最近几年，中国航空发动机技术好消息频传，WS-10太行成为中国空军的顶梁柱，推力和寿命大幅度提升，新一代战机歼-10,歼-16,歼-20都以它作为动力，实现了战机全国产化。而WS-15在今年也已经装上歼-20开始试飞，歼-20离解锁全部性能已经为时不远。按照中国装备一代，预研一代的习惯，下一代发动机肯定在研制中了。而最近，中国下一代航空发动机的身影已经出现。
最近有网友从北航能源与动力工程学院的网站上找到了一份获奖团队介绍，这份不起眼的介绍，透露出一些惊人的内幕。这个团队的名称叫航空发动机综合热管理创新团队。
这个团队研究的，是下一代涡轮发动机综合热管理技术。而最关键的是，这个获奖文章中，给出了具体的数值，这让我们看到了中国下一代发动机真正的闪光点。那就是涡前温度达到2400k。推力比美国F-119发动机提高17.97%，耗油率降低15.2%，超巡马赫数从F-22的1.5m提升到2m，作战半径达到2600km。当然了，这些数据只具有参考意义，飞机的巡航速度和作战半径主要看飞机总体设计，发动机推力和油耗要看发动机总体设计。
再加上，他们给出的数据也有错误，比如F119的中间推力，他们写的是62.5kN，这明显不对。我们不能要求科研人员对所有军事技术都了解。所以，我们可以忽略与他们专业无关的信息。
但在他们的本行，发动机热管理上给出的数据肯定是可信的，所以中国下一代发动机涡前温度2400K这个数据一定是准确的。
这个温度代表了什么呢？我们知道有一代发动机一代涡前温度的说法。比如第三代发动机F-110为1700k，而第四代发动机F19涡前温度为1977k，F135更达到了2050k。
那么为什么发动机性能的提高主要靠涡前温度的提升呢？网友们常说，想超巡要靠小涵道比，这句话其实是不对的。从基本物理去理解，想要飞得快，就要喷流速度更快，而想要喷流速度快，喷流的能量就必须更大。
这里有几个条件都要达到，一个是燃烧室喷出的气体能量要大，第二个，高低压涡轮提取的能量少，把更多能量留给喷流，第三，涵道比小，少用冷空气给喷流降温。
总之，喷出的气流温度越高，速度就越快，超巡性能就越好。这其中，第一个对应的是涡前温度，第二个对应的是增压比数值，第三个才对应的涵道比，仅仅是其中的因素之一。更高的涡前温度就能给喷流更多的能量，其他措施只不过是尽量减少这个能量的消耗。
因此，并不一定是涵道比越小，超音速性能就越好。一个典型的例子就是F404发动机。它的涵道比为0.34，跟F-119发动机差不多，但却是有名的超音速残废。超音速性能连喷黑烟的rd33都甩它一条街。原因就是它的总压比太大，达到了30，涡轮从喷流中提取了太多的能量。
因此，即便它涵道比很小，也无法让喷流速度进一步提高。通过这个原理的解释，就可以看出，涡前温度是一切的源头，涡温上不去，就是一台涵道比为0的涡喷发动机，超音速性能也不会好到哪里去。
而为了提高涡前温度，发动机就要能承受得了这么高的温度。但是目前世界最先进的镍基合金的变形温度也不过1300K，而理论上，金属材料的极限变形温度也不会超过1500k。这距离现在已经实现的2000k的涡前温度已经有一个很大的缺口，为了让叶片不至于被烧毁，就需要另外两个技术来帮忙弥补这个差距。一个是高温涂层，它可以隔绝叶片和热空气的直接接触，把叶片承受的温度降低，目前常用的氧化锆陶瓷涂层可以消除150度的缺口，而剩下的缺口就要靠冷却技术了，通过冷空气在空心叶片中的流动来带走热量。
第三代发动机上，这项技术可以消除300度的缺口，第四代发动机如F-119,ws15上采用的冷却技术则可以消除400-600度。而北航这个团队主要的研究内容就是这个下一代的冷却技术。
简单计算一下，从1300k到2400k，缺口达到了1100度。中国正在研制的稀土钽酸盐涂层可以达到1600K的温度，那么剩下的800度缺口，就要依靠北航这个冷却技术了。
为此，他们建立了一个综合热管理优化框架，并搭建了国内顶尖的大流量超高温纯净空气换热器试验台，此外，在叶片内部冷却结构和叶片表面非接触温度检测方面，也达到了国际领先水平。
当然，我们也不能说就此高枕无忧。毕竟美国也没闲着。从1987年启动的IHPTET计划，到2005年启动的VAATE计划，一直到2017年启动的ATTAM计划，围绕不同的研制目标，获得了大量的成果。
第一个计划是专注于发动机性能的提升，第二个计划是在保持高性能的同时大幅度降低成本，第三个计划，则是专注于综合热管理和发电能力提升。比如在这个计划下提出的兆瓦战术飞机项目，就是计划在未来，把战斗机的发电能力提高到几兆瓦的水平。
而这一切的核心都是综合热管理和先进材料带来的涡前温度的提升。从这个角度来说，目前中美在下一代发动机的研制中正处于气头并进的状态，目标都是2400K。但一个好消息是，中国的进展在有条不紊的进行，美国的进展则不断延期。比如美国原计划到2020年就能达到2400K，但现在连F135的发电和制冷能力上都搞的磕磕盼盼，变循环遥遥无期，2400K更是不知道到什么时候了。说不定，中国还会给我们一个惊喜，在第五代发动机上实现反超也说不定？
