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中国航空发动机为何落后,这么多年追赶美俄,依旧像一个初学者

2017-4-7 08:25| 发布者: admin| 查看: 129| 评论: 0

摘要: 中国航空发动机的发展,牵动着每一个中国人的心。尽管中国是继美国和俄罗斯之后,世界第三个拥有自主知识产权的先进大推力小涵道比军用涡轮风扇发动机的国家,尽管中国在2015年将航空发动机列为国家重大发展项目,尽 ...

中国航空发动机的发展,牵动着每一个中国人的心。尽管中国是继美国和俄罗斯之后,世界第三个拥有自主知识产权的先进大推力小涵道比军用涡轮风扇发动机的国家,尽管中国在2015年将航空发动机列为国家重大发展项目,尽管中国在2016年成立航空发动机集团,从顶层理顺了航空发动机的研制生产体制,尽管近几年中国航空发动机开始呈现型号井喷发展的喜人形势。但与美欧国家相比,中国在先进航空发动机研制上依然像一个初学者。中国开始加大航空发动机的投入只有20年,军用发动机领域也仅仅是把涡扇-10太行发动机做到了基本堪用的最低要求。

如果说飞机制造是世界工业金字塔的塔尖,那么航空发动机就是塔尖上镶嵌的钻石。中国仿制、生产航空发动机的历史可以追溯到上世纪50年代,虽然中国空军在建国之初就装备了当时世界最先进的米格15和米格17等喷气式战斗机,而且很快就进入国产化阶段,但国产航空喷气发动机实质还是仿制苏联发动机,而且长期落后于世界水平,尤其是在60-70年代,中国和世界航空发动机的差距不但没有缩小,反而差距越来越大。等到美国、苏联等国装备第三代涡扇发动机的时候,中国还在涡喷发动机和第二代涡扇发动机上艰难跋涉。

涡扇-15型发动机

上世纪80年代初,航空工业部质量司曾统计,1952年至1983年,空军战机因产品设计和制造等质量问题共发生等级事故,其中发动机质量占48.3%。等级事故中一等事故占三分之一,其中发动机质量问题约占一等事故的38%。另据空军统计,建国三十多年来发生的一、二等事故中,属于航空发动机设计、制造引发质量问题造成的约占50%,这一数字可以与航空工业部质量司统计的数字相互印证。而外军的飞行事故中,由于航空发动机造成的事故仅占4.5%。

“心脏病”一直制约中国航空工业和空军的发展,是中国战斗机乃至民用飞机研制开发的一个短板,成为制约中国经济全面发展以及确保国家安全的心头之患。好在近些年国产航空发动机问题已经获得高度重视,首先在国产大推力军用发动机取得了突破, 涡扇-10太行发动机历经“二十年磨一剑”,从2005年配装战机,又经过近十年的磨合,才真正堪用。

中国涡扇18军用发动机

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。

GEnx-2B

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。

GE航空集团交付第2000台GE90发动机

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。

目前国产最新型的歼11B、歼11D,歼16,以及批量生产的歼10B/C等战机,都开始配装国产太行发动机。外界分析认为,随着中国在航空发动机领域的巨额投入和型号发展,预计2到3年内在批量制造高性能喷气发动机方面,会取得涡扇15和涡扇20等五六个型号的突破,但对于制造可靠的世界顶级航空发动机,则还需要5到10年。 一旦中国迈上这一台阶,将跨入航空发动机的自由王国。


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