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來源：互聯網

太行發動機（英文：Taihang Engine，別名：渦扇-10發動機，編號：WS-10A），號稱“天下之脊”，由中國一航沈陽發動機設計研究所研制，隸屬于中國航空發動機集團有限公司，是中國第一臺具有自主知識產權的大推力加力式渦輪風扇發動機，結束了國產先進渦扇發動機的空白，主要用于裝備中國第三代高性能戰斗機。

20世紀80年代，為盡快趕上世界航空強國為第四代戰斗機研制新一代發動機的步伐，鄧小平同志批示了航空部專家關于發展渦扇發動機的聯名建議信，由此拉開太行發動機的研制序幕。1987年太行發動機正式立項，1993年完成驗證機研制階段工作，此后，項目進入以配裝解放軍新型戰斗機為目標的原型機研制階段。為滿足渦扇發動機與解放軍某型戰斗機的匹配，研發團隊多次更改方案，于1998年完成了配裝飛機的全尺寸金屬樣機制造和裝配工作，證明了太行發動機與飛機的匹配性。2001年，搭載太行發動機的戰斗機密集進行試飛試驗，2005年通過中國航空工業第一集團公司沈陽發動機設計研究所的設計定型審查。2006年3月24日太行渦扇-10發動機正式定型。定型之后，由于頻繁發生故障，并沒有快速裝備部隊，直到2009年12月太行發動機才小批量裝備部隊試用，2010年后開始批量生產，大范圍裝備部隊。

太行渦扇-10發動機的技術源頭是CFM-56發動機，在此基礎上，又借鑒了俄羅斯AL-31F發動機。WS10A的渦輪前溫度已從原有WS10的1710K提高到1747K，推重比由7.14提高到7.5左右，推力由122KN提高到132KN，達到了90年代的世界先進水平。發動機整體設計方案采用了“3級風扇+9級高壓壓氣機+1級高壓渦輪+2級低壓渦輪”的設計，跟通用電氣F110發動機一致。在設計過程中，研發團隊采用了諸多新技術，如可變彎度導向葉片的跨音速氣動設計、超塑成型擴散連接的進氣機匣、兩級低壓渦輪為復合傾斜彎扭的三維氣動設計等等，整體性能水平達到了國際同等先進水平。太行發動機裝備的解放軍空軍飛機有殲-10、殲-10B、殲-11、殲-11B、殲-11D、殲-16等多個機型。

以張恩和為首的團隊研制出太行發動機，標志著中國從此跨入了第三代航空發動機研制國家的行列、在自主研制航空發動機方面實現了從中等推力到大推力的跨越，中國航天航空事業在攀登世界科技高峰征程上也邁出了重大一步。

歷史沿革

研發背景

航空工業的薄弱

20世紀50、60年代，中華人民共和國剛建立沒有多久，航空工業發展較慢。航空發動機作為航空工業中的尖端產品，一直是中國航空工業的難點，中國人民解放軍的戰斗機長期受制于航空發動機落后這一技術“瓶頸”。在此期間，中國航空工業也在傾力發展渦輪噴氣發動機，并在蘇聯РД—3М發動機的基礎上發展出來了渦噴-8發動機，用以配置轟-6。但正當中國航空工業傾力投入研發渦輪噴氣發動機時，國際上更先進、更經濟、更穩定的渦輪風扇發動機誕生了，并立即成了航空界的主流。經過反復權衡，中國決定開始發展更為先進的渦輪風扇發動機，然而，整個研發過程進展緩慢，20世紀60年代到80年代，相繼發展出來了渦扇-5、渦扇-6等型號發動機，但因種種原因，未投入批量生產。

彌補與西方差距

20世紀70年代，在蘇聯成為中國主要威脅的背景下，中國與美國等西方國家的外交關系得到極大改善。考慮到國內科技綜合水平低的現實情況，為盡快解決新型戰斗機的動力問題，中國選擇從英國引進“斯貝”(SPEY)發動機進行仿制。“斯貝”發動機根植于第二代噴氣式飛機技術，中國對此進行仿制耗費了近10年時間，待1980年“斯貝”的中國型號渦扇9發動機仿制成功時，西方各主要國家開始為第四代戰斗機研制新一代發動機。中國航空發動機發展與發達國家的差距進一步拉大。

研發歷程

太行發動機于1978年預研，1987年立項，歷時27年，先后經歷了立項研制、戰機適配、試飛實驗、試車定型、延遲服役等多個階段，在其立項后的第18個年頭2006年完成定型，2009年小批量裝備部隊服役，2010年后開始批量生產，大范圍裝備部隊。

立項研制

中國實行改革開放后，航空發動機的發展煥發了新的生機。80年代初，航空工業部科技委在北戴河區召開發動機專業會議，會議決定研制“昆侖”“太行”兩款新型發動機，太行發動機的技術水平和等級是最高的。1986年1月，經鄧小平同志批示，肯定了國內發動機專業對于發展渦輪風扇發動機的建議，一航動力所與兄弟單位一起，開始了新一代大推力渦扇發動機太行發動機的研制。

1991年，張恩和出任太行發動機總設計師，接過主持研制中國新一代大推力渦扇發動機的重任。

1993年，一航西航開始執行太行發動機8大部件、近550項零組件的研制生產任務。

WS-10A渦扇發動機立項后就開始了核心機的改進工作，1987年，開始進入驗證機研制階段，1993年完成。在原國防科工委和空軍的大力支持下，一航動力所克服了多重考驗，順利完成了太行發動機驗證機階段的研制工作，并以配裝解放軍新型戰斗機為目標轉入原型機研制階段。解放軍新型戰斗機為單發方案，直接用新研制的太行發動機作為新型飛機的配置動力，展開試飛實驗存在很大風險，因此，太行發動機需要經過飛行平臺進行試驗。20世紀90年代初，中國從國外引進了一批飛機直接裝備部隊。為降低配裝飛機的研制風險，總設計師張恩和提出了太行發動機以國外飛機為平臺的試飛方案，并組織所內技術力量進行了6個方面的可行性論證。1993年3月，一航動力所向當時的中國航空工業集團有限公司總公司報告，申請一架引進飛機作為飛行平臺對太行發動機進行領先試飛實驗。周密的論證和詳細的匯報使得中央軍委等上級領導對張恩和的建議有了更大的信心。

戰機適配

1995年6月7日，時任中國人民解放軍副中國人民解放軍總參謀長曹剛川傳達了中央軍委的決定，即把正在研制的太行發動機作為解放軍新型殲擊機的配置發動機，同時，也作為某型飛機的后繼動力。至此，太行發動機的命運發生重大轉折，正式被列為中國人民解放軍空軍指定殲擊機的動力裝置。

為貫徹落實國務院、中央軍委的重大決策，將太行發動機配裝被選定的飛機，必須解決一系列技術難題。從1997年開始，太行發動機進入了最艱難的研發階段——與飛機的適配。由于飛機不能大幅度地改動，適配工作都需要對發動機本身進行調整。為了滿足設計指標，研發團隊三次帶隊到空軍調研，多次更改方案。最后成功解決了加力筒體轉5度、加力點火器超限、后機匣改裝、重新安排外部管路與附件等難題。

1998年9月，在一航動力所、一航沈陽飛機工業（集團）有限公司、一航黎明的全力配合下，太行發動機的全尺寸金屬樣機制造和裝配工作如期完成，進一步證明了太行發動機可與飛機相匹配，為勝利研制奠定了堅實基礎。

試飛實驗

2001年，一架由空軍撥給試飛院所用的蘇-27戰斗機（也有觀點認為是00批04架殲-11）將一臺AL-31F發動機改裝為太行渦扇-10發動機，搭載太行渦扇-10發動機的戰機，在沈飛跑道上完成了首次試飛實驗。

2002年，00批13號殲-11改裝兩臺太行發動機進行科研試飛。

2004年，太行發動機的飛行試驗出現問題。7月1日，中國航空工業集團有限公司沈陽發動機設計研究所(606所)召開定型考核大會，但在7月20日展開的考核試飛中，太行發動機再次出現因機械故障而引起的左發突停問題，定型考核以失敗告終。因此，中國不得不繼續向俄羅斯采購AL-31F/FN發動機用于殲-10戰斗機和殲-11的生產，而計劃使用太行發動機的殲-11B，其原型機也不得不使用AL-31F發動機進行試飛工作。為了盡快查明故障原因，空軍和中國航空工業第一集團公司的專家、領導組成故障分析組。研發團隊通過分解檢查發動機，查出發動機軸承收油環出現故障。一航動力所與行業內外的專家共同制定排故方案，先后完成17份故障計算、研究、分析報告。從2004年8月至12月，發動機經過了改進設計、加工零件和試驗驗證，并進行了排故措施驗證評審，排故措施落實后，重新裝配，恢復生產。

試車定型

2005年3月6日，606所再次召開了太行發動機設計定型工作動員誓師簽字大會，全所人員簽字誓師。11月10日，太行發動機迎來了設計定型前的最后一道難關——長久初始壽命試車，從慢車、加力再到慢車狀態，發動機試車狀態良好，各項參數穩定。4天之后，11月14日，太行發動機完成了型號規定的全部試驗和試飛考驗，拿到了飛向藍天的通行證。同年12月28日，太行發動機順利通過中國一航沈陽發動機設計研究所的設計定型審查。

2006年3月24日，中國推重比8的太行渦扇-10發動機正式定型。

延遲服役

太行渦扇-10發動機定型后，由于頻繁發生故障，并沒有快速裝備部隊。2007年1月，配裝WS–10“太行”發動機的國產殲-11B 重型戰斗機順利完成定型審查，標志著中國在自主研制航空發動機方面實現了重要突破。

2008年，太行發動機定型三年之際，其質量仍然不穩定，進入空1師服役的殲-11B仍然裝備的是AL-31F。太行發動機的質量問題嚴重影響了解放軍空軍部隊的換裝進程。同年，殲-11B0004號原型機的進氣道復合材料調節板在試飛中出現事故，使得殲-11B飛機改裝太行發動機的進程進一步被放緩。

2009年，太行發動機仍然處于排除故障階段。同年年初，網絡上流傳出來的照片顯示，一部分已經生產出來的殲-11B和殲-11BS飛機，因無發動機可用而停在沈陽飛機工業（集團）有限公司停機坪上，這一令人尷尬的現象直到2011年左右才徹底消失。

裝備歷程

2009年12月，網絡上出現了一張換發太行發動機殲-11B飛行的照片，標志著太行發動機的故障排除工作取得了成效，太行發動機已經可以小批量裝備部隊試用。

2010年初，首批換裝太行發動機的殲-11B開始裝備沈空航空兵某殲擊機團。同年5月，使用太行渦扇-10發動機完成試驗試飛工作的殲-11BS完成設計定型，投入批量生產，裝備部隊。

2011年11月，使用太行渦扇-10系列發動機的殲-16重型戰斗轟炸機順利完成了首飛。

在太行發動機設計定型后的第六年，隨著廠家根據部隊實際訓練要求所做的改進和部隊使用維護經驗的增加，解放軍更多新機型也能夠放心地用“中國心”去飛。

截至2015年底，沈陽410廠大約已向海軍、空軍交付400余臺太行渦扇-10發動機，被用于殲-11B、殲-11D、殲-16等機型，裝備了不少于5個航空團。

結構設計

總體結構設計

太行渦扇-10發動機的技術源頭是，以通用電氣F101的核心機為基礎研制的民用發動機——CFM-56發動機。在此基礎上，又借鑒了俄羅斯AL-31F的控制技術。太行渦扇-10發動機采用了“3級風扇+9級高壓壓氣機+1級高壓渦輪+2級低壓渦輪”的設計方案，跟F110一致。發動機采用五個支點支承，全機有三個主要的承力框架，分別是進氣機匣、中介機匣和渦輪后機匣，中介機匣的制造首次采用鈦合金整體鑄造工藝，機厘上布置了安裝節和齒輪箱等安裝點。而在進氣機匣上首次采用了超塑成型擴散連接帶可變彎度導向葉片，使得進氣機匣的重量只有34.5公斤，有效降低發動機的整體重量，這對于提高飛機的性能具有重要意義。

太行發動機采用了帶進氣可變彎度導向葉片的三級風扇，多級靜子可調的壓氣機，帶有復合冷卻技術葉片的高壓渦輪，彎-扭組合氣動設計的低壓渦輪，平行進氣、分區分壓供油的加力燃燒室，全程無級可調收斂——擴散式噴口，以及高、低壓轉子轉向相反的設計。太行渦扇-10發動機的高溫升主燃燒室的結構緊湊，燃燒效率高，分布品質好。對比俄羅斯的AL-31FN-M1發動機，兩者的加力推力都在13.5噸左右，不過太行發動機的涵道比更高，大約接近美國F-110發動機0.76的涵道比，而俄羅斯的AL-31FN-M1發動機的涵道比只有不到0.6。太行發動機的燃調系統在設計上充分借鑒了國外的控制設計經驗，采用機械液壓-模擬電子混合式，確保了發動機在飛行包線內運轉的穩定可靠和迅速準確。

子系統設計

風扇

太行發動機采用了全新研制的三級高性能風扇，在原型機嚴格的設計要求下，其風扇壓比要比原型機高，同時必須要保持原型機的大喘振裕度和高效率。研發團隊為了解決喘振裕度問題一共設計了8套方案，在大量實驗之下，太行發動機的定型方案的喘振裕度達到了AL-31四級風扇的水平。

風扇的主要制作材料是鈦合金(TC4)，鈦合金可提高太行發動機渦扇葉片的耐高溫能力，允許提高發動機進氣口溫度，增加發動機推力。鈦合金的密度相較于基耐高溫合金更低，可以大大減輕發動機的重量，從而極大提高了發動機的推重比。風扇首次采用了帶可變彎度導向葉片、超塑成型擴散連接的進氣機匣，這是中國軍用發動機制造技術的全新突破。此外，太行發動機的前兩級風扇上，還首次采用了一種具有等強度、低損失、流線型型面阻尼凸肩的結構設計，這種變厚度設計優于等厚度的凸肩設計。

606所研制的空心風扇葉片，借鑒了國際上先進的氣膜冷卻技術，大膽采用復合氣冷空心渦輪葉片。

外涵機匣

發動機外涵機匣的材料，經歷了從鈦合金化銑到復合材料的一個過程。太行發動機的外涵機匣使用的是具有四代機特征的復合材料，這是國外第四代發動機技術在中國航空發動機上的第一次應用。這種機匣的成本相較于傳統鈦機匣降低28%，重量可減輕23%，同時強度和剛度更高，疲勞壽命更長，更耐腐蝕。機匣主體機構分為兩段，前機匣為兩半對稱形，兩端還有鈦合金安裝邊，后段則是較為先進的全復合材料帶翻邊的整體結構。太行發動機外涵機匣復合材料的研制工作始于1995年，當時北京航空材料研究所在設計中，采用了新研制的碳纖維增強熱固性聚酰亞胺樹脂基復材。

壓氣機

太行發動機的高壓壓氣機從CFM56的高壓壓氣機中遷移而來，這種壓氣機本身直接來源于是F110發動機，可靠度較高，但太行發動機總壓比大于32，導致壓氣機出口處溫度過高，發動機要達到理想的性能，要比同類F100和AL-31這樣的發動機渦輪前溫度高50-70度。壓氣機主要用材有TC4鈦合金、GH4169鎳基合金等。

燃燒室

太行發動機的主燃燒室由機匣、環形火焰筒、燃油空氣霧化裝置等系統組成。由于發動機的總增壓比高，燃燒室進口總溫達860 K（開爾文），出口溫度達1700 K（開爾文），這對火焰筒的結構材料、冷卻設計帶來極大的挑戰。研發團隊為解決這一問題，將固溶強化型鈷基高溫合金作為火焰筒的主要材料，同時，在火焰筒的內、外環，頭部都設計了冷卻氣膜小孔，以及在火焰筒內部的壁面上氣膜槽。燃燒室機匣的制作材料是GH14169合金，進口擴壓器采用了無余量整體精密鑄造成型，內部有多達70片的導流葉片，經磨粒流拋光處理，真空電子束焊接工藝將機匣的各組件焊成一個整體。燃料空氣霧化裝置由20個雙油路離心噴嘴和20個雙級渦流器組成，燃油霧化性能好，在較寬的工作范圍內具有很的燃燒效率。

渦輪

太行發動機的低壓渦輪采用復合傾斜設計，將渦輪葉片沿軸向與徑向都做成彎曲的形狀，這種設計可以減少端壁面損失，提高渦輪的效率。貴州新藝機械廠(170)承擔了葉片的制造任務，克服了渦輪葉片工作溫度高的難題，其生產的三聯精鑄復合傾斜葉片效率達到了國際水平。此外，太行發動機的高、低壓渦輪采用了國際上新技術——對轉結構設計。將高、低壓渦輪設計成對轉結構有助于提高發動機的推重比、降低耗油率并提升飛機的綜合性能。

尾噴口

太行發動機的尾噴口采用全程無級可調收斂擴散噴口設計，尚屬國內首次。同時，太行渦扇-10也有二元向量噴管的改進型號，二元矢量發動機尾的噴管可以使戰斗機在俯仰和偏航方向偏轉方向上產生垂直于飛機軸線附加力矩，因而使飛機具有推力矢量控制能力，大幅提升戰斗機的機動能力。

電控系統

發動機的電控系統一直以來都是判斷一款發動機先進與否的重要技術指標，從20世紀90年代以來，中國經過10多年的科研攻關基本解決了發動機電控系統的全部技術難題。2002年，中國一架殲-8II驗證機的左發動機上換上了FADEC（全權限數字式電子控制系統）進行試飛。雖然FADEC是針對渦噴發動機研制的，但是其技術積累為FADEC應用到渦輪風扇發動機發動機上奠定了技術基礎。在第十個五年計劃末期，中國大、中推力渦扇型FADEC系統樣機已進行了地面臺架試驗，2010年FADEC系統裝上了太行發動機進行了試飛。

FADEC系統由感受航空發動機工作狀態和環境信息的傳感器子系統、對信息進行邏輯判斷和控制運算的控制計算機子系統、把計算結果施加給航空發動機的控制裝置，以及在它們之間傳遞信息的機械、電纜和管路等組成。控制計算機子系統根據發動機工作過程的轉速、溫度、壓力等參數和飛機飛行高度、速度，發動機進口溫度、駕駛員指令等外部條件，以及控制系統內部條件，如溫度、壓力、位移等的變化，通過控制律計算，產生控制信號，經過電子控制器輸出處理電路，輸出給液壓機械裝置，將電信號轉換為液壓信號，驅動相應作動器，以改變燃油流量、導葉角度、放氣開度等，進而來控制發動機運轉。

FADEC系統應用到太行發動機上，可以從發動機上的傳感器中獲取數據，對發動機進行一系列的復雜控制，如改變噴口面積、監控發動機狀態、診斷故障等等，大大提高飛機的飛行性能。

性能參數

系列型號

依據裝備對象的不同，太行渦扇-10系列發動機先后的型號有，渦扇-10、渦扇-10A、渦扇-10B、渦扇-10C、渦扇-10D等型號。

渦扇-10A：太行渦扇-10A發動機是渦扇-10的發展型號，主要裝備于殲-11B戰斗機。渦扇-10A最大加力推力接近13.5噸，中間推力接近8.6噸。渦扇-10A發動機核心機技術，是法國CFM56核心機技術與俄羅斯AL-31F的核心機技術相結合的產物。渦扇-10A發動機的整體性能接近美國F110-GE-129IPE發動機。

二元矢量版太行發動機：2022年中國國際航空航天博覽會上，一款帶二元矢量噴管的太行發動機在展臺公開亮相，引發熱議。二元矢量噴管被認為是第五代戰斗機的重要特征之一，相對于三元矢量發動機，二元矢量發動機的特點是隱身性能更好，可提高戰斗機尾部的隱身性能，美國軍隊 F-22戰斗機所配置的F119發動機就采用了二元矢量噴管設計。軍事專家張學峰認為，從中國公開展示采用三元矢量發動機的殲-10戰斗機，到展示二元矢量發動機，表明中國矢量發動機技術取得了進步，正在探索不同方案，根據自身需求進行選擇。

總設計師

中國航空工業第一集團公司沈陽發動機設計研究所(一航動力所)為“太行”發動機總設計師單位，一航黎明、一航西航等單位為主承制單位，太行發動機的總設計師是張恩和。

張恩和于1964年畢業于哈爾濱工業大學發動機設計專業，畢業后于中國航發動力所從事航空發動機設計工作。20世紀60年代到70年代末，張恩和在發動機總體室擔任結構組組長，先后參與了多個發動機型號的總體設計。1987年，張恩和擔任太行發動機行政副總指揮，1991年底任太行發動機總設計師。在張恩和的組織下，太行發動機研制攻克多項重大關鍵技術，突破了渦輪風扇發動機高低壓部件、主機和加力、整機和系統的匹配技術。

張恩和于2006年被授予中國“杰出專業技術人才”稱號，榮獲中國“國際勞動節”勞動獎章。2007年，太行發動機這一技術成果獲國防科工委科技進步特等獎，2009年，太行發動機獲得國家科技進步特等獎。

總體評價

太行發動機總設計師張恩和表示，太行山發動機瞄準國際航空發動機先進技術和高性能核心機，在中國自主研制先進航空發動機的道路上實現了歷史性的跨躍，實現了由中等推力發動機到大推力發動機的跨越、實現了由第二代發動機到第三代發動機的跨越。這為中航集團發動機自主發展道路以及實現中國第四代戰斗機動力裝置，提供了保障，解決了長期困擾中國航空技術發展的發動機“瓶頸”問題，對加速解放軍航空武器裝備跨越式發展具有十分重要的意義。

中國航空發動機領域知名專家陳懋章院士表示，太行發動機推重比達到8，已處于世界先進水平。雖然與美國F119發動機還存在一定差距，但是發動機的研制是一個不斷改進的過程，其從設計定型到成熟都需要十幾二十年甚至更長，太行正在穩步前進。

《新華網》認為，中國航空發動機的發展經歷了一個路藍縷的過程，在渦噴、渦輪風扇發動機研制陷入技術瓶頸之際，太行渦扇-10研發成功，讓中國有了第一個具有自主知識產權的高性能、大推力、加力式渦輪風扇發動機，填補了國產先進渦扇發動機的空白。

參考資料 >

China exhibits fighter jet engine with 2D thrust vectoring control nozzle.環球時報.2023-08-08

國產渦扇10航發研制歷時40年如何從"不太行"到還行.新浪軍事.2023-08-04

國產太行航空發動機研制經過18年艱苦歷程.新浪網.2023-08-08

中國最先進航空發動機，距離美國有多遠?專家:渦扇-19是關鍵.澎湃新聞.2023-08-06

消息稱改進型太行發動機試飛將裝備殲16運20.新華網.2023-08-06

國產渦扇10航發研制歷時40年如何從"不太行"到還行.新浪軍事.2023-08-07

太行發動機13年“心”路歷程.手機環球網.2023-08-04

“太行”發動機亮相新戰機有了“中國心”.鳳凰網.2023-08-07

一位黨員專家的報國歷程(上).央視網.2023-08-08