全球能造航空发动机国家仅5个,中国如何实现“并跑”?
中国航空发动机要达到世界第一流水平,需要时间,但是更需要只争朝夕的斗志,不能对国产航空发动机全是批评,最终导致失去资金注入,必须要保障他们处于不断的人员补充和资金投入之下。
图为维修人员正在检修太行发动机。
诚然,世界上可以制造航空发动机的国家并不多,能造出战斗机使用的大推力航空发动机的国家更是只有三四个,幸好我国还是其中之一,太行发动机以14吨的推力支撑起我国航空发动机的门面,但是这并不够,我国还需要更多、呈系列化的高寿命、高推比、高效率发动机,这三高技术必须要取得突破,因为只有在这三个方面突破之后,才能将推力进一步拉高。
图为太行发动机的涡轮盘,涡轮盘是发动机最难制造的部分。
我国目前研发中的涡扇15发动机已经和目前世界上最先进的战斗机航空发动机F135站在一个水平线上,但是在寿命上仍然差距较大,主要原因在于材料关难以突破,我国急需要依靠先进的材料去突破基础科技的关口和瓶颈,但是这对于我们而言有着一个困难,那就是在加工不够精细的现在,是否上了材料就能够解决所有问题?
图为静态展示的太行B发动机。
发动机是一个综合科技门类,要让航空发动机站在世界最高水平上,首先必须要有整个工业产业的高技术水准,太行发动机刚刚服役的时候,因为加工问题导致了经常出现故障,时不时还会很不稳定的出现喘振现象,这都是加工不够过关的表现。不过随着2012年太行复飞,我国在航发领域已经日臻成熟,很多过去忽视的基础系统都已经查缺补漏,大发展的道路已经铺平,就看创新了。

全球能造航空发动机国家仅5个,中国如何实现“并跑”?
毫无疑问,起步落后了,当然要奋起直追。
在工业领域,航空发动机的地位至尊,被称为“工业之花”。从这一点上可以看出,一个国家航空发动机能走得多远,某种程度上代表了一个国家的工业发展水平。
目前,全球能制造航空发动机的国家,确实只有五个,分别是美国、英国、俄罗斯、法国,以及中国。其中,美国、英国与法国是属于美欧阵营的。俄罗斯与中国关系较好,有一些合作。
中国的航天航空事业其实起步得较晚,但是后发力量十足,可以说是后来居上,所取得的成就也是举世瞩目。这些成就都是由一个个技术突破集合成的。
中国是第五个拥有窝喷发动机技术的国家,在技术指标上不断追求着新的突破。航空发动机作为飞机的最核心的部件,对于材料、工艺及制造等方面都有非常高的要求。
有一个说法是,中国的航发落后美国20年。当然,这也仅仅是一种说法,并没有科学的考证。从已披露的消息可以了解到,中国正在研发的航发,包括涡扇15、涡扇20以及涡扇19,整体的推进与突破超过了人们的想象。
由于航发研制领域起点较低,中国在航空发动机上与美欧及俄罗斯,还是有不小的差距的。中国的航发正在奋起直追,而承载这一使命的中国航空发动机集团,整体实力也是非常雄厚的。
全球能造航空发动机国家仅5个,中国如何实现“并跑”?
目前,全世界能造航空发动机的国家就是中美俄法英五国。中国虽然位列其中,但整体水平仍很落后。即便要“并跑”,也要苦干20年。至少目前我们还是追赶者和学习者。
图为国产最新型WS-15发动机
航空发动机是当今世界上最复杂、多学科集成的工程机械系统。研发一型航空发动机,通常需要几十年的时间,一到两代人的经验累积。航空发动机的研发需要巨大的资金投入,一台大中型先进发动机研制经费为几十亿美元,更先进的军用战斗机发动机可能高达上百亿美元。
目前来看,我国的制胜法宝是“举国体制”,是“小核心、大协作”的发展机制。“中国航发是中央管理的国有特大型企业,也是我国唯一的航空发动机研制企业,它的诞生本身就说明要以举国之力搞航空发动机。这是我们与其他国家航发研究的根本区别,也是我们最大的优势。
图为国产WS-10B发动机
我们可以看下我国WS-10航空发动机的发展历程感受一下航发的艰辛。WS-10原型是运用了上世纪80年代从美国进口的CFM-56航空发动机的核心机技术,但早期因为技术上的困难进展缓慢。直至2005年WS-10才接近原形机阶段,到2011年WS-10初步进入量产状态。仅仅是仿制一款航空发动机前后就用去了30年时间。
当然30年的时间也为我们打下了人才基础,锻炼了技术队伍,找出了科研方向。目前,我们最新的WS-15航空发动机也即将定型量产。
全球能造航空发动机国家仅5个,中国如何实现“并跑”?
能够制造航空发动机的国家不止5个吧,除了中,美,俄,英,法之外,日本也算一个吧。尽管一个小推力的XF5-1,还有一个在研的大推力XF9-1。而我国的大涵道比航空发动机主要有民用的长江-1000A和军用的涡扇-20。
目前来说,运20运输机,轰6系列轰炸机使用的都是俄制D30KP2大涵道比航空发动机,还没有用上真正的国产航空发动机。而仿制D30KP2的涡扇-18应该快要好了,等到涡扇-18正式量产,运20和轰6就没有必要再进口D30KP2了。毕竟涡扇-18的性能和D30KP2基本一致,即便是运20换上了涡扇-18,那对其性能的提升也不大。要真正发挥出运20的性能,还需要目标发动机涡扇-20的使用。
涡扇-20航空发动机的加力推力在14吨-16吨之间,在2014年时就已经在伊尔-76运输机上进行了实验,距今已经过去了6年。严格意义上来说,涡扇-20和涡扇-15与涡扇-18和涡扇-10不同,都是独立自主研发的新型号,耗时久点也在情理之中。所以说,在涡扇-20正式服役之前,运20和轰6系列也只有D30KP2和涡扇-18这两个选择了。至于要用多久的D30KP2和涡扇-18,还要看涡扇-20的进度了。
事实上,我国大涵道比航空发动机的进展没有小涵道比发动机的根本原因就是“需求”。相比于战斗机而言,国产大飞机的发展较为缓慢。从早期无疾而终的运10,到今天鲲鹏展翅的运20,国产大飞机经历了50多年的坎坷历程。自从运10下马之后,国内对大涵道比航空发动机的需求基本上就没有了。而随着多种型号战斗机的研发,对小涵道比航空发动机的需求是一直有的。所以说,在这个阶段内小涵道比航空发动机的发展是一直进行下去的,至于大涵道比航空发动机是否有技术积累,也说不准。
要知道涡扇-10系列发动机的研发就一波三折,估计精英人才都去研发涡扇-10了。而大涵道比航空发动机所能分配到的人员应该就比较少了,所以说国产大涵道比航空发动机的进步缓慢也是有原因的。只不过近年来,随着空军战略的转变。像大型预警机,运输机,加油机的需求也进一步增加,所以才开始研发具有自主知识产权的打涵道比航空发动机。研发涡扇-20航空发动机的基础要比涡扇-10好的多,毕竟在材料突破之后,制约涡扇-20的因素就少多了,进展肯定是要比涡扇-10快的。既然涡扇-20早在2014年就在伊尔-76上试飞了,那离它装机使用的时间估计也快了。也只有等到涡扇-20堪用后,国产大型运输机,预警机,加油机才可以批量生产。以运-20为基础研发而来的加油机,预警机就可以100%达到国产化了。
个人认为,涡扇-20的服役节点会早于涡扇-15,毕竟前者在2014年就有装机试飞了,接下来静待涡扇-20服役即可。
全球能造航空发动机国家仅5个,中国如何实现“并跑”?
世上的航发强国就只有4个,美英俄中。航发巨头也只有5个,美国独占两席,普惠PW和通用GE,英国一家罗罗RR,俄罗斯一家联发集团OAK,中国于2016年整合为一家航发集团AECC。
致于以前说的5个国家,可能包括了乌克兰的马达西奇公司,现在正濒临破产边缘。
航发被誉为航空工业王冠上最为璀璨的宝石,集中了最为尖端的制造,若问我们何时能追平,人们就想知道一件事,会在哪一个时间节点。
个人依据目前技术水平判断,参考研制进度,加上庞大的市场需求,以为2035年即可全面实现追平的目标,在2030年以前全部可满足自己需要,2025年前大部分满足需要。
目前的水平,在材料和工艺上基本达到了使用水平,各种型号正在紧锣密鼓地投入实验当中,个别急需的型号,如三代军用大推,第三代涡轴发动机等,相继投入运用,已挤身发动机研发大国行列。可能多少人不知道,在部分材料研制上,我们还处于引领的位置。
看进度。以第四代军用大推为代表,多个型号的工程实验已近尾声,运用近在咫尺,投入运用的那一天,可以证明一件事,急缺的目标型发动机,已大幅度地赶将上来。还不是全部型号,但理清了研发机制,人才队伍不断在壮大,资金有持续投入,在确保现有型号应用的同时,后续相关核心机研发同时在进行,比如六代机的第五代发动机,以及大飞机装配型号。
有市场。按一般规律,没有庞大的国内市场做保证,再大的国际公司,会随着各国技术的不断进步,变得会难以为继,我们不同,人口为最多的人口,经济正在图强的我们,自有越来越繁荣的市场做保障,足以保证发动机研发效益。
全球能造航空发动机国家仅5个,中国如何实现“并跑”?
我们都知道,如果要研发新型的战机,最难解决的就是航空发动机的问题。发动机是飞机的“心脏”,它的性能优劣直接决定了飞机的速度、高度、航程、机动性、可靠性和有效载荷。如果战机的发动机不行,那么这款战机在空战当中,等待它的就是被击落的命运。所以说,一颗好的发动机将影响着战机的性能。
目前世界上,能够建造航空发动机的国家有五个,其中有美国、英国、法国、俄罗斯、中国。虽然我国也是能建造航空发动机的国家,但是与西方国家相比,还有着很大的落后,我国还需要多多追赶。虽然现在还与西方国家有一定的差距,相信在不久的将来一定会超过西方国家。
其实,航空发动机一直是我国空军的一块心病,由于我国的航空发动机工业起步比较晚、相关经验不足,很多国家都对我国技术上的封锁。中国在很长一段时间都依赖国外进口。如今,在我国科研人员勇往直前的开拓疆域,终于打破这个限制,让所谓的短板成为过去式。我国也是能建造航空发动机了,但是建造的航空发动机水平仍然达不到西方国家。
就比如我国的太行发动机,这款发动机已经可以堪当重任,我国的好几款战机已经开始运用到了国产太行发动机,其中有歼-11、歼-10、歼-16、歼-15、甚至是歼-20都已经换装了国产太行发动机。据悉,涡扇-10发动机的改进型涡扇10B(太行B)发动机推力达到了14吨左右,涡扇10B发动机的寿命的也增加了1000多个小时,在性能方面已经丝毫不落后俄罗斯的AL-31发动机。但是俄罗斯的AL-31发动机却是上个世纪70年代的发动机,足可以看出我国在发动机上的落后。
据悉,我国的涡扇-10发动机已经出现了好几款型号,尤其是歼-20换装的涡扇-10改进型发动机,推力更大,而且还具备矢量能力(与去年珠海航展上的歼10那款验证机相似),推力达到14.5吨左右,并且发动机的寿命也有所提升,可以满足歼20战机以1.53马赫的速度进行超音速巡航。但是,该发动机与俄罗斯苏-57装备的产品-30发动机,以及美国的F22战机装备的F119-PW-100矢量发动机依旧不是同一水平的发动机。
要想追赶上美俄在发动机上的水平,还是需要看涡扇-15发动机的。据悉,涡扇-15发动机最大推力达到了18.5吨,采用了先进的双余度全权限数字电子控制系统以及三元矢量尾喷管,具备了先进的故障隔离功能,与美俄的五代机装备的发动机属同一产品。
总体来说,我国现在在航空发动机上还处于落后阶段,要想入西方国家实现“并跑”,还是需要看涡扇-15发动机的。目前有消息称,涡扇-15发动机已经定型,相信很快就会问世了,让我们拭目以待!
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