国产风影无人机采用两台WS500涡扇发动机作为动力

据中科院工程热物理所朱俊强所长透露，我国研制成功低成本的轻型涡扇发动机。该涡扇发动机采用单轴高压直驱工作模式，具有成本低、低油耗、结构简单、高效费比等技术优势。可以广泛应用于无人机、巡航导弹、智能巡飞弹、以及各种战术导弹上。我们知道传统的涡扇发动机结构是很复杂的，即使是无人机和巡航导弹上使用的小型涡扇发动机也相当复杂，麻雀虽小五脏俱全。

国产WS-500小型涡扇发动机

以我国无人机和巡航导弹使用的小型涡扇发动机WS-500为例，其基本结构设计是一级风扇、五级高压压气机、一级高压涡轮、一级低压涡轮。每一级风扇、压气机、涡轮都有几十个叶片，各级转子叶片之间还有静子叶片，每级也有几十个叶片。这些叶片要使用复杂的高精度五轴机床来加工，涡轮叶片还是中空的，不但制造工艺复杂，而且要求精度高、技术难度大。这就造成涡扇发动机的成本相当高，是整个无人机或者巡航导弹中成本最高的部件。

小型涡扇发动机麻雀虽小但是五脏俱全

要想降低涡扇发动机的成本，第一步就是要精简结构。我们知道常规的涡扇发动机有双轴的，当然也有三轴的，不过绝大多数是双轴的。也就是有高压轴和低压轴两根轴，高压轴上装有高压压气机和高压涡轮，低压轴上装有风扇和低压涡轮。之所以要分成两个轴是因为风扇和高压压气机各自理想的转速有比较大的差别，所以为了提高工作效率起见，往往采用的都是双轴设计。当然有一些涡扇发动机为了进一步提高工作效率，甚至有采用三轴设计的。但是采用三轴设计的涡扇发动机比较罕见，这种设计比较复杂成本也非常高。

采用斜流式高压压气机极大简化了高压压气机的结构

工程热物理所的低成本涡扇发动机创新性地放弃了双轴设计改为单轴设计。为了解决高压压气机的压比问题，采用了斜流式压气机代替常规的轴流式多级压气机。我们知道斜流式压气机的压比是比较高的，单级压比能达到六左右。用一级斜流式压气机就能代替以前的五级轴流式压气机。极大精简了高压压气机的结构。从理论上来说斜流式压气机的空气流量是不如轴流式压气机的，但是对于无人机和巡航导弹使用的小型涡扇发动机来说，空气流量本身就不大，这偏偏就不是个问题。这样的设计其实合并了高低轴的设计，涡轮也可以精简一级成了单级涡轮。因为涡轮只有一级且是高压涡轮，所以就变成了高压直驱的单轴设计。整个涡扇发动机零部件数量大幅减少，整机重量减轻了20%-30%。

低成本涡扇采用高压直驱的工作方式

并且涡轮没有采用常规的镍基单晶高温合金材料，而是采用了陶瓷基复合材料。虽然公开的视频资料里没有提及使用了什么复合材料，但是基本上可以肯定采用的是碳化硅连续纤维增强的碳化硅陶瓷复合材料，目前只有这种材料符合涡轮叶片的技术要求。这种材料不需要冷却就能工作在1650摄氏度下，相当于1923K，和目前的第四代战斗机发动机的涡轮前进气温度相当。比如F119发动机的涡轮前进气温度就在1973K左右，我国WS15发动机的涡轮前进气温度也就在1925K左右。因为采用无需冷却的陶瓷基复合材料涡轮叶片，可以节省15%的冷却空气。我们知道冷却空气是从高压压气机提取的，少提取冷却空气就可以提高工作效率，降低油耗。

单轴涡扇发动机油耗大幅降低

低成本涡扇发动机的涡轮前温度提升了200度，相当于一代涡扇发动机的涡轮前温度提升水平。不但提高了发动机推力，也降低了油耗10%。这样就诞生了全球第一款轻型单轴涡扇发动机。这样的设计将发动机的油耗相比传统涡喷发动机下降了28.5%。相比传统的双轴涡扇发动机，零部件数量下降了三分之二，成本下降了80%。也就是说成本只有传统涡扇发动机成本的五分之一，可以说极大降低了涡扇发动机的成本。有了工程热物理所的低成本单轴涡扇发动机，以后我国的无人机、巡航导弹、智能巡飞弹以及各种使用喷气式发动机的战术导弹都可以大幅降低成本，变成白菜价。这将成为我国武器装备又一个优势。为我国的科研工作者点赞吧！