中美航发差距扩大了？涡扇15的推力、油耗和高速性能均逊于XA100

在2022年中国航空产业大会的主旨报告上，中国一航集团公司科技委副主任刘大响院士曾透露，涡扇15发动机已经装机歼20开始试飞。这个消息既令人振奋，又让人遗憾，因为美国XA100变循环发动机已于2020年12月首次点火。可见，由于半路杀出了涡扇10C这匹“黑马”，涡扇15不得不推倒重来，以致进度大幅拖延，虽然现在终于在装机对象上试飞了，但XA100也来了，中美在航发领域的差距似乎有增大的趋势，事实果真如此吗？

XA100的初始推力至少可以达到200kN，即20.4吨的推力，而涡扇15的最大推力值有好几个说法，但都在19吨以下。且按照GE的预期，XA100的推力最终还可以提升10%以上。至于推重比，差距也很大，XA100虽然刚刚出道，但其起步推重比就是12的级别(很可能有水分)。而老涡扇15推重比的指标是9，新涡扇15即使应用一些新技术，推重比也很难超过10.5，可见12是WS15必须以最大力度挖潜才能实现的极限推重比。

更大的差距在，在同样重要的高空高速性能和油耗上，涡扇15也逊于XA100。作为变循环发动机，XA100采用了新颖的三涵道比设计，即在传统涡扇发动机双涵道结构的基础上，加了一个“中间涵道”，通过对内涵道和中间涵道气流交汇点压力差的干预，XA100能够实现可变涵道比。

因此XA100存在两种典型的工作模式，一个是中间涵道顺畅流通，此时大部分气流经过核心机，发动机出口压力较高，高空推力强劲，此时XA相当于涵道此为0的涡扇发动机，即涡喷发动机，可以称之为“近涡喷模式”。另一个是中间涵道关闭，大部分气流从最外侧的涵道通过，此时XA100相当于大涵道比涡扇发动机，巡航耗油很低，可以称之为“大风扇模式”。

在需要加速或加大推力的场合，XA100将开通“近涡喷模式”，把几乎所有的气流都导向核心机，以获得最大的高空推力。因为高空空气稀薄，很大程度上靠进气面积增推的涡扇发动机推力大幅下降，如波音737NG所用CFM56-7B发动机的实际巡航推力大约2100公斤，而它的地面推力却可以达到12吨。而没有外涵道的涡喷发动机推力下降幅度要小得多。

涡扇发动机推力随高度的变化曲线

根据GE的说法，XA100的加速响应性要比F135-PW-100好20%到40%，而就算涡扇15的涵道比再小，其高空高速性能也是逊于涡喷发动机的。

在经济巡航状态时，发动机需要提高燃油效率节省燃料，XA100将会转换为“大风扇模式”，此时其燃油经济性相当于中等涵道比涡扇发动机。根据 GE的说法，相比F135-PW-100，XA100的油耗还要低25%，与目前的小涵道比涡扇发动机相比，同等内油状态下，XA100可以增加35%的航程，即装备XA100后，F35的作战半径可以从1000公里增加到1350公里，这就非常可观了。而因为涡扇15的小涵道比设计，以其为动力系统的歼20航程反而可能会缩水。

总而言之，涡扇15在推力、推重比、高空高速性能和油耗上与XA100都有较大差距，但不能因此认为中美航发的差距又扩大了。涡扇15的涡轮前温度相比涡扇10提高了约200摄氏度，这表明其材料工艺有了很大进步，这在一定程度上反映了我国在基础科研方面与美国几乎站到了同一起跑线上。另外XA100的三涵道设计结构复杂，会在一定程度上影响推重比和可靠性，是否代表未来航发的发展方向，尚待明确。不管怎么样，涡扇15研制成功后，中美航发动不动就有三四十年的差距的时代已经一去不返了。