擎天猪 2013-2-11 23:45
渐入佳境的中国航空发动机
中国的航空发动机已经成为制约中国新型飞机研发的主要因素,那么中国航空发动机究竟是什么原因落后于世界先进水平的呢?
回顾中国航空发动机历程不难发现,从仿制生产苏联的VK-1F涡轮喷气发动机开始制造发动机的起点并不底,但是与当时已经成为航空大国,具备强大的内燃机发动机研发生产水平的美国、苏联、英国、法国、日本等等工业化国家比较1956年以前中国的工业基础是非常薄弱的。
虽然依托苏联航空技术、苏联机器设备和核心材料,先后仿制了VK-1F(国内型号涡喷--5)、RD-9(国内型号涡喷--6)R-11F-300(国内型号涡喷--7)、RD-3M(国内型号涡喷--8)等等几款航空喷气发动机,但是这样完全按照苏联的研发直接仿制的工作,严格意义上说与中国有没有设计研发涡轮喷气发动机的能力几乎没有什么关系,这样的仿制工作说明中国设计研发涡轮喷气发动机的学习过程才刚刚开始。
一)材料、工艺的影响:
众所周知,设计研发航空发动机是两个板块的工作,在美国、苏联这样的航空大国里,由于已经建立了比较完善的材料研发与生产工业、发动机各种零部件的生产工艺都非常工业化,因此发动机的设计是核心竞争力。只要有发动机设计团队的创新设计,发动机的研发工作就可以迅速展开,绝大多数材料、工艺不需要重新开发、试验,新型发动机的研发风险比较容易规避。
中国的情况却完全不一样。在仿制苏联发动机的几十年经历中,不止一次的发生因为材料不过关、工艺不精湛造成的发动机性能下降、寿命减短问题。
在发动机定型生产、装备使用过程中中国技术人员早就发现当时苏联发动机的部分设计、制造缺陷,尤其是寿命短的问题。因此中国技术人员试图通过自己的力量改善,甚至解决这些问题。然而,充满智慧的中国技术人员发现问题是简单的,要解决发现的问题就不仅仅是有智慧就行的了。
仿制成功涡喷—6发动机后中国技术人员最各种的就是发动机的寿命。1964年通过国家鉴定的涡喷—6发动机首次翻修寿命仅仅是100小时,中国技术人员采取了41项措施加以改进,试图提高到200小时,另外,涡喷—6发动机火焰筒发生裂纹、掉块的质量问题也需要解决。
然而知道采取什么措施改进固然是需要智慧的事情,实现改进却只能依靠材料、工艺了。提高寿命的改进,经过多次反复,从1965年开始到1973年才最终达到200小时的目标。此外涡喷—6发动机火焰筒发生裂纹、掉块的质量问题从1968年搞到1976年才获得全面彻底解决。
类似这样的情况并非个别现象,即使是已经成功制造涡喷—6发动机,在制造更先进的涡喷—7发动机时同样遭遇到材料、工艺的制约。在一般人的想象中一款生产中的发动机,只要有优秀的发动机设计团队进行升级改进什么的应该不是什么困难的事情,但是事实上有优秀的设计团队只是实现目标的前提,能否实现完全有赖于是否有恰当的材料、恰当的制造工艺。例如歼-8研发目标需要配套推力更大、更泼辣的发动机,经过考核拟定以涡喷—7发动机为基础进行升级改进,实现歼-8发动机的配套。但是仅仅是提高涡轮前温度100度这样的升级工作就已经产生了无数困难,集中力量攻关进行也从1965年研发到1969年才完成,真正研发成功获得设计定型竟然已经是1982年的事情了。
如果说提高涡轮前温度100度这样的升级工作需要重新研发新型涡轮叶片,发动机的改进涉及面太广,那么像将发动机的汽油起动系统更换为煤油起动系统这样的小改革应该不难,在涡喷—7发动机上也耗费了一年多的时间才成功。
因此中国开始加强航空发动机的材料研发、工艺升级工作,从研发‘昆仑’涡喷发动机、涡扇-10(太行)涡轮风扇发动机开始,中国发动机已经享受的提前储备、预先研发的红利。随着国家经济实力的提升在材料、工艺方面的进步日益显现。
二次)发动机研发模式与资金:
以仿制苏联飞机起家的中国航空工业一开始就继承了苏联航空工业“研发飞机就配套研发发动机”的发动机研发模式。发动机的研发费用依托于飞机这个项目,发动机的尺寸、指标服务于配套飞机的设计要求。
例如涡喷—6发动机配套歼-6战斗机,因此尺寸、安装节点等等限制下不可能安装到歼-5战斗机上;涡喷—7甲发动机只能配套给歼-8战斗机上不能安装给歼-7战斗机上(尽管它的推力比涡喷—7基本型大得多)。
之所以中国能够研发成功强-5强击机,关键在于南飞选择歼-6战斗机作为改型对象,歼-6良好的飞行性能、安全稳定的涡喷—6发动机成为强-5强击机成功的保证。但是强-5在应用中发现专门提供给歼击机使用的涡喷—6发动机有些特点会影响到强击机的作战,因此有必要进行适应性改进,结果这样的改进对于中国航空发动机生产单位也是耗费时日的艰难。
正是继承了苏联发动机项目有赖于飞机项目的发动机研发模式,导致只有飞机项目获得国家立项,以之配套的发动机才有资金开始研发。因此涉及新型发动机的材料、制造工艺只能等待发动机研发项目启动才有条件启动研发,形象的说就是已经做饭吃了才知道需要什么菜肴,确定需要什么菜肴才开始播种!!
从准备给轰-5使用的涡扇-5发动机,到配套新型歼击机的涡扇-6发动机,再到研发歼-8时同时研发涡喷-7甲发动机,尤其是确定从英国引进‘斯贝’涡扇发动机时,这样的模式竟然让先进的发动机引进到国内却没有配套的飞机项目!
轰-5升级项目停止的结果是涡扇-5发动机下马;新型歼击机研发的重重困难中涡扇-6发动机研发的艰难恰恰是重要因素,于是因为发动机的羁绊新型歼击机难以为继,因为新型歼击机的下马导致涡扇-6发动机在诞生前夕悄然死亡。
历经艰辛引进的‘斯贝’发动机因为这个模式几乎成为投资失败的代表-------幸好中国开始了歼击轰炸机的研发,不然还是会被这个模式扼杀在摇篮里。
伴随着改革开放,中国人开始接触西方发达国家的航空工业,接受了航空涡轮发动机‘核心机’研发的概念,通过中国航空院士的努力,国家开始了将航空发动机按照‘核心机’概念独立于飞机项目外的研发改革。
首先是涡喷-14(昆仑)发动机的研发,虽然它的研发其实依然是有飞机项目作为研发导向的(就是作为歼-7、歼-8战斗机的新型动力)。然后是涡扇10(太行)发动机。前者上个世纪80年代开始,到2002年实现设计定型。后者经过十多年的研发于2005年实现设计定型。
通过这两个发动机的全面研发,中国领导人和科技人员都充分认识的航空发动机的研发必须在资金是给予独立于飞机项目以外的保障。据说过去30年,中国在几个型号的航空发动机的研发上已经投入了超过100亿美元(与之对比美国仅仅是为‘闪电2’的发动机就已经投入80多亿美元了)。由于国家的重视我们有可能看到今后中国研发一款航空发动机的投资就会超过50亿美元的良好投资。
从仿制到独立研发,中国航空发动机的研发已经渐入佳境,或者5年、或者8年中国新型作战飞机将拥有一颗遒劲有力的‘中国心’。
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中国在发动机上的落后不仅仅体现在航空工业上也体现在其他工业产品上,最典型的汽车业不就是么。发展了这么多年,可是连一颗有影响的中国心都没有。我想这也跟我们师承苏联有关吧,毛子的工业产品一直都是以傻大黑粗文明。而我们最早进行工业布局的时候可以说是全盘复制苏联的工业布局及工业思路。习惯一旦养成,要改起来那可就困难了。而且这个在金属冶炼及精密加工上比前苏联已经现在的俄罗斯都有着一定的差距。不过我们也有我们的优势,毕竟我们的研制之路和研制目标比较完整而且也明确,那就是吸取欧美及苏联的成功经验,盯住美国的发展之路,没有跟苏联那样曾今被严重中断及左右摇摆过,这两年的发展也是相当快的。
LeiNuo 2013-2-12 00:29
我们以前一说航空发动机就想到了材料学 想到了定向凝固的高温合金 想到了粉末冶金盘等等吧,咱不能总看着cfm-56很经济耐用,f-119的性能如何如何强劲,其实这后面的单晶材料是一次次的试制出来的,那不是一两次或是一两年就能出成果的,看事儿有时候不能看表面。现在好了我们玩了个3d激光打印这东西可是能加工钛合金的:s_3:
另外楼主别总拿汽车发动机和我们的航空产业做对比,这不合适。况且我们的重卡发动机做的还是不错的,其实我们更应该注意的是汽车用的变速箱当然也包括装甲车使用的。如果按汽车发动机都造不好在工业上就“一事无成”的定理,我们那载人航天估计也是ccav骗人的你说呢?鬼子 棒子倒是做汽车挺来劲的,他们敢说自己有完整的产业结构,工业链么?
zhuyu34521 2013-2-12 08:47
期待中国的航空发动机能够用在歼20这些飞机上,传承苏联,吸收西方技术,取得突破
llll0000 2013-2-12 18:18
航发代表一国真正的工艺水平,只有在工厂呆过的人才知道材料、工艺才是基础,没有材料、工艺的设计只是空中楼阁。只要材料工艺突破了,一切难题都会迎刃而解。而且现在人才那么多,即使不说国内培养的,单每年留学归来的都是一个庞大的数字,国家现在也不缺钱,可以大把投入进去,突破那是早晚的事。只有外国人才会把这项技术称之为神话而不愿意承认中国人能突破。
一剑难求 2013-2-16 14:33
盼望着中国的航空发动机能够有自己知识产权,为中国的战机装上自己的心脏。
woodface 2013-2-16 17:02
就现在的急功近利的学术状况来说,想要在基础动力学和材料学方面研究有所突破的话,说实话很难!
skyweizhonglei 2013-2-16 21:07
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zyf43 2013-2-16 23:17
如果有人结婚,不发达。吃饭糖醋,哥V港行货I未发货物。
SAGA0Arcueid 2013-2-16 23:24
很遗憾的是为了丝带和海带的屁股上估计还是毛发……
这方面欠债太多了
zzip 2013-2-17 13:47
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dw125 2013-2-17 14:08
我是金属制造行业的,告诉大家一件事情,天朝的基础材料工业中的热工艺还是很落后的,技术水平维持在70年代水平。请注意,我说的是基础材料制造水平,并不是实验室的水平,天朝的实验室的水平还是非常高的。我们承接过国家重点科研项目-某超大型水面船舶钢板试制,生产过程发现,单一生产能达到设计要求,但是,如果批量生产,抱歉,达不到。原因:1、热加工的工艺太原始了。2、冷加工公差太大,达到30到15微米,一直到不了10微米以内。3、缺乏熟练的技术工人
luohaiau 2013-2-17 14:11
其实发动机的研发周期是很长的,但一款发动机研发成功可以装配好几种飞机设备上去。
tina1100 2013-2-17 19:23
93年在西安上学时在同学的带领下去看过试飞院,里面有轰6和轰6改装的加油机在实验,都20年过去了,还是个轰6K,可见中国的航空还有很多路要走。
27549990 2013-2-17 19:27
坚信自己国家一定能搞出来,我们相信核心技术一定要掌握在自己手中
XLINKEN 2013-2-17 19:36
期盼很久很久了,真的希望能快点看到国产的大型发动机.
maohai1821 2013-2-17 22:20
前途是光明的,道路是曲折的!坚定信念,埋头苦干,奋力追赶...
lucdemona 2013-2-17 22:32
心脏病永远的痛啊,现在就等WS15和WS20出来,专门给四妹和大运准备的。
LeiNuo 2013-2-17 23:29
回复 11楼 的帖子
说的比较客观中肯,我们确实有很多高水平的实验室研究产品。不知道朋友你说的那船是什么船,是大型液化天然气运输船还是大型石油运输船呢?不是军船吧?
13楼的朋友,现在的轰6k虽然是在轰六基础上改进的 但是作战效能已经有了很大不同了:biggrin
gexu 2013-2-18 00:00
都是急功近利的产物,中国现在还有多少人安心做学问的,真心希望中国不要那么冒进老老实实打好基础!毕竟长城不是一天修成的!
红色恐怖 2013-2-18 09:08
中国人现在也玩得起这烧钱的游戏了,只要肯投入,认认真真扎扎实实,突破是早晚的事。