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中国航空发动机为什么现在还赶不上美国俄罗斯

来源: 发布时间:2018-01-21热度:我要评论
图片为美国第四代大推力军用航空发动机——F-119正在实验台进行测试,今天的中国,可以进行空间对接和太空行走...

图片为美国第四代大推力军用航空发动机——F-119正在实验台进行测试,今天的中国,可以进行空间对接和太空行走,可以创造世界深潜纪录,但还不能生产世界顶尖水平的航空发动机。治疗中国飞机的“心脏病”,过去和目前仍是几代中国航空人的“血泪夙愿”。

【鹰眼图说军事 天天涨姿势第45期】2005年12月,我国自行研制并拥有自主知识产权的大推力、高推重比涡轮风扇发动机“太行”设计定型,标志着我国已经继美、英、俄、法之后,成为世界第五个具备自主研制航空发动机能力的国家,目前,中国实现了航空发动机从第二代向第三代、从涡喷向涡扇的跨越,从中等推力向大推力的迈进。中国航空发动机的研制与世界有若干年差距。中国已经被“逼上梁山”。

2012年11月,中航发动机控股有限公司副总经理、研究院院长张健表示,中国发动机近期的主要目标是,“到2015年左右达到西方先进国家80年代的水平”。著名航空动力专家刘大响院士没有掩饰问题,他认为中国航空发动机研制存在五大不足:一、基础研究薄弱,技术储备不足,试验设施不健全;二、国家经济相对落后,研制经费严重不足;三、对发动机的技术复杂性和研制规律认识不足;四、基本建设战线过长、摊子过大、力量过散、低水平重复;五、管理模式相对落后,缺乏科学民主的决策机制和稳定、权威的中长期发展规划。

俄罗斯航空发动机终身院士法沃尔斯基说过这样的话:“所有飞行器上的东西,它们都是提高阻力增加重量的,唯独发动机是提高动力的。只要发动机好,绑上一块木板也能飞起来。”正是这个让木板也能飞起来的发动机,作为飞机的“心脏”。而航空发动机在被誉为大工业之花的航空工业领域中,犹如皇冠上那颗最璀璨的明珠。指导美军21世纪联合作战的纲领性文件《2020年联合设想》中,提到构成美国未来战略基础的九大优势技术,其中航空发动机排在第二位,位于核技术之前。

众所周知,航空制造业乃当今高科技的综合利用,是集机械、电子、光学、信息科学、材料科学、生物科学、激光学、管理学等最新成就为一体的一个新技术与新兴工业的综合体,是多学科交叉、技术密集的高科技领域,是集现代科学技术成果之大成的科学技术,其发展水平标志国家的顶尖制造技术水平,对整个装备制造业的发展起着引领的作用。而航空发动机更被喻为“工业皇冠上的明珠”,民用航空发动机基本上形成了GE公司、罗罗公司和普惠公司的三足鼎立局面。就我国整体科研水平和工业制造能力来说,我国与欧美发达国家的差距不可同日而语。

研制航空发动机,存在极大的高风险性和高投入性,研制一种现代涡扇发动机的经费,让世界上99%的国家都承担不起。由于航空发动机研究属于实验性科学,任何一种高性能航空发动机都必须进行数以万计的科学试验和适应性检测,大量的试验就像“一边大规模投入一边取得实验数据”的“烧钱游戏”。由于我国在上世纪60、70年代世界航空发动机大发展时代,却没有资金投入到发动机科研领域,那个时代就造成我们的航发断档落后了30年。

尽管全球大大小小飞机制造厂很多,世界上能够制造飞机的国家超过二十个,但能够独立研制高性能航空发动机的国家,只有美、英、法、俄等少数几个国家,技术门槛之高可见一斑。有数据显示,过去50年中,美国在航空发动机领域的累计投入达到1000亿美元。指导美军21世纪联合作战的纲领性文件《2020年联合设想》中,提到构成美国未来战略基础的九大优势技术,其中航空发动机排在第二位,位于核技术之前。

据不完全统计,美、英、俄几种典型的第三代军用航空发动机的地面试验和飞行试验所用发动机台数少则51台、多则114台,发动机地面试验都要上万小时,最高达16000小时以上,飞行试验则需5000小时以上。2010年年初,在经过13000多小时的性能测试之后,普惠公司才向美国空军交付了第一台F135型涡扇发动机,用于装备F-35战斗机。而我国由于设备、经费等原因,在试验方面的差距还很大,据统计我国在发动机领域的投入还不及美国的15%,差距可想而知。

发动机研发是没有捷径的,必须一步一个脚印。没有大量试验作后盾,要研制出新的发动机是不可能的。研制高性能的航空发动机本身就是一项难度极大的系统工程。这种难度首先体现在,高性能的航空发动机要求通过不断结构创新,才能达到先进的总体设计和高循环参数要求。其次,研制航空发动机难在,超过极限的参数要求最终都要落实到发展尖端的材料、制造工艺和测试手段上。

我们以发动机测试为例子,发动机的各个主要部件和发动机整体都要进行上千万次的测试,就是通过试验台上把发动机的总寿命和单位时间寿命等都测试出来。我们过去很长一段时间时间测试能力不如俄罗斯,更不如西方发达国家,这样你心里就对自己研制的”太行“发动机没数,所以”太行“发动机只能装配成整的发动机,上试验台“烧”,这样一来研制周期和成本都要变大,只能把几台发动都烧坏了才能定结论。其实太行研制过程最终阻碍就是缺乏发动机相关的关键技术、材料工艺、试验条件储备,特别是实验条件相差太远,造成我们无法验证发动机零部件的性能,“两眼一抹黑”的情况时常发生,这些问题直接导致太行研制非常艰难,缺乏基本技术储备,常常需要临阵攻关,不断失败,所以发动机赶不上人家设计得那么强,这是个原因。

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