原標題：美國F135發動機再創歷史，中國不甘落後加緊研發可秒殺殲20的五代機
近日，美國航空工業巨頭普拉特·惠特尼公司宣布，為F-35戰機配套的F135渦扇噴氣式發動機增推計劃取得了實質性進展。經過兩年的努力，普拉特·惠特尼公司成功實現了第一階段的目標，將F135渦扇噴氣式發動機的最大加力推力由191.27千牛提升至204.12千牛——這是世界航空史上第一次出現最大加力推力超越200千牛的戰鬥機用渦扇噴氣式發動機，具有里程碑式的意義。
更為驚人的是，普拉特·惠特尼公司的第二階段目標，其計劃在204.12千牛的基礎上繼續增推5~6%。以增推6%計算，F135渦扇發動機的第二階段改進將達到216.37千牛的最大加力推力。而普拉特·惠特尼公司的終極目標則更為遠大，那便是在F135渦扇發動機不斷改進的基礎之上，為將來的美國空軍的下一代戰鬥機（或者更為準確的稱為「空中作戰系統」）研製真正具有劃時代意義的第五代軍用噴氣式發動機。
普拉特·惠特尼公司不斷改進的這款發動機可以說是很厲害了，與此同時，中國也在加緊研究下一代戰鬥機，可以秒殺殲20，現在就讓我們具體的來看一看。
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與戰後噴氣式戰鬥機的發展歷程一樣，戰鬥機用噴氣式發動機的發展也經歷了四個階段（國標四代劃分法）。從早期的第一代噴氣式發動機J57、AL-7F到第二代J79、J85、M53和R29，到第三代F100、F110、AL-31F、RD33以及EJ200、M88，再到目前最先進的F119、F135等型號，可以說無論每一代的技術標準和特徵如何變化，增加推力都是一個亘古不變的主題。
增加噴氣式發動機推力的基本原則，就是儘可能增大單位時間內發動機的進氣流量、更好地利用燃料燃燒後產生的熱量，並對發動機各個部分進行更為有效地控制。從這三個方面出發，那麼就產生了增加噴氣式發動機推力的三個基本途徑：
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首先，需要增加發動機進口圓截面的直徑，進而增加發動機進口面積。發動機進口面積越大，單位時間內吸入的空氣也就越多，產生的推力自然也就越大。而對於目前世界各國先進戰鬥機普遍採用的渦扇噴氣式發動機來說，涵道比也在一定程度上決定了單位推力（發動機推力與進氣流量質量的比值）的大小。為了儘可能提高單位推力，就要降低涵道比，從而增加風扇壓比。此外，增加風扇與壓氣機的總壓比和每一級的壓比，也有利於增加發動機推力。
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其次，在燃料熱能利用率上，一方面要儘可能提升渦輪進口溫度，另一方面則要對燃燒室以及加力燃燒室的結構設計進行改進，優化噴油系統的設計，等等。
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再者，噴氣式發動機控制系統也要進行不斷地升級和改進——從最初的機械液壓式到模擬式電子控制系統，再到目前最先進的由計算機負責的全權限多通道數字式電子控制系統，其效率已經呈幾何數量級的提高。
雖然方法和原理都是通行的，但是當噴氣式發動機發展到第三代以及第四代時，增推技術已經是越來越難以攻關了。事實上，噴氣式發動機增推技術除了結構設計的優化以外，更多的則是依靠新製造加工工藝以及新材料的出現才能有所突破。其中，最為典型的當屬渦輪盤以及葉片材料、加工工藝的難關。
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美國F-135發動機增推的實現，與其在基礎科學與研究領域長時間的積累緊密相關。
提升渦輪進口溫度是增加噴氣式發動機推力最為直接和有效的辦法，比如第三代噴氣式發動機M88的渦輪進口溫度已經達到1850K，而第四代噴氣式發動機F119的渦輪進口溫度更是高達1973K。這麼高的溫度實際上已經達到了當今渦輪盤以及葉片所用的耐高溫材料的極限。未來，第五代噴氣式發動機的渦輪進口溫度預計將突破2000K大關。如果無法研製出能夠達到這一要求的耐高溫材料，那麼第五代噴氣式發動機也只能是一個空談。
目前，世界上正在研究和使用的噴氣式發動機耐高溫材料包括高溫合金、鈦合金、金屬間化合物、難熔金屬材料、金屬陶瓷材料和復合材料等。這些耐高溫材料的各種元素配比組成、製作工藝以及成本、耐用性和可靠性等等，都需要長時間以及大量人力、物力和財力的攻關試驗。而且，試製出成品器件之後，還要安裝在噴氣式發動機上進行長時間的考核試車，考察其性能。如果一個國家的航空工業沒有及其強大的技術儲備、人才隊伍、配套試驗設施以及雄厚的財力支撐，很難想像能夠突破這一難關。而當今世界上真正具備這一實力的，也只有美國。其他幾個航空工業大國，如俄羅斯、中國、英國和法國等，都存在或多或少的短板和軟肋。
除了增加噴氣式發動機的最大推力這一主要目標，其實增推技術還包括了很多更為廣泛的內容，比如：
減小噴氣式發動機的尺寸和重量、降低各種推力狀態下的耗油率、延長發動機全周期使用壽命以及提高發動機工作可靠性等諸多方面。
這一點是很好理解的，如果噴氣式發動機在增加推力的同時，全重也大大增加、耗油率飆升、壽命和可靠性大幅下降，那麼所帶來的性能損失將大大超過增推帶來的性能提升。而且，這樣的噴氣式發動機，戰鬥機研發單位也完全不可能接受。
美國航空工業之所以能夠研製出一代又一代性能非常出色的噴氣式發動機，最主要的原因就在於能夠更好的把握推力、尺寸和重量、耗油率、壽命以及可靠性等幾個方面的平衡。因此，美國才可能長期占據世界航空發動機領頭羊的位置。
從目前美國普拉特·惠特尼公司在F135渦扇噴氣式發動機增推項目上所取得的進展來看，在第一階段最大加力推力突破200千牛的同時，耗油率竟然能夠降低5～6％。而在第二階段，F135渦扇噴氣式發動機的耗油率將再降低5％。此外，由於採用了先進的模塊化設計，已經交付的F135渦扇噴氣式發動機通過更換相應的模塊，就可以得到與新生產的改進型發動機相同的性能提升。這也就意味著目前幾乎所有出廠和服役的各型F-35戰機都將很容易獲得更為出色的飛行性能以及更遠的航程。
目前看來，美國已經在第四代噴氣式發動機改進上取得了極為傲人的突破性進展，並且正在從容不迫地將發展重心轉移到第五代上。
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在世界各國航空裝備製造競爭越來越激烈的情況下，中國也在不斷的提升，研發更多的新技術。殲20總師楊偉在2017年就對五代機做出過正面回應：
在未來的世界航空裝備製造業格局中，是對手根據我們的裝備來調整自身裝備發展目標，而不是相反。我們會不停止地發展新的裝備，這是毫無疑義的。殲20隻是走向「中國製造2025」途中完成的一個小目標。我們現在正處於新技術誕生的前夜，它的出現將為世界航空武器的研發提供新的支撐，而我們或許就是這些技術的擁有者。
正在批量生產的殲20
五代機的關鍵指標就是要能秒殺以殲20、F35為代表的四代機的戰力，具備更遠的航程與作戰半徑，更加隱身的機體、以及不依賴雷達的被動探測能力、基於人工智慧的操控系統、不僅具備強悍的飛彈攻擊力，更擁有可以單獨發起電子戰攻擊的能力。而這些功能的開發需要強大的子系統支持，這也是楊偉總師所說的：新一代戰鬥機需要跨代技術的推動，這些跨代技術就是新的材料、新的探測方式、新的作戰武器、新的發動機。
我國正在測試中的爆震脈衝發動機
羅伯特·米切爾森是美國業內著名的無人機工程師，他說中國人非常善於把不可能變為可能。羅伯特·米切爾森在一次中國無人機大賽上擔任國際評委，他驚訝地發現，中國南京航空航天大學的參賽無人機，應用了高壓等離子技術，可以吸收和反射雷達波，達到隱身飛行的性能，而這一技術在美國都還是空白。
高壓等離子體隱身正是第五代戰鬥機追求極致隱身效果的理想技術，因為這一技術不再受制於稜角分明的四代機隱身外形，可以更加符合空氣氣動原理。而這已經是2013年的事情。
五代機飛翼布局進一步降低雷達反射面積
未來的第五代戰機甚至有可能取消傳統雷達。取而代之的將是以中國率先突破的量子技術為基礎研發的量子雷達。早在2016年中國電科14所就研製成功了探測距離達100公里的地面量子雷達。量子雷達是基於光子糾纏原理，任何物體接收到光子信號後都會產生擾動，所以不論當下的隱身飛機再怎麼改變氣動外形也是無濟於事。
殲20即將形成整建製作戰能力
第五代戰鬥機還將有一個顯著的特徵就是智能化水平更高，高水平的智能化系統，牽扯到另一個話題，就是五代機是無人還是有人，殲20總師楊偉是這樣說的：
人機混合智能化在一定時期肯定會起到更好的效果。也就是說我們不必糾結有人還是無人，智能化結合人工在高危複雜的空戰環境中將能產生1+1大於2的效果。
目前中國已經成為世界人工智慧AI科研人員最密集的國家，有460萬剛剛畢業於科工專業的研究生，這對比美國有著絕對的優勢，同時中國的AI應用市場也是全球最大，巨大需求將會促使這場國際AI競賽的勝利女神向中國招手。而這些科研成果很容易被轉化成武器裝備上的戰鬥力。
本文綜合自：澎湃新聞、巔峰高地