的发明而开创了喷气时代，活塞式发动机逐步退出主要航空领域，但功率小于370 kW的水平对缸活塞式发动机发动机仍广泛应用在轻型低速飞机和直升机上，如行政机、农林机、勘探机、体育运动机、私人飞机和各种无人机，旋转活塞发动机在无人机上崭露头角，而且美国NASA还正在发展用航空煤油的新型二冲程柴油机供下一代小型通用飞机使用。

美国NASA已经实施了一项通用航空推进计划，为未来安全舒适、操作简便和价格低廉的通用轻型飞机提供动力技术。这种轻型飞机大致是4~6座的，飞行速度在365 km/h左右。一个方案是用涡轮风扇发动机，用它的飞机稍大，有6个座位，速度偏高。另一个方案是用狄塞尔循环活塞式发动机，用它的飞机有4个座位，速度偏低。对发动机的要求为： 功率为150 kW； 耗油率022 kg/(kW·h)； 满足未来的排放要求； 制造和维修成本降低一半。到2000年，该计划已经进行了500h以上的发动机地面试验，功率达到130 kW，耗油率023 kg/(kW·h)。

燃气涡轮发动机时期

第二个时期从第二次世界大战结束至今。60年来，航空燃气涡轮发动机取代了活塞式发动机，开创了喷气时代，居航空动力的主导地位。在技术发展的推动下（见表1），涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、桨扇发动机和涡轮轴发动机在不同时期在不同的飞行领域内发挥着各自的作用，使航空器性能跨上一个又一个新的台阶。

涡喷/涡扇发动机

英国的惠特尔和德国的奥海因分别在1937年7月14日和1937年9月研制成功离心式涡轮喷气发动机WU和HeS3B。前者推力为530daN，但1941年5月15日首次试飞的格罗斯特公司E28/39飞机装的是其改进型W1B，推力为540daN，推重比220。后者推力为490daN，推重比138，于1939年8月27日率先装在亨克尔公司的He-178飞机上试飞成功。这是世界上第一架试飞成功的喷气式飞机，开创了喷气推进新时代和航空事业的新纪元。

世界上第一台实用的涡轮喷气发动机是德国的尤莫-004，1940年10月开始台架试车，1941年12月推力达到980daN，1942年7月18日装在梅塞施米特Me-262飞机上试飞成功。自1944年9月至1945年5月，Me-262共击落盟军飞机613架，自己损失200架（包括非战斗损失）。英国的第一种实用涡轮喷气发动机是1943年4月罗·罗公司推出的威兰德，推力为755daN，推重比20。该发动机当年投入生产后即装备"流星"战斗机，于1944年5月交给英国空军使用。该机曾在英吉利海峡上空成功地拦截了德国的V-1导弹。

战后，美、苏、法通过买专利，或借助从德国取得的资料和人员，陆续发展了本国第一代涡轮喷气发动机。其中，美国通用电气公司的J47轴流式涡喷发动机和苏联克里莫夫设计局的RD-45离心式涡喷发动机的推力都在2650daN左右，推重比为2~3，它们分别在1949年和1948年装在F-86和米格-15战斗机上服役。这两种飞机在朝鲜战争期间展开了你死我活的空战。 20世纪50年代初，加力燃烧室的采用使发动机在短时间内能够大幅度提高推力，为飞机突破声障提供足够的推力。典型的发动机有美国的J57和苏联的RD-9B，它们的加力推力分别为7000daN和3250daN，推重比各为35和45。它们分别装在超声速的单发F-100和双发米格-19战斗机上。

在50年代末和60年代初，各国研制了适合M2以上飞机的一批涡喷发动机，如J79、J75、埃汶、奥林帕斯、阿塔9C、R-11和R-13，推重比已达5~6。在60年代中期还发展出用于M3一级飞机的J58和R-31涡喷发动机。到70年代初，用于"协和"超声速客机的奥林帕斯593涡喷发动机定型，最大推力达到17000daN。从此再没有重要的涡喷发动机问世。

涡扇发动机的发展源于第二次世界大战。世界上第一台运转的涡轮风扇发动机是德国戴姆勒-奔驰研制的DB670(或109-007)，于1943年4月在实验台上达到840千克推力，但因技术困难及战争原因没能获得进一步发展。世界上第一种批量生产的涡扇发动机是1959年定型的英国康维，推力为5730daN，用于VC-10、DC-8和波音707客机。涵道比有03和06两种，耗油率比同时期的涡喷发动机低10%~20%。1960年，美国在JT3C涡喷发动机的基础上改型研制成功JT3D涡扇发动机，推力超过7700daN，涵道比14，用于波音707和DC-8客机以及军用运输机。

以后，涡扇发动机向低涵道比的军用加力发动机和高涵道比的民用发动机的两个方向发展。在低涵道比军用加力涡扇发动机方面，20世纪60年代，英、美在民用涡扇发动机的基础上研制出斯贝-MK202和TF30，分别用于英国购买的"鬼怪"F-4M/K战斗机和美国的F111（后又用于F-14战斗机）。它们的推重比与同时期的涡喷发动机差不多，但中间耗油率低，使飞机航程大大增加。在70~80年代，各国研制出推重比8一级的涡扇发动机，如美国的F!00、F404、F110，西欧三国的RB199，前苏联的RD-33和AL-31F。它们装备在一线的第三代战斗机，如F-15、F-16、F-18、"狂风"、米格-29和苏-27。推重比10一级的涡扇发动机已研制成功，即将投入服役。它们包括美国的F-22/F119、西欧的EFA2000/EJ200和法国的"阵风"/M88。其中，F-22/F119具有第四代战斗机代表性特征--超声速巡航、短距起落、超机动性和隐身能力。超声速垂直起飞短距着陆的JSF动力装置F136正在研制之中，预计将于2010~2012年投入服役。

自20世纪70年代第一代推力在20000daN以上的高涵道比（4~6）涡扇发动机投入使用以来，开创了大型宽体客机的新时代。后来，又发展出推力小于20000daN的不同推力级的高涵道比涡扇发动机，广泛用于各种干线和支线客机。10000~15000daN推力级的CFM56系列已生产13000多台，并创造了机上寿命超过30000h的记录。民用涡扇发动机依然投入使用以来，已使巡航耗油率降低一半，噪声下降20dB, CO、UHC、NOX分别减少70%、90%、45%。90年代中期装备波音777投入使用的第二代高涵道比（6~9）涡扇发动机的推力超过35000daN。其中，通用电气公司GE90-115B在2003年2月创造了56900daN的发动机推力世界纪录。普·惠公司正在研制新一代涡扇发动机PW8000，这种齿轮传动涡扇发动机，推力为11 000~16 000daN，涵道比11，耗油率下降9%。

涡桨/涡轴发动机

第一台涡轮螺旋桨发动机为匈牙利于1937年设计、1940年试运转的 Jendrassik Cs-1。该机原计划用于本国Varga RMI-1 X/H型双引擎侦察/轰炸机但该机项目被取消。1942年，英国开始研制本国第一台涡桨发动机罗尔斯-罗伊斯 RB50 Trent。该机于1944年6月首次运转，经过633小时试车后于1945年9月20日安装在一台格罗斯特“流星”战斗机上，并做了298小时飞行实验。以后，英国、美国和前苏联陆续研制出多种涡桨发动机，如达特、T56、AI-20和AI-24。这些涡桨发动机的耗油率低，起飞推力大，装备了一些重要的运输机和轰炸机。美国在1956年服役的涡桨发动机T56/501，装于C-130运输机、P3-C侦察机和E-2C预警机。它的功率范围为2580～4414 kW ，有多个军民用系列，已生产了17000多台，出口到50多个国家和地区，是世界上生产数量最多的涡桨发动机之一，至今还在生产。前苏联的HK-12M的最达功率达11000kW,用于图-95"熊"式轰炸机、安-22军用运输机和图-114民用运输机。终因螺旋桨在吸收功率、尺寸和飞行速度方面的限制，在大型飞机上涡轮螺旋桨发动机逐步被涡轮风扇发动机所取代，但在中小型运输机和通用飞机上仍有一席之地。其中加拿大普·惠公司的PT6A发动机是典型代表，40年来，这个功率范围为350~1100kW的发动机系列已发展出30多个改型，用于144个国家的近百种飞机，共生产了30000多台。美国在90年代在T56和T406的基础上研制出新一代高速支线飞机用的AE2100是当前最先进的涡桨发动机，功率范围为2983～5966 kW，其起飞耗油率特低，为0249 kg/（kW·h）。

在20世纪80年代后期，掀起了一阵性能上介于涡桨发动机和涡扇发动机之间的桨扇发动机热。一些著名的发动机公司都在不同程度上进行了预计和试验，其中通用电气公司的无涵道风扇（UDF）GE36曾进行了飞行试验。

从1950年法国透博梅卡公司研制出206 kW的阿都斯特Ⅰ型涡轴发动机并装备美国的S52-5直升机上首飞成功以后，涡轮轴发动机在直升机领域逐步取代活塞式发动机而成为最主要的动力形式。半个世纪以来，涡轴发动机已成功低发展出四代，功重比已从2kW/daN提高到68~71 kW/daN。第三代涡轴发动机是20世纪70年代设计，80年代投产的产品。主要代表机型有马基拉、T700-GE-701A和TV3-117VM，装备AS322"超美洲豹"、UH-60A、AH-64A、米-24和卡-52。第四代涡轴发动机是20世纪80年代末90年代初开始研制的新一代发动机,代表机型有英、法联合研制的RTM322、美国的T800-LHT-800、德法英联合研制的MTR390和俄罗斯的TVD1500，用于NH-90、EH-101、WAH-64、RAH-66"科曼奇"、PAH-2/HAP/HAC"虎"和卡-52。世界上最大的涡轮轴发动机是乌克兰的D-136，起飞功率为7500 kW,装两台发动机的米-26直升机可运载20 t的货物。以T406涡轮轴发动机为动力的倾转旋翼机V-22突破常规旋翼机400 km/h的飞行速度上限，一下子提高到638 km/h。

航空燃气涡轮发动机问世以后的60年来在技术上取得的重大进步可用下列数字表明：

服役的战斗机发动机推重比从2提高到7~9，已经定型并即将投入使用的达9~10。民用大涵道比涡扇发动机的最大推力已超过50000 daN，巡航耗油率从50年代涡喷发动机10 kg/(daN·h)下降到055 kg/(daN·h), 噪声已下降20dB，CO、UHC和NOx分别下降70%、90%和45%。

服役的直升机用涡轴发动机的功重比从2kW/daN提高到46~61 kW/daN，已经定型并即将投入使用的达68~71 kW/daN。

发动机可靠性和耐久性倍增，军用发动机空中停车率一般为02~04/1 000发动机飞行小时，民用发动机为0002~002/1 000发动机飞行小时。战斗机发动机整机定型要求通过4300~6000TAC循环试验，相当于平时使用10多年，热端零件寿命达到2 000h；民用发动机热端部件寿命，为7000~10000 h，整机的机上寿命达到15000~20 000 h，也相当使用10年左右。

总之，航空涡轮发动机已经发展得相当成熟，为各种航空器的发展作出了重要贡献，其中包M3一级的战斗/侦察机，具有超声速巡航、隐身、短距起落和超机动能力的战斗机、亚声速垂直起落战斗机、满足180min 双发干线客机延长航程（ETOPS）要求的宽体客机、有效载重大20t的巨型直升机和速度超过600km/h的倾转旋翼机。同时，还为各种航空改型轻型地面燃气轮机打下基础。

世界上最大推力战斗机发动机是什么

F-35的心脏--史上最大推力发动机F135

在经过13000多小时的性能测试之后，2010年年初普·惠公司向美国空军交付了第一台F135-PW-100第四代涡扇发动机用于装备F-35常规起降型(CTOL，后面都使用该简称)作战飞机。而根据美国《空中打击》网站近日报道，普·惠公司日前交付了首台短距起飞/垂直降落(STOVL，后面都使用该简称)生产型F135发动机，标志着该型发动机正式由研制阶段进入生产阶段。

普·惠公司对这一里程碑事件高度评价，认为F135发动机的成就是历史性的，确保了公司在最先进的军用航空发动机技术方面处于领先地位。目前普·惠公司已经交付了全部11台F135飞行试验发动机，其中也包括首台STOVL型F135发动机。2010年也因此成为F135发动机项目极具纪念性意义的一年，标志着整个项目研制工作即将完成。F135是继F119-PW-100发动机装备隐身战斗机F-22之后，世界上第二个推重比大于10的战斗机动力系统，也是人类航空史上推力最大的军用加力涡扇发动机。

洛马击败波音，F-35项目启动

1993年，美国国防部进行了联合打击战斗机项目论证，在国会的支持下，项目发展迅速，同年12月，根据美国防部的要求，波音公司和洛克希德·马丁公司分别组织一个竞争团队参与联合打击战斗机项目的竞标。美国的战斗机研制过程分为：概念验证阶段、概念实证阶段、工程制造与发展阶段三个阶段进行。1995年、1997年和1998年美国发布了第一、第二和第三阶段联合暂时性需求文件制订出联合打击战斗机的概念设计。

此后，联合打击战斗机项目进入验证机对比试飞阶段，波音公司设计了大三角翼、一对倾斜式尾翼而无水平尾翼的X-32，洛克希德·马丁公司设计了采用常规布局的X-35，两个验证机进行了大约三年的对比试飞。在2001年10月26日，联合作战飞机的竞标结果揭晓，洛克希德·马丁竞争团队的X-35击败波音竞争团队的X-32，成为新一代美国海、空军和陆战队的通用多用途五代机，并改称为F-35联合打击战斗机。F-35战斗机分为三个改型系列，分别为：常规起降的F-35A型、垂直起降的F-35B型和舰载机F-35C型。

F135发动机因F-35的需求而启动

在联合打击战斗机项目验证机研制之时，世界上唯一可以满足战斗机性能要求的发动机就是普·惠公司研制的F119-PW-100发动机，F119-PW-100也是人类历史上第一型推重比超过10的航空动力系统。由于两家竞争公司对飞机的要求不同，从而要求普·惠公司研制2种略有不同的F-119改进型以满足每个竞争者各自的需要。波音型F-119发动机的代号是JSF/119-SE614，洛克希德·马丁型的代号是JSF/F119-SE611。

这两种型别的发动机之所以要存在这些差异，主要是因为两个JSF机体制造商所采用的垂直升力系统方案有所不同。波音公司采用了类似海鹞战斗机的多个矢量喷管下偏垂直起飞方案，整体来看比较复杂。X-32使用多个引气管道将发动机燃烧室出口燃气引出到位于飞机重心位置的向下喷管提供垂直起降的主要升力，另外由数个小引气通道将发动机风扇和加力燃烧室的气流引出为飞机提供升力补充和姿态控制。

而洛克希德·马丁公司的X-35采用了发动机主轴驱动的升力风扇+发动机喷管下偏来实现垂直起降。洛克希德·马丁公司使用的发动机JSF/F119-SE611采用了轴对称喷管，能够垂直下偏提供主要升力。既然验证机采用了以F119-PW-100发动机为基础的改进型号，在F-35被确定赢得联合打击战斗机合同之后，动力系统沿用原来的发展思路就成了水到渠成的事情，这就是F135发动机项目的开端。

F135发动机是为洛克希德·马丁公司F-35飞机研制的,有3种型别,即常规起落型F135-PW-100、舰载短距起落型F135-PW-400和STOVL型F135-PW-600。主合同商PW公司负责F135主发动机的研制和系统集成。分合同商RR公司负责轴驱动的升力风扇、三轴承偏转喷管和滚转喷管的研制。Hamilton Sund-strand公司、挪威的VOLVO航空公司(VAN)、Ducommun Aero Structure(DAS)公司、Unison工业公司和丹麦IFADA/S公司也参与了F135发动机的研制。

F135发动机于2002年5月成功地通过了初步设计评审,2003年5月成功地通过了关键设计评审。2003年9月,第1台F135生产型发动机组装工作完成。2003年10月,F135 CTOL型发动机(FX631发动机)开始进行地面试验,检查了发动机是否有液体泄漏、从地面慢车到空中慢车间的油门特性。2003年11月8日,PW公司第1台F135 FX631生产型发动机首次进行加力试验。2008年11月25日，普·惠公司F135发动机成功完成首次超声速飞行，飞行的最高速度达马赫数105。截止到2007年底，F135推进系统完成了3600小时的方案验证试验、8500小时的系统验证试验，垂直起飞推进系统试验了4300小时和19次飞行试验。此后常规起落型F135-PW-100于2010年年初正式定型，获得服役许可。STOVL型F135-PW-600也在最近完成研制开始投产。

先进的设计与技术

F135发动机是F119发动机的衍生型。F119发动机由3级风扇,6级高压压气机、带气动喷嘴、浮壁式火焰筒的环形燃烧室、单级高压涡轮、高压涡轮转向相反的单级低压涡轮、加力燃烧室与二维矢量喷管等组成。整台发动机分为:风扇、核心机、低压涡轮、加力燃烧室、尾喷管和附件传动机匣等6个单元体，另外还有附件、FADEC及发动机监测系统。其加力推力1557千牛，中间推力1050千牛，总压比35，涵道比03，涡轮前温1850-1950K，最大直径113米，长度4826米、重量1460千克。

F135发动机采用与F119发动机基本相同的核心机。为提高推力，增加了发动机的空气流量和涵道比，提高了发动机的工作温度;为了获得短距起飞和垂直着陆能力，垂直起降型增加了新颖的升力风扇、三轴承旋转喷管、滚转控制喷管。其3级风扇采用超中等展弦比、前掠叶片、线性摩擦焊的整体叶盘和失谐技术,在保持原风扇的高级压比、高效率、大喘振裕度和轻质量的同时,将风扇的截面面积增加了10%-20%。6级压气机与F119发动机的基本相同。

燃烧室在F119发动机三维高紊流度、高旋流结构的浮动壁燃烧室的基础上,采用了高燃油空气比燃烧室技术,在提供小的分布因子和所要求的径向剖面的同时,满足了效率目标。高、低压涡轮采用对转结构,“超冷”高压涡轮转子叶片和导流叶片采用计算流体力学(CFD)方法设计,利用高温材料(可能为CMSX-4铸造合金)铸造,已在改进的F119发动机上得到验证,在提高耐久性的同时,能够明显提高工作温度(约为110℃)。低压涡轮增加1级,变为2级,以适应增大的风扇带来的驱动负荷。

STOVL型F135-PW-600采用了升力风扇+发动机喷管下偏+调姿喷管的垂直起降动力方案。这种设计方案成功实现了垂直起降，俯仰，偏航和滚转的功能。

F135发动机推比105、加力推力18吨级别、军推13吨级别、质量1700千克，其18吨的加力推力目前没有任何实际装备战斗机的加力式涡扇发动机能够企及。不过值得一提的是，F135相对于F119虽然推力大幅度提高，但是实际上是在同样核心机基础上用流量、高速性能换推力。F135虽然推力超群，但是其高速性能却是下降的。

合理的垂直起降设计

STOVL型F135-PW-600为了满足垂直起降要求，设计了升力风扇+发动机喷管下偏+调姿喷管的垂直起降动力方案。升力风扇由涵道、风扇、D形喷管、联轴器、作动装置和伺服系统组成，由主发动机F135的2级低压涡轮驱动;升力风扇直径为127m，可以向前偏转13°，向后偏转30°，在STOVL工作状态下使战斗机上方的冷气流以230kg/s的流量垂直向下喷出，产生90千牛的升力;3轴承偏转喷管垂直向下偏转(最多可偏转95度，可左右各偏转10度)，产生711千牛的升力;该喷管可使发动机的排气从水平偏转到垂直甚至向前，可以使推力从水平方向偏转到垂直向后。

此外，每侧翼根处的滚转控制喷管利用发动机压气机的引气，也可提供167kN的推力;在控制杆端的喷管差动地打开和关闭，实现滚转控制;通过偏转喷管偏航实现偏航控制;通过升力风扇和发动机推力分离器实现俯仰控制。包括主发动机在内的整个推进系统的长度为937m，悬停总推力为1753千牛，短距起飞推力为1695千牛。

欧洲和俄罗斯的新锐发动机推重比均不到10

继F119-PW-100发动机之后，美国研制成功的F135系列大推力涡扇发动机证明了美国依然是世界航空领域整体实力绝对第一的动力强国。目前世界公认的推比10一级的涡扇发动机有：欧洲合研罗罗公司的EJ200中推涡扇发动机、法国M88系列中推涡扇发动机、前苏联AL-41F大推力涡扇发动机和美国的F119(包括F135系列)和F120系列发动机(包括F136系列)。

虽然这些发动机型号都号称推比达到了10一级，但是目前推比达到10的发动机系列只有美国的F119和F120系列，而只有F119和F135系列完成研制正式投入使用。欧洲的EJ200和M88系列发动机推比只能达到9左右，而俄罗斯号称推比过10、加力推力17吨的AL-41F发动机仅仅完成30%就随着前苏联的解体而中断，至今俄罗斯仅仅研制成功了推比8一级的117S发动机。

F119系列发动机(F135属于F119发动机衍生型号)能够完胜世界上其他国家的航空发动机，主要源于其先进的总体设计、高循环参数和尖端的材料工艺水平。目前推比10一级发动机中，F119-PW-100是唯一一个采用3611(三级风扇+六级压气机+单级高压涡轮+单级低压涡轮)总体设计的涡扇发动机，而EJ200和M88都比F119-PW-100增加了一级压气机，而且即便在叶片级数多于F119的情况下，压比和喘振裕度也未见接近F119的气动设计水平。而F119采用的第三代单晶叶片和双性能涡轮盘又赋予了F119发动机极高的循环参数水平，达到了1900K以上甚至超过了2000K。极高的循环参数赋予F119烈焰汹涌的驱动力和高燃烧效率，这样就使得F119发动机在性能提升的前提下，单位耗油率却保持了较低的水平，为F-22战斗机能够超音速巡航做出了不可磨灭的贡献。

美国雄厚的航空工业基础

而为总体设计方案和高循环参数做基础的是美国极为雄厚的航空材料和工艺水平。采用线性摩擦焊接技术的钛合金宽弦空心叶片、六级钛合金整体叶盘压气机、双层浮壁高温升短环型燃烧室、采用第三代单晶叶片和两种热处理技术的高低压涡轮、采用两种不同材料锻造而成的双性能粉末冶金涡轮盘以及第四代双余度全权限数字电子控制系统无一没有采用目前航空动力领域最先进的材料和工艺技术。

集大成的F119发动机为F135发动机提供了一个坚实的改进基础，F119为了保证高速性能从而采用了较小的涵道比，而F135为了追求大推力增加了涵道比、放大了流量，充分释放了核心机的驱动潜能。其军推已经达到13吨的级别，这已经是YF119加力推力的水平(由于F-22战斗机增重，曾经导致F119发动机推力从13吨级别增加到15吨)，而18吨的加力推力足以让同类大推力涡扇发动机汗颜。F-35战斗机空重虽然达到了重型机标准的13吨，但汹涌澎湃的推力使得整机推比依然相当优秀，避免其成为“笨拙的胖子”，也使F-35成为世界航空史上少见的单发重型机

说巡航导弹之前，咱们先看一个玩具——滑翔机。

这个东西其实和巡航导弹的关联性很强。

关联在哪里？关联在高展开舷比机翼上。

一架滑翔机在垂直高度上降低1米高度，则基本上可以在水平方向上飞行50米甚至100米。这样的性能就归功于滑翔机的机翼设计。这种平直的机翼提供了极高的升力。

2009年两名新西兰飞行员，驾驶没有动力的滑翔机，在8500米高空创造了单次飞行2501公里的世界纪录。

说回巡航导弹

战斧也好长剑也好，也都和滑翔机意义配备了高展舷比的升力机翼。并且配有一台小推力的发动机。

战斧上的这台WR19涡轮喷气发动机看着挺大的，实际上很小，只有30公斤重量，可以提供17千牛的推力。这个推力看起来并不大，但足以配合战斧的升力机翼为导弹提供足够大的升力。

并且即便是在最大推力状态下这台发动机每个小时仅仅消耗不到100公斤的燃料。

而战斧导弹中段主要就是jp-9航空燃油的燃料箱，里面大约有400公斤的燃料，足够战斧导弹飞行3个小时之久。

这也就是为什么战斧导弹可以飞那么远的原因了。

而我们的长剑-10导弹其实设计原理和战斧导弹大同小异。也是基于高升力机翼外加小型发动机的设计。这样也同样是在飞行过程中用极小的燃料消耗获得足够大的升力，从而就获得了超远的射程。

不知有多少人仔细观察过战斧导弹的弹体上有一对可以折叠的翅膀，普通的导弹虽然在外形上和战斧导弹一样都是圆柱体，导弹的升力全部来自这个圆滚滚的弹体，所以升力普遍都不高，而战斧这类巡航导弹在飞行过程中，弹体中部的弹翼会自动打开，瞬间从一枚导弹变身为一架固定翼无人机，这对弹翼对导弹的升力系数起到了很大的作用，提高了导弹的升力系数后，巡航导弹所搭载的发动机只需要很小的推力来平衡推力与空气阻力的差值即可，况且巡航导弹的空气阻力普遍都比较低，所以发动机只需要很小的推力就能保证导弹的正常飞行，而原来导弹因为重力需要通过速度升力系数来平衡的差异也通过弹翼增加的升力系数可以维持导弹在重力和升力之间的平衡，发动机不需要输出更大的推力来加速飞行，所以发动机同样只需要很小的推力就能保证导弹的正常飞行。这样设计的话，导弹本身的升力系数很大，发动机又工作在最省油的工况下，导弹的射程自然就远了。

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