我國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)究竟是落后在哪里?目前我國(guó)軍事技術(shù)、科技水平都在高速的發(fā)展,為何航空發(fā)動(dòng)機(jī)卻一直受制于人,我們不足在哪里?為何會(huì)有這些不足?:我國(guó)
我國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)并不落后。說(shuō)起航空發(fā)動(dòng)機(jī)是否先進(jìn),指標(biāo)上主要看推力和壽命,而硬件上主要看材料和機(jī)械設(shè)計(jì)了。我國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)屬于推力足夠,壽命不足,機(jī)械設(shè)計(jì)沒(méi)有問(wèn)題,但是材料有問(wèn)題的階段,要說(shuō)落后,也沒(méi)什么好落后的,因?yàn)榧夹g(shù)都有,就差量產(chǎn)化。
圖為裝備雙發(fā)太行發(fā)動(dòng)機(jī)的殲16戰(zhàn)斗機(jī)。我國(guó)的大推力發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)堪用,占據(jù)世界第二梯隊(duì)領(lǐng)先水平。
舉個(gè)簡(jiǎn)單的例子,日本的XF5-1航空發(fā)動(dòng)機(jī),這是日本專門為心神戰(zhàn)斗機(jī)研發(fā)的新型發(fā)動(dòng)機(jī),渦輪前溫度高達(dá)1800攝氏度,如此堪稱世界頂尖的渦輪前溫度體現(xiàn)出日本在材料技術(shù)上的發(fā)達(dá),但是全機(jī)的推重比卻并不高,裸機(jī)只有8,而且全機(jī)的推力加上加力也才5噸。
圖為日本最先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī),也就是XF5-1,推力僅5噸,是一款設(shè)計(jì)極其低能的發(fā)動(dòng)機(jī)。
因此,推力小,推比低的XF5-1發(fā)動(dòng)機(jī)堪稱是一款小推力發(fā)動(dòng)機(jī),連中等推力都?jí)虿恢,而且整體技術(shù)并不先進(jìn)。為什么日本會(huì)這樣,因?yàn)樗麄兊墓I(yè)基礎(chǔ)薄弱,航空發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)設(shè)計(jì)落后,導(dǎo)致了材料好的同時(shí),整機(jī)卻很差。
圖為我國(guó)太行WS10A發(fā)動(dòng)機(jī)的裸機(jī)展示。
我國(guó)恰恰相反,我國(guó)的太行發(fā)動(dòng)機(jī),WS10B型已經(jīng)有14噸的推力,也就比美國(guó)給F22戰(zhàn)斗機(jī)裝備的F119發(fā)動(dòng)機(jī)推力小1噸多,屬于大推力發(fā)動(dòng)機(jī),但是他的壽命卻只有2000小時(shí)不到,而且渦輪前溫度并不高,WS10原型機(jī)的渦輪前溫度僅僅1747K,就算是改進(jìn)型WS10B也不會(huì)達(dá)到1800攝氏度的,這是我國(guó)給發(fā)動(dòng)機(jī)使用的材料不好導(dǎo)致的,但是我國(guó)并不缺乏單晶材料和單晶粉末盤等技術(shù),只是我國(guó)一直缺一種材料:錸。
圖為美國(guó)F119發(fā)動(dòng)機(jī)在測(cè)試,他的大推力來(lái)自于堆錸。
要說(shuō)起這個(gè)錸,在世界上可是比黃金貴多了,我國(guó)一年的產(chǎn)量才100多噸,而且基本要供應(yīng)到工業(yè)和經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)發(fā)展之中,很少用到軍用上,就算是進(jìn)口,全球每年在國(guó)際市場(chǎng)上流通的錸也才百噸左右,我國(guó)能夠買到其中的幾十噸,占據(jù)一小半。但是我國(guó)是世界第二大經(jīng)濟(jì)體,一切以經(jīng)濟(jì)為中心,所以軍事這些年在材料用料上必須讓步,說(shuō)簡(jiǎn)單點(diǎn),美國(guó)和歐洲等國(guó)在發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤上使用的錸含量,比我國(guó)能高出快1半。
圖為生產(chǎn)線上的俄羅斯AL31F發(fā)動(dòng)機(jī)。
錸是決定發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪前溫度高低的主要決定性因素,沒(méi)有大量的錸就只能從其他方面想辦法,我國(guó)不但研發(fā)了其他材料添加出來(lái)的耐高溫渦輪盤,而且還研發(fā)出空心葉片、葉片耐高溫貼膜等技術(shù),但是這也只是另辟蹊徑,就目前人類的科技水平看,沒(méi)有錸就不能解決根本問(wèn)題。
圖為裝備太行發(fā)動(dòng)機(jī)的殲16戰(zhàn)斗機(jī)。
不過(guò),未來(lái)我國(guó)新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)就不會(huì)存在這些問(wèn)題了,拿渦扇15來(lái)說(shuō),他肯定具備先進(jìn)的技術(shù)設(shè)計(jì)和材料,因?yàn)槲覈?guó)現(xiàn)在也富裕了,雖然錸依然很難獲取,但是面對(duì)美國(guó)已經(jīng)研發(fā)出18噸推力發(fā)動(dòng)機(jī)F135的情況,我國(guó)也一定會(huì)不惜代價(jià)給渦扇15加錸,這樣發(fā)動(dòng)機(jī)的耐高溫進(jìn)一步提高,推力和壽命也會(huì)水漲船高,可以說(shuō)我國(guó)一切技術(shù)都已經(jīng)具備了,就差拿出頂尖產(chǎn)品了,就讓我們耐心等待渦扇15的誕生吧。
中國(guó)航發(fā)究竟落后在哪?落后美國(guó)30年,并不是缺乏尖端人才的問(wèn)題
近年來(lái),隨著中國(guó)航空工業(yè)的不斷發(fā)展和進(jìn)步,其綜合實(shí)力已經(jīng)得到了大幅度的提升,已經(jīng)完全能夠獨(dú)立研制并制造包括戰(zhàn)斗機(jī)、轟炸機(jī)、運(yùn)輸機(jī)、大型客機(jī)、高性能直升飛機(jī)等在內(nèi)的先進(jìn)飛機(jī)。其中具有代表性的分別為殲-20、轟-6系列轟炸機(jī)、運(yùn)-20運(yùn)輸機(jī)、C-919大型客機(jī)和直-20直升機(jī)等等。反觀全世界,能夠獨(dú)立研制這么多飛機(jī)的國(guó)家中,全球現(xiàn)在只有中美俄能夠做到。
為此,絕大多數(shù)人認(rèn)為中國(guó)航空工業(yè)已經(jīng)達(dá)到世界一流水平,同美俄在同一水平線上。不過(guò)有一點(diǎn)很遺憾的是,我國(guó)雖然能夠獨(dú)立研制世界一流的飛機(jī),但在這些飛機(jī)中,無(wú)一例外地都采用了外國(guó)“心”(航空發(fā)動(dòng)機(jī))。包括殲-20第一批生產(chǎn)采用了俄制的AL-31發(fā)動(dòng)機(jī),雖然渦扇-10B已經(jīng)開(kāi)始裝備空軍使用,但短期內(nèi)依舊無(wú)法全面替換,正在研制的渦扇-15可能也還有很長(zhǎng)的路要走,而且渦扇-10B的水平僅僅達(dá)到了美軍90年裝備的F110發(fā)動(dòng)機(jī)相當(dāng),整體落后30年以上。
轟-6系列轟炸和運(yùn)-20采用的同樣不是國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī),而是采用俄羅斯的D-30KP2渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),在大型飛機(jī)使用的發(fā)動(dòng)機(jī)上,我國(guó)還完全處于空白狀態(tài),即使是D-30KP2發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)產(chǎn)版本渦扇-18,要想仿制成功依然需要很長(zhǎng)的路要走。C-919大型客機(jī)在發(fā)動(dòng)機(jī)上同樣采用外國(guó)的發(fā)動(dòng)機(jī),使用CFM公司研發(fā)的LEAP-X1C發(fā)動(dòng)機(jī)為動(dòng)力來(lái)源,國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)目前還在研制過(guò)程中。
所以,從幾款主要的機(jī)型上來(lái)看,我國(guó)雖然實(shí)現(xiàn)了獨(dú)立自主設(shè)計(jì)和研制,但在發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域還無(wú)法擺脫外界的依賴,而且還有很長(zhǎng)的路要走。那中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展為何會(huì)如此落后呢?又究竟落后在哪呢?造成我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)落后最主要的原因就是投入不夠。研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)長(zhǎng)期積累,持續(xù)投入,且難以見(jiàn)到成功的過(guò)程,過(guò)去我國(guó)航空工業(yè)領(lǐng)域的投入有限,并且需要盡快拿出成果,加上過(guò)去的中國(guó)航空工業(yè)相對(duì)薄弱,立項(xiàng)研制一款飛機(jī)資金會(huì)被大量分散,最后留給研制發(fā)動(dòng)機(jī)的錢就不多了。
就拿殲-10來(lái)說(shuō),殲-10立項(xiàng)之初,渦扇-10發(fā)動(dòng)機(jī)就已經(jīng)開(kāi)始研制,是專門為殲10配套研制的,它的研制開(kāi)始于上世紀(jì)80年代,至今已有近40年代,然而殲-10都服役10多年了,還沒(méi)有完全換裝國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī),渦扇-10B也僅僅裝備了一部分,絕大多數(shù)飛機(jī)還裝備俄制發(fā)動(dòng)機(jī),此時(shí)美國(guó)的第四代航空發(fā)動(dòng)機(jī)F-119和F-135都裝備很多年了。
我們?cè)賮?lái)對(duì)比一組數(shù)據(jù),當(dāng)年殲-10項(xiàng)目一共花費(fèi)大約為40億元人民幣,而在發(fā)動(dòng)機(jī)上的投入只有幾千萬(wàn),沒(méi)錢研制速度慢,落后是肯定的。而美國(guó)在研制F100渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí),花掉了中國(guó)1987年軍費(fèi)的1.5倍,F(xiàn)100發(fā)動(dòng)機(jī)的研制開(kāi)始于1970年3月,1974年11月,F(xiàn)100-PW-100型交付空軍,歷時(shí)4年零8個(gè)月實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)定型交付,被廣泛裝備在F-15和F-16等戰(zhàn)機(jī)上,該發(fā)動(dòng)機(jī)的研制總費(fèi)用為4.57億美元。
但這時(shí)候的F-100發(fā)動(dòng)機(jī)并不成熟,直到1986年F100-PW-220投入使用,才解決了不可靠的問(wèn)題。在整個(gè)研制過(guò)程中美國(guó)一共花費(fèi)了14.1億美元,要知道這可是上世紀(jì)80年代,當(dāng)時(shí)殲10的研制才開(kāi)始立項(xiàng),美國(guó)研制一款發(fā)動(dòng)機(jī)的費(fèi)用就超過(guò)了一款戰(zhàn)斗機(jī)的項(xiàng)目費(fèi)用,發(fā)動(dòng)機(jī)上的投入更是有著百倍的差距,后期研制的F-119和F-135發(fā)動(dòng)機(jī)花費(fèi)更是超過(guò)百億美元。所以,到底落后在哪?歸根結(jié)底就是錢的問(wèn)題,只有加大投入才能彌補(bǔ)差距。
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如果說(shuō)我國(guó)航發(fā)落后歸根結(jié)底的原因的話,那就是一個(gè)字“錢”;
很多人看到這可能會(huì)樂(lè),覺(jué)得“軍事小科普”在胡說(shuō)八道,覺(jué)得我們航發(fā)落后世界先進(jìn)水平怎么會(huì)是錢的問(wèn)題?
但實(shí)際上如果追本溯源的話,確確實(shí)實(shí)就是“錢”的問(wèn)題,“軍事小科普”以前寫過(guò)很多關(guān)于我國(guó)航發(fā)的文章或者問(wèn)答,什么缺乏技術(shù)積累啊、加工工藝不好啊、技術(shù)管理水平不行啊……等等,但實(shí)際上這些都是缺“錢”造成的。
我們這幾年在航發(fā)的投入還好一些,以前是真的極窮、極窮;
大家應(yīng)該清楚,我們以前的航發(fā)都是跟隨飛機(jī)項(xiàng)目一起研制的,往往是飛機(jī)下馬,配套的航發(fā)也就下馬了,而很多項(xiàng)目往往是因?yàn)闆](méi)有錢才下馬的。
而能剩下的項(xiàng)目,資金投入是很少、很少的,就拿在一眾飛機(jī)方案中搏殺出來(lái)的“十號(hào)工程”殲10來(lái)說(shuō),全項(xiàng)目總投資才40億人民幣,等到太行就剩幾千萬(wàn)了,在1986年外匯換算的話才幾百萬(wàn)美元(1986年國(guó)防科工委正式確定太行為殲10的配套發(fā)動(dòng)機(jī))而在70年代中期美國(guó)開(kāi)發(fā)F110的時(shí)候,總投資是2.136億美元,太行的研制經(jīng)費(fèi)連國(guó)外同類產(chǎn)品的零頭都不夠。
▲太行的研制經(jīng)費(fèi)連它的零頭都沒(méi)有。
沒(méi)錢自然進(jìn)度就慢,連驗(yàn)證機(jī)都造不起,太行一共就兩臺(tái)驗(yàn)證機(jī),還是一臺(tái)出問(wèn)題后才造的另一臺(tái),驗(yàn)證機(jī)A出問(wèn)題期間,調(diào)試只能暫停,等著驗(yàn)證機(jī)B出來(lái)才能繼續(xù),沒(méi)辦法、沒(méi)錢啊……所以原計(jì)劃一年的“驗(yàn)證機(jī)測(cè)試”最后花了三年。
同時(shí),我們以前又沒(méi)搞過(guò)三代大推這種先進(jìn)的玩應(yīng)兒,自己沒(méi)經(jīng)驗(yàn)當(dāng)然要借鑒一下國(guó)外的經(jīng)驗(yàn)了,“太行”的核心機(jī)其實(shí)就是在F110/CFM-56身上借鑒來(lái)的。
后來(lái)因?yàn)楦鞣N問(wèn)題,太行的原始設(shè)計(jì)被推翻,在引進(jìn)毛子AL-31F之后,又借鑒了毛子的軸系方案匹配自己的低壓級(jí)和起動(dòng)機(jī),結(jié)果又是一堆的問(wèn)題,AL-31低壓級(jí)與DFM-56不匹配,兩級(jí)反向旋轉(zhuǎn)造成了風(fēng)扇吹入壓氣機(jī)的氣流紊亂、AL-31起動(dòng)機(jī)功率太低導(dǎo)致太行上不了高原。
在加上,中航動(dòng)力所自己總結(jié)的一堆“低層次技術(shù)質(zhì)量及管理質(zhì)量問(wèn)題,屬于不該發(fā)生的故障”,整的太行從1986年正式立項(xiàng)匹配殲10、1988年驗(yàn)證機(jī)上試車臺(tái)架、1993年兩臺(tái)驗(yàn)證機(jī)達(dá)標(biāo)、2005年全壽命驗(yàn)證達(dá)標(biāo)、2013年正式大規(guī)模應(yīng)用為止,過(guò)了近30年。
▲中航動(dòng)力所自己總結(jié)的原因,大部分都是低層次的技術(shù)質(zhì)量及管理質(zhì)量問(wèn)題。
當(dāng)然,太行從開(kāi)始研制到正式大規(guī)模應(yīng)用,相比國(guó)外也僅是慢了一點(diǎn)而已,畢竟國(guó)外一型航發(fā)的研制到成熟也需要20-30年的時(shí)間,可是太行在這其中有很多時(shí)間是可以省出來(lái)的,卻因?yàn)椤板X”的問(wèn)題不得不拖延。
▲如果不是沒(méi)錢,殲10用太行可以早幾年。
這里還要額外再說(shuō)一下“材料”的問(wèn)題,目前很多人一說(shuō)到我國(guó)的航發(fā)落后原因,總是愿意就提“材料”的問(wèn)題,可我國(guó)的航發(fā)材料真的落后嗎?
中國(guó)航發(fā)北京材料研究院獲了那么多獎(jiǎng),《中國(guó)航空材料現(xiàn)狀、問(wèn)題與對(duì)策》中白紙黑字寫著;
“到目前為止,我國(guó)已能生產(chǎn)航空用金屬材料、有機(jī)高分子材料、無(wú)機(jī)非金屬材料以及復(fù)合材料達(dá)2000余個(gè)牌號(hào),并先后制定了1000余份各類航空材料、熱工資及理化檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)。從總體上看,我國(guó)已基本形成了比較完整的航空材料研制技術(shù)和批量生產(chǎn)能力,較好地滿足了第三代飛機(jī)/發(fā)動(dòng)機(jī)的需求,形成了主戰(zhàn)航空裝備關(guān)鍵材料的國(guó)內(nèi)自主保障能力。”
而網(wǎng)絡(luò)上也是經(jīng)?匆(jiàn)我們航空新材料獲得突破的消息。
那為什么還是有很多人認(rèn)為我們航發(fā)的材料落后呢?很簡(jiǎn)單還是缺錢的問(wèn)題;
就拿我們所熟知的航空材料“錸”來(lái)說(shuō)吧,現(xiàn)在基本一提航發(fā)材料就沒(méi)有不提它的,基本就是沒(méi)錸航發(fā)就完?duì)僮恿耍路鸷桨l(fā)性能就靠著錸活著一樣,但是錸僅是一個(gè)化學(xué)元素而已,它是對(duì)航發(fā)很重要,但還遠(yuǎn)沒(méi)到離了它航發(fā)就會(huì)死的地步。
我們國(guó)家錸是少,但是也沒(méi)少到一無(wú)所有的地步,僅陜西洛南的黃龍鋪鉬礦區(qū)礦山中錸儲(chǔ)量,就達(dá)到176噸,約占全球儲(chǔ)量的7%,僅次于智利、美國(guó)、俄羅斯和哈薩克斯坦,我們過(guò)去關(guān)于錸的問(wèn)題,確切的說(shuō)不是我們有沒(méi)有的問(wèn)題,因?yàn)槲覀冇绣n,關(guān)鍵是我們難以提純,但這個(gè)問(wèn)題早就已經(jīng)解決了。
而為什么我們過(guò)去航發(fā)用的錸少?其實(shí)還是因?yàn)椤案F”沒(méi)錢;
因?yàn)殄n是很貴的,一克比白金都會(huì)要貴,而在一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)里,幾乎所有的低溫和高溫渦輪葉片都要用到這種材料,而我們自己過(guò)去提純又很困難,所以我們用的錸的價(jià)格自然就更高,如果我們也按照國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)一樣往合金里面加錸的話,我們航發(fā)的價(jià)格必然會(huì)大幅上漲。
因此在我們以前的高溫粉末單晶合金的研制中,比如我們第二代的“DD6”(相當(dāng)于美國(guó)同類產(chǎn)品的第三代)的研制中,為了降低成本的原因,我們單晶合金里的錸含量就比西方同代產(chǎn)品少了1/3。
而單晶合金中的錸少又必然會(huì)影響渦輪葉片的性能,那怎么辦?自然只能用別的金屬元素來(lái)代替,我們?cè)谝郧案邷胤勰﹩尉У暮辖鸬难兄浦,就用了其他的金屬元素?lái)替代錸,費(fèi)了不少事(沒(méi)辦法沒(méi)錢)
而等到WS15的時(shí)候,我們的提純能力有了,錢也不缺了,所以我們相當(dāng)于美國(guó)F119、F135發(fā)動(dòng)機(jī)上的第三代高溫粉末單晶合金,錸的含量也上來(lái)了。
所以我們過(guò)去航發(fā)的落后從來(lái)都不是材料的原因,而是多方面的因素造成,比如缺乏技術(shù)積累、技術(shù)工藝落后,工業(yè)加工能力不行等等,而這些問(wèn)題的根本原因,其實(shí)就是……“沒(méi)錢”!
落后的地方是方方面面的,組主要是管理方面,導(dǎo)致了技術(shù)的全面落后。國(guó)際上用于運(yùn)輸機(jī)的先進(jìn)大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),最大推力已超過(guò)500千牛,空中停車率降到每百萬(wàn)飛行小時(shí)5次以下;熱端部件壽,命最長(zhǎng)達(dá)到4萬(wàn)小時(shí),耗油率在現(xiàn)有水平上再降15%的新一代產(chǎn)品,將在2020年前后進(jìn)入市場(chǎng)。
我國(guó)因尚無(wú)實(shí)物商用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),只能以在研的產(chǎn)品預(yù)期性能與國(guó)際水平作比較。上世紀(jì)90年代用于A321的CFM56—5B2,推力140千牛,涵道比5.5:我們計(jì)劃用于大運(yùn)的在研FWS-20推力120千牛,涵道比5.4,與之性能相近。即使按時(shí)完成研制任務(wù),在時(shí)間上相差20年。
我們自研的長(zhǎng)江1000A與計(jì)劃替代的C919選用動(dòng)力Leap—1C推力同為136千年,涵道比10~11,但在時(shí)間上也至少相差20年。
此外,還有其他重要指標(biāo)也存在差距,諸如首翻期(在規(guī)定條件下,產(chǎn)品從開(kāi)始使用到首次翻修的工作時(shí)間為國(guó)外同類產(chǎn)品的1/2~3/4。即使在基礎(chǔ)較好、自主保障率較高的中等功率渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)方面,也有一定差距。此類發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)發(fā)展了四代,前三代我們基本解決了有無(wú)問(wèn)題,代表型別為WZ6、WZ8A、WZ9,比國(guó)外同類型別服役晚約15—20年,分別裝備了我們的直8、直9、直10,但以CTS800—4為代表的第四代渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)外已在本世紀(jì)初服役,我們尚在研制,服役時(shí),間預(yù)計(jì)滯后約15年。
很多都是歷史原因,甚至很多方面就是研發(fā)方面不進(jìn)行核心機(jī)的預(yù)研和立項(xiàng)所導(dǎo)致的。
可以說(shuō)航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的“心臟”,是代表一個(gè)國(guó)家工業(yè)實(shí)力和客機(jī)水平的象征。尤其是現(xiàn)代戰(zhàn)場(chǎng)上,制空權(quán)決定著戰(zhàn)役的成敗,而航發(fā)水平很大程度上決定一國(guó)空中力量的高低。航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為航空工業(yè)“皇冠上的珍珠”,走過(guò)了“活塞-渦噴-渦扇-高涵道比-推重比10以上低涵道比”的階段性發(fā)展。目前高性能渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)是研發(fā)主流,未來(lái)會(huì)向自適應(yīng)變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)方向發(fā)展。
我們以美國(guó)為例,它的IHPTET和VAATE等項(xiàng)目的預(yù)研投入就高達(dá)數(shù)百億美元。相比之下我國(guó)的航發(fā)產(chǎn)業(yè)的起步晚、底子差。美國(guó)的F119壽命可達(dá)12000小時(shí),而我國(guó)產(chǎn)渦扇10的壽命只有1500小時(shí),其主要差距在我國(guó)的高溫材料耐受性方面。
目前我國(guó)已經(jīng)逐漸從仿制改造到完全自主研發(fā)方向邁進(jìn)。最初我國(guó)的渦噴-5是在前蘇聯(lián)發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)仿制而成。到1970年代我貴州航發(fā)研制的渦噴-7甲已實(shí)現(xiàn)自行設(shè)計(jì)改型。而2016年8月中國(guó)航發(fā)集團(tuán)掛牌成立,“兩機(jī)專項(xiàng)”的全面啟動(dòng),這也標(biāo)志著我國(guó)航發(fā)研發(fā)進(jìn)入新階段。
我國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)并不落后。說(shuō)到航空發(fā)動(dòng)機(jī)是否先進(jìn),該指標(biāo)主要取決于推力和壽命,而硬件主要取決于材料和機(jī)械設(shè)計(jì)。我國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)推力充足,使用壽命不足,并且機(jī)械設(shè)計(jì)沒(méi)有問(wèn)題。但是,在材料有問(wèn)題的階段,沒(méi)有什么可滯后的,因?yàn)榧夹g(shù)是全部,所以量產(chǎn)不足。圖為配備雙引擎太行發(fā)動(dòng)機(jī)的F-16戰(zhàn)斗機(jī)。我國(guó)的高推力發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)可以使用,處于世界第二梯隊(duì)的領(lǐng)先水平。舉一個(gè)簡(jiǎn)單的例子,日本的XF5-1航空發(fā)動(dòng)機(jī)是日本專門為Mind Fighter開(kāi)發(fā)的新型發(fā)動(dòng)機(jī),其渦輪機(jī)前的溫度高達(dá)1800攝氏度。渦輪機(jī)前面如此世界領(lǐng)先的溫度反映了日本的材料技術(shù)。發(fā)達(dá),但整機(jī)的推力重量比不高,裸機(jī)僅為8噸,整機(jī)加加力器的推力僅為5噸。圖為日本最先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)XF5-1,其推力僅為5噸,是一種極低能耗的發(fā)動(dòng)機(jī)。因此,具有低推力和低推力比的XF5-1發(fā)動(dòng)機(jī)可以稱為小型推力發(fā)動(dòng)機(jī),即使達(dá)到中等推力時(shí)也無(wú)法達(dá)到,而且整體技術(shù)也不先進(jìn)。日本為什么這樣?由于它們的工業(yè)基礎(chǔ)薄弱并且航空發(fā)動(dòng)機(jī)的基本設(shè)計(jì)落后,因此材料很好,但整機(jī)卻很差。圖為我國(guó)太行WS10A發(fā)動(dòng)機(jī)的裸機(jī)顯示屏。相反,中國(guó)的太行發(fā)動(dòng)機(jī)WS10B的推力為14噸,比美國(guó)配備F22戰(zhàn)斗機(jī)的F119發(fā)動(dòng)機(jī)少1噸。它是高推力發(fā)動(dòng)機(jī),但壽命不到2,000小時(shí)。 ,并且渦輪前的溫度不高。 WS10原型渦輪機(jī)前面的溫度僅為1747K。甚至改進(jìn)的WS10B也不會(huì)達(dá)到1800攝氏度。這是由于我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)使用的材料較差造成的,但我國(guó)并不缺乏單晶材料和單晶粉末盤等技術(shù),但我國(guó)一直缺乏a:一種材料。圖為正在測(cè)試的美國(guó)F119發(fā)動(dòng)機(jī)。他的大推力來(lái)自一堆pile。說(shuō)到,,它比世界上的黃金貴得多。中國(guó)的年產(chǎn)量?jī)H為100噸以上,基本上為工業(yè)和經(jīng)濟(jì)生產(chǎn)的發(fā)展提供了動(dòng)力。即使是進(jìn)口的,也很少用于軍事目的。在國(guó)際市場(chǎng)上,全球每年annual的循環(huán)量?jī)H約100噸,中國(guó)可以購(gòu)買數(shù)十噸的,,僅占其中的一小部分。但是,我國(guó)是世界第二大經(jīng)濟(jì)體,一切都圍繞經(jīng)濟(jì)。因此,近年來(lái)軍隊(duì)不得不在材料和材料上做出讓步。簡(jiǎn)而言之,在美國(guó)和歐洲,用于發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪盤的rh的含量超過(guò)了我們國(guó)家的含量。高一倍半。圖為生產(chǎn)線上的俄羅斯AL31F發(fā)動(dòng)機(jī)。hen是決定發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪前部溫度的主要決定性因素。沒(méi)有大量的of,我們只能想到其他方式。中國(guó)不僅開(kāi)發(fā)了用其他材料制成的高溫渦輪盤,而且還開(kāi)發(fā)了中空葉片和耐高溫葉片。電影和其他技術(shù),但這只是另一種方式。根據(jù)目前的人類技術(shù)水平,沒(méi)有rh就無(wú)法解決根本問(wèn)題。圖為配備太行發(fā)動(dòng)機(jī)的F-16戰(zhàn)斗機(jī)。但是,將來(lái),中國(guó)的新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)將不會(huì)出現(xiàn)這些問(wèn)題。以渦輪風(fēng)扇15為例。他必須擁有先進(jìn)的技術(shù)設(shè)計(jì)和材料,因?yàn)橹袊?guó)現(xiàn)在也很富有。盡管still仍然很難獲得,但它面臨著美國(guó)已經(jīng)開(kāi)發(fā)出18噸推力發(fā)動(dòng)機(jī)F135的問(wèn)題,中國(guó)肯定會(huì)不惜一切代價(jià)將the添加到渦輪風(fēng)扇15中,以便進(jìn)一步提高發(fā)動(dòng)機(jī)的耐高溫性。改善,推力和壽命也會(huì)增加。可以說(shuō),我國(guó)所有技術(shù)都已經(jīng)存在。現(xiàn)在是時(shí)候推出頂級(jí)產(chǎn)品了,讓我們耐心等待Turbofan 15的誕生。
我相信幾乎所有的關(guān)心我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展的朋友都聽(tīng)過(guò)一個(gè)很典型的結(jié)論:我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)不好是因?yàn)橹袊?guó)的材料不行。甚至于有的人還會(huì)添油加醋地說(shuō):“我國(guó)的發(fā)動(dòng)機(jī)圖紙都畫的出來(lái),但是因?yàn)椴牧显蚋揪驮觳怀鰜?lái)”。
我國(guó)的太行發(fā)動(dòng)機(jī) 這個(gè)說(shuō)法頗有道理,也很有戲劇效果,但是我實(shí)在不能認(rèn)同這種觀點(diǎn),開(kāi)篇明義:我國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)確實(shí)會(huì)面臨材料上的問(wèn)題,但是材料問(wèn)題不是制約我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的根本問(wèn)題,解決這個(gè)問(wèn)題也不是單純靠發(fā)展材料能夠解決的。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)是建立在整個(gè)工業(yè)體系上的,不只是材料,也不只是氣動(dòng)設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單方面的原因。我國(guó)的工業(yè)體系是很完備,廣度是足的,但是深度不夠。
但是對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)這種東西,它就是需要最頂級(jí)的加工工藝,最好的材料技術(shù),最好的總體設(shè)計(jì),最好的氣動(dòng)設(shè)計(jì)。而且不同于航天,航空對(duì)技術(shù)的需求更像是木桶效應(yīng),缺一不可。因此我覺(jué)得航空發(fā)動(dòng)機(jī)不好,主要還是整個(gè)工業(yè)體系不夠先進(jìn)。
目前我國(guó)的大型燃?xì)廨啓C(jī)和渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)基本還是依賴進(jìn)口。其實(shí)很正常,我國(guó)的航空事業(yè)才起步多久,長(zhǎng)期的以經(jīng)濟(jì)建設(shè)為中心的目標(biāo)注定了我們后期要慢慢還債~
發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)系統(tǒng)工程,高溫合金,熱障涂層,大塊單晶樣品制備等等,每一個(gè)子項(xiàng)目都需要國(guó)家級(jí)的項(xiàng)目來(lái)支撐,拼命燒錢。一個(gè)學(xué)校或者科研單位根本無(wú)法全部完成,需要國(guó)家等級(jí)的資源整合。
具體落后的項(xiàng)目手指頭數(shù)不過(guò)來(lái),整體落后原因是指導(dǎo)思想,看媒體說(shuō)的就清楚了,最簡(jiǎn)單的方法是甩鍋,材材料不行,軸承不行,工人不行,設(shè)計(jì)不行,外國(guó)卡脖子,現(xiàn)代流行的唯物主義說(shuō)法就是唯物主義觀點(diǎn)與自己立場(chǎng)有關(guān)系,這個(gè)事情自己做錯(cuò)了或做不出來(lái),也就不是唯物的,那么事情涉及到立場(chǎng)問(wèn)題就大了,與其背個(gè)立場(chǎng)問(wèn)題去找難以找出的原因不如甩鍋,甩鍋反正也是原因之一,大家看看,這個(gè)邏輯是不是經(jīng)常發(fā)生?如果解決這個(gè)思想圈套?
航空發(fā)動(dòng)機(jī)是航空工業(yè)技術(shù)的塔尖部分,可以說(shuō)是最難攻克的技術(shù)難題之一。我們的航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)落后,不是體現(xiàn)在一個(gè)方面。因?yàn)楹娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)的制造是一項(xiàng)系統(tǒng)工程,牽涉到很多方面。具體來(lái)說(shuō),我國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)、材料、生產(chǎn)工藝、測(cè)試等方面均存在可以進(jìn)步的空間。
首先來(lái)看一下航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)方面。通常來(lái)說(shuō),研制一款航空發(fā)動(dòng)機(jī)之前,會(huì)首先制定它的設(shè)計(jì)性能,準(zhǔn)備安裝在哪些飛機(jī)上,要達(dá)到一個(gè)什么樣的效果,這些都屬于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。我國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)在設(shè)計(jì)方面的短板主要是經(jīng)驗(yàn)欠缺,沒(méi)有先進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn),只能從現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)入手,去研究其中的原理。換句話說(shuō),我們只掌握了基本原理,但是一些潛在的原理沒(méi)有徹底搞明白。體現(xiàn)在發(fā)動(dòng)機(jī)上就是,為什么同樣的材料同樣的結(jié)構(gòu),制造出來(lái)的發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)壽命不一樣,性能也存在一定出入,這些都與設(shè)計(jì)有關(guān)。
其次就是材料問(wèn)題,這個(gè)比較容易理解,發(fā)動(dòng)機(jī)的各個(gè)零部件使用的材料是不一樣的,需要經(jīng)過(guò)不斷的測(cè)試才能確定哪種材料最合適,這個(gè)過(guò)程也是非常漫長(zhǎng)的,要一個(gè)一個(gè)去測(cè)試。除了材料本身外,還有材料的加工和配比等方面,也決定了發(fā)動(dòng)機(jī)是否能夠達(dá)標(biāo)。
第三個(gè)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的加工工藝方面,我們還存在很大差距。不要以為現(xiàn)在我們的制造業(yè)有了飛速發(fā)展就能制造出合格的發(fā)動(dòng)機(jī)零部件,其實(shí)并不是這樣,有很多關(guān)鍵部件仍需要手工加工。是的,你沒(méi)有看錯(cuò),此前有報(bào)道稱,有的發(fā)動(dòng)機(jī)部件只有幾個(gè)師傅能加工。現(xiàn)在的情況估計(jì)好了很多,但是不可能一下子就能達(dá)到世界一流水平。加工工藝牽涉到機(jī)床、模具和工人的手藝等各個(gè)方面,還有組裝水平等,也會(huì)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的性能產(chǎn)生影響。
最后一個(gè)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的測(cè)試和改進(jìn)上,我們也需要不斷進(jìn)步。發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)出來(lái)之后,首要的工作就是進(jìn)行測(cè)試,也叫發(fā)動(dòng)機(jī)試車。這也是一項(xiàng)很重要的步驟,必須要有專業(yè)的測(cè)試裝備,才能完成這一道工序。
那么,為什么我國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)還存在這么多的不足呢?原因有幾個(gè)方面。一是我國(guó)的航空技術(shù)基礎(chǔ)薄弱,起步較晚,所以缺乏經(jīng)驗(yàn);二是在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制上投入還是不足,這是一個(gè)需要巨大投入的工程,不是幾個(gè)項(xiàng)目就能解決的;三是在過(guò)去研究航空發(fā)動(dòng)機(jī)的力量比較分散,進(jìn)行了很多低層次的重復(fù)研究,在高端技術(shù)方面取得的成果比較少;四是缺少高級(jí)人才,在中低層次人才方面,我們已經(jīng)培養(yǎng)出來(lái)了,但是在高級(jí)和頂級(jí)技術(shù)人才上,還是非常欠缺的。
我對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力原理等雖說(shuō)沒(méi)有深究過(guò)。但我認(rèn)為,只要把磁動(dòng)機(jī)應(yīng)用起來(lái)。咱國(guó)的航空航天技術(shù)一定是一流的!因?yàn)樵蹅儑?guó)家有著一定悠久的航空航天技術(shù)的歷史。如果在這樣的基礎(chǔ)上,再把磁動(dòng)力……結(jié)合起來(lái)。大家想一想。那是怎么樣一個(gè)航空航天技術(shù)呢?這是我個(gè)人的一點(diǎn)想法。敬請(qǐng)頭條組織、國(guó)家科學(xué)院、國(guó)家軍事尖端科技研究部門和網(wǎng)友們批駁!謝謝組織的遨請(qǐng)!
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