近日，美国航空工业巨头普拉特·惠特尼公司宣布，为F-35战机配套的F135涡扇喷气式发动机增推计划取得了实质性进展。经过两年的努力，普拉特·惠特尼公司成功实现了第一阶段的目标，将F135涡扇喷气式发动机的最大加力推力由191.27千牛提升至204.12千牛——这是世界航空史上第一次出现最大加力推力超越200千牛的战斗机用涡扇喷气式发动机，具有里程碑式的意义。
更为惊人的是，普拉特·惠特尼公司的第二阶段目标，其计划在204.12千牛的基础上继续增推5~6%。以增推6%计算，F135涡扇发动机的第二阶段改进将达到216.37千牛的最大加力推力。而普拉特·惠特尼公司的终极目标则更为远大，那便是在F135涡扇发动机不断改进的基础之上，为将来的美国空军的下一代战斗机（或者更为准确的称为“空中作战系统”）研制真正具有划时代意义的第五代军用喷气式发动机。
航发增推到底有多难
与战后喷气式战斗机的发展历程一样，战斗机用喷气式发动机的发展也经历了四个阶段（国标四代划分法）。从早期的第一代喷气式发动机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，再到目前最先进的F119、F135等型号，可以说无论每一代的技术标准和特征如何变化，增加推力都是一个亘古不变的主题。
增加喷气式发动机推力的基本原则，就是尽可能增大单位时间内发动机的进气流量、更好地利用燃料燃烧后产生的热量，并对发动机各个部分进行更为有效地控制。从这三个方面出发，那么就产生了增加喷气式发动机推力的三个基本途径。
首先，需要增加发动机进口圆截面的直径，进而增加发动机进口面积。发动机进口面积越大，单位时间内吸入的空气也就越多，产生的推力自然也就越大。而对于目前世界各国先进战斗机普遍采用的涡扇喷气式发动机来说，涵道比也在一定程度上决定了单位推力（发动机推力与进气流量质量的比值）的大小。为了尽可能提高单位推力，就要降低涵道比，从而增加风扇压比。此外，增加风扇与压气机的总压比和每一级的压比，也有利于增加发动机推力。
其次，在燃料热能利用率上，一方面要尽可能提升涡轮进口温度，另一方面则要对燃烧室以及加力燃烧室的结构设计进行改进，优化喷油系统的设计，等等。
再者，喷气式发动机控制系统也要进行不断地升级和改进——从最初的机械液压式到模拟式电子控制系统，再到目前最先进的由计算机负责的全权限多通道数字式电子控制系统，其效率已经呈几何数量级的提高。
虽然方法和原理都是通行的，但是当喷气式发动机发展到第三代以及第四代时，增推技术已经是越来越难以攻关了。事实上，喷气式发动机增推技术除了结构设计的优化以外，更多的则是依靠新制造加工工艺以及新材料的出现才能有所突破。其中，最为典型的当属涡轮盘以及叶片材料、加工工艺的难关。
美国F-135发动机增推的实现，与其在基础科学与研究领域长时间的积累紧密相关。
提升涡轮进口温度是增加喷气式发动机推力最为直接和有效的办法，比如第三代喷气式发动机M88的涡轮进口温度已经达到1850K，而第四代喷气式发动机F119的涡轮进口温度更是高达1973K。这么高的温度实际上已经达到了当今涡轮盘以及叶片所用的耐高温材料的极限。未来，第五代喷气式发动机的涡轮进口温度预计将突破2000K大关。如果无法研制出能够达到这一要求的耐高温材料，那么第五代喷气式发动机也只能是一个空谈。
目前，世界上正在研究和使用的喷气式发动机耐高温材料包括高温合金、钛合金、金属间化合物、难熔金属材料、金属陶瓷材料和复合材料等。这些耐高温材料的各种元素配比组成、制作工艺以及成本、耐用性和可靠性等等，都需要长时间以及大量人力、物力和财力的攻关试验。而且，试制出成品器件之后，还要安装在喷气式发动机上进行长时间的考核试车，考察其性能。如果一个国家的航空工业没有及其强大的技术储备、人才队伍、配套试验设施以及雄厚的财力支撑，很难想象能够突破这一难关。而当今世界上真正具备这一实力的，也只有美国。其他几个航空工业大国，如俄罗斯、中国、英国和法国等，都存在或多或少的短板和软肋。
反映在型号研制上，便是上述这几个国家的航空工业还徘徊在第三代喷气式发动机并努力向第四代迈进的时候，美国已经在第四代喷气式发动机改进上取得了极为傲人的突破性进展，并且正在从容不迫地将发展重心转移到第五代上。可以说，虽然中国和俄罗斯已经研制成功与F-22A同一代的歼-20和苏-57重型隐身战斗机，但是这两个国家在喷气式发动机方面与美国的代差不仅没有缩短，反而在以更快的速度扩大。这一点是我们在为歼-20的研制成功和服役欢呼的同时，应当清醒地认识到的残酷的事实。
航发增推意义何在
除了增加喷气式发动机的最大推力这一主要目标，其实增推技术还包括了很多更为广泛的内容，比如减小喷气式发动机的尺寸和重量、降低各种推力状态下的耗油率、延长发动机全周期使用寿命以及提高发动机工作可靠性等诸多方面。这一点是很好理解的，如果喷气式发动机在增加推力的同时，全重也大大增加、耗油率飙升、寿命和可靠性大幅下降，那么所带来的性能损失将大大超过增推带来的性能提升。而且，这样的喷气式发动机，战斗机研发单位也完全不可能接受。
美国航空工业之所以能够研制出一代又一代性能非常出色的喷气式发动机，最主要的原因就在于能够更好的把握推力、尺寸和重量、耗油率、寿命以及可靠性等几个方面的平衡。因此，美国才可能长期占据世界航空发动机领头羊的位置。英国以及法国航空工业在喷气式发动机的其他几个方面做得比较好，但是在推力性能上并不十分出色。反过来，苏俄航空工业研制的喷气式发动机一直以推力大、推重比高、可靠性好而著称，却在耗油率和寿命方面存在非常明显的短板。这就导致了很多原本设计比较出色的苏俄战斗机偏偏“腿短”（作战半径和航程小）、后勤保障费用高（频繁更换寿命到期的喷气式发动机）。
如今，俄罗斯航空工业也早已经意识到自身喷气式发动机存在的不足和缺陷，并力图加以改善。在AL-31F涡扇喷气式发动机后续改进和升级型号的研发中，俄罗斯航空工业除了继续提升最大推力外，重点则放在了改善使用寿命和降低耗油率等方面上。利用此前从苏联时代继承下来的喷气式发动机技术储备，再加上俄罗斯航空工业近年来与西方的技术交流，使得AL-31F后续型号（包括苏-35装备的AL-41F系列）以及最新一代“产品30”涡扇喷气式发动机的各方面性能都有了很大程度的提高。但是，与美国第三代以及第四代喷气式发动机所取得的进展相比，差距仍较大。
有分析认为，AL-41F发动机是中国引进苏-35战机的考虑之一。
从目前美国普拉特·惠特尼公司在F135涡扇喷气式发动机增推项目上所取得的进展来看，在第一阶段最大加力推力突破200千牛的同时，耗油率竟然能够降低5～6％。而在第二阶段，F135涡扇喷气式发动机的耗油率将再降低5％。此外，由于采用了先进的模块化设计，已经交付的F135涡扇喷气式发动机通过更换相应的模块，就可以得到与新生产的改进型发动机相同的性能提升。这也就意味着目前几乎所有出厂和服役的各型F-35战机都将很容易获得更为出色的飞行性能以及更远的航程。
中国航发何去何从
面对美国航空工业在喷气式发动机研制上取得的一系列重大突破和进展，我国航空工业应当如何追赶呢？前不久，中科院院士、歼-20总设计师杨伟对于第四代以及第五代战机总结的三个技术标准：机械化、信息化、智能化。其中，机械化所指的很大一部分就在于高性能喷气式发动机的研制成败。
杨伟院士提到歼-20采用了独创的升力体边条鸭式布局。
关于歼-20战机的研制，杨伟院士提到我国在世界上独创了升力体边条鸭式布局。事实上，这既是中国航空工业的骄傲和自豪，同时也是出于喷气式发动机性能短板的无奈之举。无论是在歼-20战机的研制时期还是正式服役，中国与俄罗斯的航空工业都拿不出一款能够媲美F119以及F135那样推力大、寿命长、可靠性高的第四代量产型高性能涡扇喷气式发动机，只能以现有的第三代改进型涡扇喷气式发动机凑合用。在这样一种局面下，面对国内用户提出的高标准、严要求，歼-20战机的设计团队也只能想方设法在气动设计布局上做到极致，但这在一定程度上也违背了隐身战机设计的基本理念，即气动布局越简洁、可动翼面越少越好。这也导致了歼-20战机虽然比F-22A晚服役了15年，但是在全向隐身性能上却不及后者。
如今，美国航空工业以及空军已经开始启动下一代战斗机的预研论证工作。同时，在下一代战斗机用喷气式发动机关键技术方面，美国航空工业也早已有所储备和探索。那么，我国航空工业在完成当前型号研发生产任务的同时，也应当未雨绸缪，将一部分人力和物力投入到第五代战机及其配套喷气式发动机的相关工作上来。用杨伟院士的话说，就是“积极探索一条弯道超车的技术路径，创新开发满足国家战略需要的全新战机”。这也是我国航空工业未来真正腾飞的希望所在。
（“讲武谈兵”是由知名军刊资深编辑黄国志为澎湃防务开设的个人专栏，以客观严谨的态度，辅以活泼精炼的语言，力图“破除防务迷雾”，为读者更好地认识我国与国外在装备技术上的差距提供参考和借鉴。每周一或二倾情奉献。）
更为惊人的是，普拉特·惠特尼公司的第二阶段目标，其计划在204.12千牛的基础上继续增推5~6%。以增推6%计算，F135涡扇发动机的第二阶段改进将达到216.37千牛的最大加力推力。而普拉特·惠特尼公司的终极目标则更为远大，那便是在F135涡扇发动机不断改进的基础之上，为将来的美国空军的下一代战斗机（或者更为准确的称为“空中作战系统”）研制真正具有划时代意义的第五代军用喷气式发动机。
航发增推到底有多难
与战后喷气式战斗机的发展历程一样，战斗机用喷气式发动机的发展也经历了四个阶段（国标四代划分法）。从早期的第一代喷气式发动机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，再到目前最先进的F119、F135等型号，可以说无论每一代的技术标准和特征如何变化，增加推力都是一个亘古不变的主题。
增加喷气式发动机推力的基本原则，就是尽可能增大单位时间内发动机的进气流量、更好地利用燃料燃烧后产生的热量，并对发动机各个部分进行更为有效地控制。从这三个方面出发，那么就产生了增加喷气式发动机推力的三个基本途径。
首先，需要增加发动机进口圆截面的直径，进而增加发动机进口面积。发动机进口面积越大，单位时间内吸入的空气也就越多，产生的推力自然也就越大。而对于目前世界各国先进战斗机普遍采用的涡扇喷气式发动机来说，涵道比也在一定程度上决定了单位推力（发动机推力与进气流量质量的比值）的大小。为了尽可能提高单位推力，就要降低涵道比，从而增加风扇压比。此外，增加风扇与压气机的总压比和每一级的压比，也有利于增加发动机推力。
其次，在燃料热能利用率上，一方面要尽可能提升涡轮进口温度，另一方面则要对燃烧室以及加力燃烧室的结构设计进行改进，优化喷油系统的设计，等等。
再者，喷气式发动机控制系统也要进行不断地升级和改进——从最初的机械液压式到模拟式电子控制系统，再到目前最先进的由计算机负责的全权限多通道数字式电子控制系统，其效率已经呈几何数量级的提高。
虽然方法和原理都是通行的，但是当喷气式发动机发展到第三代以及第四代时，增推技术已经是越来越难以攻关了。事实上，喷气式发动机增推技术除了结构设计的优化以外，更多的则是依靠新制造加工工艺以及新材料的出现才能有所突破。其中，最为典型的当属涡轮盘以及叶片材料、加工工艺的难关。
提升涡轮进口温度是增加喷气式发动机推力最为直接和有效的办法，比如第三代喷气式发动机M88的涡轮进口温度已经达到1850K，而第四代喷气式发动机F119的涡轮进口温度更是高达1973K。这么高的温度实际上已经达到了当今涡轮盘以及叶片所用的耐高温材料的极限。未来，第五代喷气式发动机的涡轮进口温度预计将突破2000K大关。如果无法研制出能够达到这一要求的耐高温材料，那么第五代喷气式发动机也只能是一个空谈。
目前，世界上正在研究和使用的喷气式发动机耐高温材料包括高温合金、钛合金、金属间化合物、难熔金属材料、金属陶瓷材料和复合材料等。这些耐高温材料的各种元素配比组成、制作工艺以及成本、耐用性和可靠性等等，都需要长时间以及大量人力、物力和财力的攻关试验。而且，试制出成品器件之后，还要安装在喷气式发动机上进行长时间的考核试车，考察其性能。如果一个国家的航空工业没有及其强大的技术储备、人才队伍、配套试验设施以及雄厚的财力支撑，很难想象能够突破这一难关。而当今世界上真正具备这一实力的，也只有美国。其他几个航空工业大国，如俄罗斯、中国、英国和法国等，都存在或多或少的短板和软肋。
反映在型号研制上，便是上述这几个国家的航空工业还徘徊在第三代喷气式发动机并努力向第四代迈进的时候，美国已经在第四代喷气式发动机改进上取得了极为傲人的突破性进展，并且正在从容不迫地将发展重心转移到第五代上。可以说，虽然中国和俄罗斯已经研制成功与F-22A同一代的歼-20和苏-57重型隐身战斗机，但是这两个国家在喷气式发动机方面与美国的代差不仅没有缩短，反而在以更快的速度扩大。这一点是我们在为歼-20的研制成功和服役欢呼的同时，应当清醒地认识到的残酷的事实。
航发增推意义何在
除了增加喷气式发动机的最大推力这一主要目标，其实增推技术还包括了很多更为广泛的内容，比如减小喷气式发动机的尺寸和重量、降低各种推力状态下的耗油率、延长发动机全周期使用寿命以及提高发动机工作可靠性等诸多方面。这一点是很好理解的，如果喷气式发动机在增加推力的同时，全重也大大增加、耗油率飙升、寿命和可靠性大幅下降，那么所带来的性能损失将大大超过增推带来的性能提升。而且，这样的喷气式发动机，战斗机研发单位也完全不可能接受。
美国航空工业之所以能够研制出一代又一代性能非常出色的喷气式发动机，最主要的原因就在于能够更好的把握推力、尺寸和重量、耗油率、寿命以及可靠性等几个方面的平衡。因此，美国才可能长期占据世界航空发动机领头羊的位置。英国以及法国航空工业在喷气式发动机的其他几个方面做得比较好，但是在推力性能上并不十分出色。反过来，苏俄航空工业研制的喷气式发动机一直以推力大、推重比高、可靠性好而著称，却在耗油率和寿命方面存在非常明显的短板。这就导致了很多原本设计比较出色的苏俄战斗机偏偏“腿短”（作战半径和航程小）、后勤保障费用高（频繁更换寿命到期的喷气式发动机）。
如今，俄罗斯航空工业也早已经意识到自身喷气式发动机存在的不足和缺陷，并力图加以改善。在AL-31F涡扇喷气式发动机后续改进和升级型号的研发中，俄罗斯航空工业除了继续提升最大推力外，重点则放在了改善使用寿命和降低耗油率等方面上。利用此前从苏联时代继承下来的喷气式发动机技术储备，再加上俄罗斯航空工业近年来与西方的技术交流，使得AL-31F后续型号（包括苏-35装备的AL-41F系列）以及最新一代“产品30”涡扇喷气式发动机的各方面性能都有了很大程度的提高。但是，与美国第三代以及第四代喷气式发动机所取得的进展相比，差距仍较大。
从目前美国普拉特·惠特尼公司在F135涡扇喷气式发动机增推项目上所取得的进展来看，在第一阶段最大加力推力突破200千牛的同时，耗油率竟然能够降低5～6％。而在第二阶段，F135涡扇喷气式发动机的耗油率将再降低5％。此外，由于采用了先进的模块化设计，已经交付的F135涡扇喷气式发动机通过更换相应的模块，就可以得到与新生产的改进型发动机相同的性能提升。这也就意味着目前几乎所有出厂和服役的各型F-35战机都将很容易获得更为出色的飞行性能以及更远的航程。
中国航发何去何从
面对美国航空工业在喷气式发动机研制上取得的一系列重大突破和进展，我国航空工业应当如何追赶呢？前不久，中科院院士、歼-20总设计师杨伟对于第四代以及第五代战机总结的三个技术标准：机械化、信息化、智能化。其中，机械化所指的很大一部分就在于高性能喷气式发动机的研制成败。
关于歼-20战机的研制，杨伟院士提到我国在世界上独创了升力体边条鸭式布局。事实上，这既是中国航空工业的骄傲和自豪，同时也是出于喷气式发动机性能短板的无奈之举。无论是在歼-20战机的研制时期还是正式服役，中国与俄罗斯的航空工业都拿不出一款能够媲美F119以及F135那样推力大、寿命长、可靠性高的第四代量产型高性能涡扇喷气式发动机，只能以现有的第三代改进型涡扇喷气式发动机凑合用。在这样一种局面下，面对国内用户提出的高标准、严要求，歼-20战机的设计团队也只能想方设法在气动设计布局上做到极致，但这在一定程度上也违背了隐身战机设计的基本理念，即气动布局越简洁、可动翼面越少越好。这也导致了歼-20战机虽然比F-22A晚服役了15年，但是在全向隐身性能上却不及后者。
如今，美国航空工业以及空军已经开始启动下一代战斗机的预研论证工作。同时，在下一代战斗机用喷气式发动机关键技术方面，美国航空工业也早已有所储备和探索。那么，我国航空工业在完成当前型号研发生产任务的同时，也应当未雨绸缪，将一部分人力和物力投入到第五代战机及其配套喷气式发动机的相关工作上来。用杨伟院士的话说，就是“积极探索一条弯道超车的技术路径，创新开发满足国家战略需要的全新战机”。这也是我国航空工业未来真正腾飞的希望所在。
（“讲武谈兵”是由知名军刊资深编辑黄国志为澎湃防务开设的个人专栏，以客观严谨的态度，辅以活泼精炼的语言，力图“破除防务迷雾”，为读者更好地认识我国与国外在装备技术上的差距提供参考和借鉴。每周一或二倾情奉献。）
