以XA100变循环自适应发动机通过军方测试为标志，美国再次掌握了领先世界其他国家一代的飞机动力技术。这款革命性的发动机以其更加出色的性能，对于美国空军的整体作战能力，势必再次起到提升的作用。我国作为一个航空发动机后起之秀，涡扇10系列的成功标志着我们跻身世界航空强国的行列，但是在多年的追赶之后，我们似乎再一次被美国拉开了差距。我们当今的变循环发动机如何了？需要多久可以追上美国在这一领域的技术优势？
涡扇发动机的四个衡量指标分别是推力，推重比，油耗和可靠性。这里面前面的都很好理解，只有这个可靠性，通常被大家理解成发动机的使用寿命，这个是极大的认知偏差。可靠性可以理解为在寿命周期内稳定运行的性能。简单解读一下，假如一台航空发动机的寿命是50个小时，意味着在这50个小时里，发动机的工作室稳定可靠的。如果超过50个小时，出现了问题，不在可靠性范畴之列，如果在五十个小时之内出现问题，说明发动机的可靠性有巨大的问题！
好了，继续我们的话题。我国涡扇10的最新改进型涡扇10C，最大加力推力14.5吨。涵道比0.57.总寿命接近4000小时，最大推力14.5吨，推重比9。美国军事网站分析，我国还有一个涡扇10的最终改进型正在发展，最大加力推力达到15.8吨，跟美国F119持平。
如果从性能数据来看，无疑推理推重比是非常核心的指标，其他的都可以慢慢打磨。我们目前在涡扇发动机性能上达到了F119的水准，但是人家是用1.5吨的发动机实现的以上数据，我们的涡扇10的重量接近2吨，这个差距主要表现在推重比的差距上。我们还是少有差距的。另外解释一下关于寿命的问题，我国涡扇10个基本型号的寿命只有1500个小时，在发动机寿命管理上，我们采用的是英国的技术标准，所以寿命总体上是在逐渐上升的。目前最新服役的涡扇10C的寿命达到了4000小时，已经达到了美国上世纪九十年代初的技术水平。制约我国航发寿命的主要因素是轴承的寿命。就在前几天我们研制成功了寿命高达1万小时的航发轴承，也就是说咱们接下来航发的寿命会持续进步，最终达到美国的水平不会超过20年。
目前美国F119之所以实现那么大的涵道比，是依靠所小涵道比的方式实现的。F119的涵道比只有0.3，导致美国F22战机变得极度费油，这款携带8吨燃油的重型战机只有750公里的作战半径就是因为发动机太费油了。而扩大涵道比，最大推力高达19吨的F135的涵道比高达0.98，这个数据要远超咱们的涡扇10，理论上涡扇10如果可以将外涵道扩展到F135DE 大小，性能提升到F135的水平应该还是可以做得到的！
这里简单普及以下涵道比这个数据的意义。方便大家理解接下来的变循环自适应发动机要有帮助。涡扇发动机内涵道指的是核心机，大家可以将其理解成一个小的涡喷发动机。外涵道则是核心之外，进气口风扇的保护罩。涡扇发动机工作的时候，涡扇发动机的核心机参与燃烧做功，通过共转轴带动风扇转动，风扇为发动机输送气流，一部分进入核心机参与做功，一部分通过外涵道直接流出，外涵道直接流出的气流构成发动机推力的一部分，另外一部分推力则是核心机燃烧之后的高温高压的气体从尾喷口喷出所带来的反作用力。
涵道比指的是流经外涵道和内涵道气流的比值。涵道比越大，发动机外涵道输出的动力比例也就越大，因为外涵道动力输出依靠的是风扇，并不消耗燃油，所以外涵道越大，越省油但是相应的推重比越小。最极限的例子就是涡桨发动机，只剩下了一个外涵道，涡轮转动只需要驱动螺旋桨就行了，几乎所有的动力都来自于外涵道。相反的，涵道比越小，核心输出的动力比例就越大，自然油耗也就越高。这也是为什么战机发动机都很细，民航客机非常粗的原因。外涵道大之后，飞机阻力大，飞不快。推重比也小。要想提升飞机的机动性，只能在推重比上下功夫。
战斗机因为需要比较暴力的动力输出，涵道比越小，动力输出也就越强大。但是外涵道太小会导致发动机油耗变高。美国F135之所以可以赋予F35战机30吨的起飞重量和1200公里的作战半径，原因就是采用了更省油的发动机大涵道比设计。我们所要探讨的变循环自适应发动机，就是可以变换外涵道尺寸的一种发动机。
在巡航阶段，发动机通过变大外涵道尺寸，飞机飞行的时候就会更省油。在需要暴力输出的时候，发动机又可以将涵道比变小，赋予发动机更优秀的推重比。也就是说，现在美国测试成功的XA100变循环自适应发动机，不但比F135更省油，而且比F135的推力更大。通过美国通用公司的介绍我们发现，XA100外形和F135一毛一样，F35战机不需要做任何改动就可以无缝装上变循环发动机。装备变循环发动机之后，F35油耗节省了四分之一，航程增加了三分之一，动力还提升了百分之10。这意味着，美国掌握了更新的发动机技术！
航空发动机最大的一次技术革命，是从活塞螺旋桨向喷气式涡轮过渡阶段。美国专家认为，变循环发动机的意义，比涡喷发动机向涡扇过渡的意义更大，不次于活塞动力向涡轮动力的过渡，可见航空界对这种发动机有多么重视。
当拥有变循环自适应发动机之后，战斗机的设计裕度会再次提升。同样起飞重量的战斗机，装上变循环发动机之后，航程更远，机动性更强，理论上战斗能力也更强大。是一次航空动力技术革命也可以算说得过去。这也是我为什么说，我们追赶着追赶着，发现差距又被再次拉开的原因所在！涡扇10成熟的时刻，从技术水平上达到了美国新世纪的技术标准。如果美国没有发展XA100的话，我们的差距不超过10年，今天XA100测试完成之后，我们的差距又被拉开到了20年以上！
我国相关技术如何？有没有跟美国一样的便循环自适应发动机？最近网上聊得很多的是一种连续爆震发动机取得成功的消息，不过这种发动机属于航天发动机的范畴，可以显著提升航天发动机的动力输出功率，却并不适合用在战斗机上。
以下是我个人的看法，不具备参考价值，大家看一下就完了。我感觉变循环发动机的研制难度要简单得多。因为变循环发动机所改变的，只是涵道比，也就是外涵道的大小。我们可以假设外涵道设计成好几个隔层组成的空间，需要关闭的时候，可以关闭其中的一部分，这样的话在风扇后端，外涵道前端设计一定的气流弧度，让其在关闭其中一部分或者全部打开的时候气流不损失就行了。相对于通过增加涡轮燃烧温度来提升推力相比，变循环改变的，只是不参与燃烧室燃烧的部分，这部分只要满足强度需要，技术实现上要远比提升涡轮温度简单的多。
大家都知道发动机核心机想要提升性能，最好的办法就是提升燃烧温度，让燃烧变得更加高效。但是燃烧温度的提升对于材料，散热各方面都提出了很高的要求，所以现代发动机想要通过提高温度的方式提升发动机的推力，已经变得非常困难。美国F135看上去比F119推力提升了不少，但那是在扩展外涵道的基础上实现的，所以美国的涡扇发动机技术的巅峰依然是F119的核心机。这个还是要明确的。美国的XA100好像是为外涵道设计了两层可变涵道，在需要的时候可以将其中的一个关闭，这种办法会极大增加发动机的重量，为此美国采用了陶瓷基复合材料，在温度耐受度上面提升的同时，反而将发动机的重量适当的降低，从这里也可以看出，美国的变循环发动机进步的根本原因还是在基础材料！
以我们目前的技术实力，想要设计变循环发动机应该是非常容易的。只不过设计好之后如何协调重量增加，油耗如何降到更低的标准罢了。从目前中国的技术水平来看，我们在航空发动机领域相对于美国的落后，核心还在于材料的落后，跟其他方面的关系不大!
小结：变循环发动机作为一种新型航空发动机，从技术难度上并不难实现。我觉得我们不需要太久的时间就可以完成相关的设计。问题的难度是变循环发动机需要更高效的材料，这是我们目前突破的核心任务之一。当变循环发动机大规模装备部队之后，未来大家会看到航空大国会出现大量的航程达到5000公里以上的战斗机，轰炸机的作战半径也可以轻松突破上万公里，这种发动机的革命意义在于兼顾了战斗机燃油经济性和暴力输出需要的不可解的悖论！
