中国飞机发动机的技术水平和西方的技术水平有什么差距吗?
我国现在是世界上响当当的航发大国,尤其是在军用航空发动机领域,已经成为世界排名前三位的军用航空发动机研制大国。当然,和美国这样的航发顶尖国家相比,还有一些差距。
先说成绩吧。很多网友以为,我国航空发动机还处于比较落后的水平,实际上,那是因为我们总拿美国、俄罗斯这样的国家作为目标进行比较。实际上,我国航空发动机还算是很先进的,而且覆盖的范围很广泛。基本上,我国所有型号的飞机,都有对应的国产发动机,涡扇、涡喷、涡轴、涡桨等各种发动机都有国产型号。
图为歼-10B TVC版技术验证机搭载的隐身轴对称三维矢量发动机。
像英国、法国这样等国家,虽然有较为先进的航空发动机,但是局限于某一个或者几个领域,并不能实现国产航发的全覆盖。举个例子,英法两国都没有先进的涡轴发动机,大推力的战斗机发动机目前也没有。相比而言,我国大推力涡扇发动机有WS-15、WS-10A、B、C和WS-9,中推力涡扇发动机有WS-13、WS-19,涡喷发动机更是覆盖了大、中、小所有推力,大功率的涡轴发动机有WZ-10、WZ-6C,中等功率的还有WZ-9系列,已经完全覆盖到了我国空军所有机型。
图为WS-10太行发动机。
目前,歼-20战斗机使用的WS-10B、WS-15发动机,歼-10系列战机使用的WS-10A发动机,歼-16战斗机使用的WS-10A、B发动机,歼-15战斗机使用的WS-10A发动机,歼-35战斗机使用的WS-19、13发动机,歼-11B战斗机使用的WS-10A发动机,以及直-20直升机使用的WZ-10发动机、直-10使用的WZ-9G发动机,直-8系列使用的WZ-6系列发动机,都已经广泛装备、久经考验。
相比而言,日本连堪用的战斗机发动机都没有研发出来;英法虽然有中推力涡扇发动机,但是没有大推力涡扇发动机,也没有大功率涡轴发动机;除了美、俄、中、英、法、日之外,其余国家甚至无法染指航发领域。所以,我国航发技术水平已经相当了得,仅次于美俄的技术水准和产品覆盖面,已经足以保证我国航发强国的地位。
从发动机推力来看,歼-20使用的WS-10C发动机已经有14.5吨推力,和美国F-22A使用的F-119发动机(推力15.5吨)推力接近;WS-15发动机的推力预计有18吨,和美国F-35战斗机的F-135发动机推力一致。也就是说,我国的战斗机发动机,在推力上已经和美国十分接近,足以满足战机提升战术性能。再比如我国直-20的发动机WZ-10,功率打到了1600KW左右,超过了和直-20级别一致的美国黑鹰直升机的发动机功率。
图为直-20,它搭载了国产的涡轴-10发动机。
再说说差距吧。我国航空发动机虽然取得了一定的成就,但是在发动机的寿命、故障率,以及大涵道比发动机的研制上,还比西方先进水平有一定距离。比如歼-11B、歼-10A/B/C、歼-16等战斗机搭载的WS-10系列发动机,其寿命最高的型号是WS-10A,平均无故障间隔大约是600小时,首次翻修时间大约是2000小时,全寿命大约是4000小时,和英法先进发动机基本一致。但是他的增推型号,WS-10B/C发动机,无故障间隔降低到300小时,全寿命降低道了3000小时,这就有些差距了。
图为我国研发的大涵道比发动机。
再比如,我国没有发展成熟的大涵道比发动机,注意是没有成熟的,不是完全没有。我国有WS-20大涵道比发动机,目前正在运-20运输机上进行测试,而且还计划为未来的轰炸机使用国产动力。此前 ,我国还仿制了俄罗斯D-30KP-2发动机,拿出了WS-18发动机,供轰-6K、N、J系列战略轰炸机使用。不过,这些发动机都还处于逐渐改进和发展的阶段,目前还不能说成熟可靠。
至于民航客机,如C-919使用的发动机,目前还依靠进口。比如C-919就使用西方的LEAP发动机,我国目前正在研发他的替代发动机,代号为CJ-1000发动机,目前也在研制阶段。总体而言,作为一个独立的大国,我国能研发出全体系、全系列的航空发动机,这一点是难能可贵的,毕竟不管好不好用,我们打仗的时候,能保证所有飞机有国产发动机可用,这一点英法日韩这些都做不到,所以我国是一个实至名归的航发强国、航发大国。
中国飞机发动机的技术水平和西方的技术水平有什么差距吗?
图注:2016年珠海航展上亮相的“太行”改进型发动机,实际上就是WS-10B,它在歼-11B上经过长时间使用和改进,目前可靠性已经超过了俄制AL-31F,成为真正好用的发动机
首先,分几个方面来分析中国航空发动机技术与西方先进水平的差距。
第一是小涵道比军用涡扇发动机,这是大家往往最为关注的发动机,因为它是战斗机的动力。在这一领域,我们与西方先进水平的代表——美国,差距是最小的。
从我们目前可用性最好的发动机,涡扇-10B来看,其技术水平基本相当于美国上世纪70、80年代服役的F100-PW-220发动机,该发动机是F100型发动机的高可靠性改进型号,改变了F100发动机在刚服役时故障频出的问题。涡扇-10B和F100-PW-220在技术水平、设计思路上颇为相似,都是在刚服役的基本型故障频出、可靠性差的情况下,采用改进核心机设计等方法推出的高可靠性改进型号。涡扇-10B推出后受到空军用户肯定,这表明我们的第三代涡扇发动机已经真正意义上达到了可用的水平。
而正在研制的涡扇-15发动机,考虑到我们在耐热合金材料、发动机测试技术、发动机试验技术和制造工艺领域方面的薄弱,短时间内很难成熟,预计2025到2030年前后才能真正成熟,而F119在上世纪90年代已经研发成功。从涡扇-10B和涡扇-15来看,落后美国大概35~40年左右时间。
第二是大涵道比涡扇发动机,这个我们目前还处于攻关研发阶段,长江-1000A发动机和涡扇-20两款大涵道比涡扇发动机仍处于研发阶段,还没有一款成熟的产品推出来,在技术上我们与世界先进水平的差距,更甚于小涵道比军用涡扇发动机,预计差距大概在50年左右。
第三是涡轴、涡桨发动机,与军用小涵道比涡扇发动机自仿制涡扇-9之后已经跨越了仿制阶段,走进自主研发阶段相比,涡轴和涡桨发动机目前还处于仿制阶段,最新的涡轴-16发动机是仿制自透博梅卡的“阿迪登”3发动机,现役涡桨发动机采用的是苏联成熟设计和技术,同时还有一些核心零部件无法实现国产化,还在向俄罗斯采购。可以说尚未形成整机自主研发设计和关键零部件生产攻关能力,预计差距和大涵道比涡扇发动机领域相当。
不过值得欣喜的是,最近这些年我们已经意识到了在涡轴和涡桨发动机领域的薄弱情况,全系列的许多功率级别的涡轴和涡桨新核心机项目已经开始上马,正在攻关研发。只要尊重科研规律,从核心机开始做起,自主设计,勇于实践。在科研领域后发者往往能够实现弯道超车,追赶领先者所需的时间,其实比技术差距估计的时间要短的多。
第四是航空活塞发动机。大家可能会比较意外,但实际上,航空活塞发动机被航空发动机业界公认是我国航空发动机技术领域水平最薄弱的短板。曾有国内某知名无人机研究所发动机研究室的技术负责人指出,目前中国在航空活塞发动机领域的综合水平,还赶不上美国二战时期的水准。体现出来的,就是我们国家在无人机用航空活塞发动机领域,无论军用民用,都很难找到合适的国产型号产品,不得不大量进口外国发动机,对外国发动机的依赖非常严重。而航空活塞发动机,实际上是无人机的主要动力装置,世界上90%以上的无人机,都采用航空活塞发动机。如何研制高功率、小尺寸、高功重比、高可靠性的航空活塞发动机,是目前摆在中国航发人面前的难题之一。国内各个专业科研机构近年来也充分意识到这一问题,大规模的投入已经展开,但结出硕果仍需要尊重科研规律,仍需要时间。
中国飞机发动机的技术水平和西方的技术水平有什么差距吗?
现在我们国家的发动机技术已经是成熟并且较为先进,与欧美基本持平,比俄罗斯稍强,例如WS10A系列的A与A2,军推为8.9吨与9.5吨,加力分别为13.7吨与14.5吨,而且都是小涵道比涡扇发动机,已经超过了AL31F,与美国的F100与F110系列相等,而WS10B已经达到军推10.5吨,加力15.5吨,而WS10BIPE即WS15早期版本已经达到军推11.5吨,加力16.5吨,基本与F119发动机性能基本一致,而WS15完整版本已经开始装机实验,这可是军推13.5吨,加力18.5吨,很遗憾俄罗斯的AL41系列已经是有事烧纸,而117与117S只是31F的魔改根本不是真正的四代大推,而99M2与99M3更是没有一点消息,而现在中国这些发动机及WS10A系列已经量产装备数百架三代与三代半是很好的发动机,而歼20更是使用WS15早期版本已经可以4S标准,而现在就是产能要开始了
中国飞机发动机的技术水平和西方的技术水平有什么差距吗?
航空发动机是一个国家航空工业不可或缺甚至说至关重要的一部分。任何一个真正的航空工业大国和强国,都能够实现航空发动机的自给自足,而不是严重依赖国外进口航空发动机。如果一个国家的航空工业还更多的依赖进口航空发动机来满足各型飞机生产的需要,那么这个国家就还不能称之为航空强国。
应该说,中国航空工业目前还没有真正实现航空发动机的自给自足。总的说来,中国航空工业在航空发动机方面与俄罗斯以及欧美国家相比,还有30年以上的巨大差距。中国第三代战斗机中,歼10系列轻型战斗机全部采用俄罗斯设计生产的AL-31FN系列大推力涡扇发动机,歼15双发重型舰载战斗机采用的是俄罗斯设计生产的AL-31F系列大推力涡扇发动机,歼20第四代隐身重型战斗机采用的是俄罗斯设计生产的AL-31FM1系列大推力涡扇发动机,只有歼11B双发重型战斗机和歼16双发双座多用途重型战斗机使用的是中国自己设计生产的WS-10“太行”系列大推力涡扇发动机。
在其他军用飞机方面,运20大型运输机和轰6K大型中程巡航导弹轰炸机采用的都是俄罗斯设计生产的D30-KP2大推力涡扇发动机,而歼轰7系列战斗轰炸机采用的也是从英国斯贝MK202仿制而来的WS-9中等推力涡扇发动机。
此外,在直升机所用的涡轴发动机、中型战术运输机所用的涡桨发动机以及教练机所使用的小推力涡扇发动机等其他类型航空发动机方面,中国航空工业与世界的差距更大。
中国飞机发动机的技术水平和西方的技术水平有什么差距吗?
最近看了很多关于航空发动机的材料。中国的发动机之所以一直落后的主要原因就是材料科学。
说白了也就是制造工艺上的差距。最明显的体现就在稳定性和使用寿命上。目前在推力上,我国最新的WS15和Ws20与美俄同代发动机并不差什么。
但稳定性上却差的太多。美俄发动机的故障率要远低于我国。而使用寿命就跟是落后。相比与美国的上万小时。我国目前最大程度上,只能达到其1/2。导致这些问题的根本就在材料上。用同样的金属制造同一款发动机。产出的性能却相差较大。这就是中国航发最需要追赶的地方!
中国飞机发动机的技术水平和西方的技术水平有什么差距吗?
美国1946年第一架喷气战斗机F84试飞。
中国1956年中国国产喷气战斗机试飞,1954年第一台喷气发动机完成。
中美当时喷气发动机都是舶来技术,美国来自英国德国,中国来自苏联。中国落后10年。
70年过去了,现在中国喷气式发动机整体水平处于美国上世纪80年代水平,在使用寿命上相差更远。
为何越差越大?国家投入少吗?投入了巨额资金!看看风洞建了多少!科研立项少吗?风洞吹风都排不上!科研人员不干吗?看看沈阳所,成都所,成天加班。
差距逐渐拉大根本原因在航空体制上。一个中航总公司,都是自家人,不竞争。过去分成两家过,也不行,还不如一家。到底原因在哪里呢?
马斯克的Xspace公司的成功,可能已经回答了这个问题。但从来没有培育市场,即没有土壤,也没有苗。
只能慢慢放开市场,培育市场,30年后才会开花结果。
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