新材料助力WS-15发动机性能跃升，中国航发迎来新突破

新材料助力WS-15发动机性能跃升，中国航发迎来新突破

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https://new.qq.com/rain/a/20241031A052B600

2.

https://new.qq.com/rain/a/20241215A04WF700

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https://baike.baidu.com/item/%E6%B6%A1%E6%89%87-15/4500541

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https://new.qq.com/rain/a/20240910A04ALA00

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http://dechenst.com/nd.jsp?id=27

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https://fhclxb.buaa.edu.cn/cn/article/id/7b0a338e-7577-472d-a2aa-4cc1b0505b91

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https://m.toutiao.com/article/7359487416563925516/

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https://www.autohome.com.cn/ask/7030902.html

近日，中国航空工业集团发布的一张照片引发广泛关注：照片中，歼-20战斗机的发动机尾喷口清晰可见，这标志着国产WS-15发动机已开始批量生产并装备部队。作为我国自主研发的第五代战斗机发动机，WS-15的量产不仅填补了我国在高性能航空发动机领域的空白，更标志着我国航空工业迈入新纪元。

WS-15发动机，代号“峨眉”，是专为第五代战斗机设计的高性能涡扇发动机。其主要性能参数令人瞩目：最大加力推力16186.5daN、中间推力10522daN、推重比8.86，最高推力可达18.5吨。这些指标已接近美俄顶尖发动机水平，展现出我国在航空发动机领域的重大突破。

然而，WS-15并非完美无缺。目前，其耐用性约为2000小时，仅为美国F135发动机的一半。涡轮前温度达到1850K，也略低于F119的1977K。这些差距表明，我国在发动机材料科学领域仍需持续发力。

为解决WS-15存在的问题，科研人员将目光投向了新材料技术。其中，第三代单晶高温合金叶片和陶瓷基复合材料涂层成为研究重点。

单晶高温合金叶片是提高涡轮叶片承温能力的关键。涡轮叶片作为发动机中工作条件最恶劣的部件，需要承受高温燃气冲刷、温度交变以及高转速下的离心力作用。单晶高温合金具有优异的高温强度、良好的抗氧化和抗热腐蚀性能，能够显著提升发动机的推重比。相关研究显示，涡轮进口温度每提高100℃，航空发动机的推重比能够提高10%左右。当前，最先进的单晶高温合金已能使涡轮叶片承温能力达到1000℃以上。

陶瓷基复合材料（CMCs）则为发动机性能提升提供了新的可能。这种材料继承了陶瓷材料耐高温、抗腐蚀的优点，同时克服了陶瓷材料的脆性，具有更低的密度和更优的高温持久强度。欧美发达国家自20世纪80年代起，经过上百万小时的测试与验证，已证明CMCs在航空发动机热端部件上的革命性优势。目前，法国SAFRAN公司的CMCs混合器和中心体、美国GE公司的CMCs涡轮外环等部件已进入实际应用阶段。

随着新材料技术的不断发展，WS-15发动机的性能有望得到进一步提升。第三代单晶高温合金叶片的应用将显著提高涡轮叶片的承温能力，延长发动机的使用寿命。陶瓷基复合材料涂层则能为发动机提供更好的高温保护，降低冷却需求，从而提升整体效率。

可以预见，随着这些新材料技术的成熟和应用，WS-15发动机的耐用性将从目前的2000小时提升至4000小时甚至更长，涡轮前温度也将突破现有极限。这不仅将使WS-15在性能上全面赶超F119和F135等西方先进发动机，更将为我国下一代战斗机、战略轰炸机和无人驾驶战斗飞行器提供更强大的动力支持。

从“追赶”到“领跑”，中国航空发动机产业正站在新的历史起点上。WS-15发动机的新材料技术突破，不仅将推动我国军事航空力量的跨越式发展，更为我国在新一轮科技革命和产业变革中赢得主动权奠定了坚实基础。