中国航空发动机如何突破瓶颈?

懂技术的人和钱缺一不可。

比如俄罗斯的“产品-30”发动机,就是因为俄罗斯没钱,所以就将钛铝合金叶片放弃了。俄罗斯技术上还是有储备的,但因为没有钱,所以再好的技术也是无法实现了。而中国的涡扇-15,现在就还是在继续啃可以耐更高温度的钛铝合金材料,就是花钱,花很多钱,一遍遍做不同条件下的试验。这种试验全是真金白银往里面扔,但想要让这种材料可以实用就不得不扔钱。当把不同条件下的所有试验都做完了,实际上就是把钱喂足了,这种材料也就可以实用化了。这就是想要研发航空发动机不能没钱的道理,没钱就是空有想法也出不来结果。

但只有钱也没用。此时还要有技术,实际上就是拥有技术的人,这些人知道要向什么方向花钱,这钱才能花的物有所值,最后才能花钱烧出来一个能用的发动机。

如果说中国的现状,就是钱大概勉勉强强够用了,应该不太可能因为钱的问题,耽误了发动机的进程。但现在中国最大的问题就是懂发动机技术的人不够多至少没有美国那么多,不能有十足的把握找到烧钱的方向,因此许多钱就因为方向找的不对,就被瞎花掉了。也就是花了更多的钱,但真正的效果不理想。

天才的发动机设计师可以显著降低烧钱的概率,也就是烧尽量少的钱,就能得到结果。而现在的问题就是出在这方面,我们的钱烧的效率比较低,所以就只能慢慢烧了,总能烧出来一个结果。




中国的航空发动机一直是空军的“心脏病”!

使用俄制AL-31FN发动机的歼-10战斗机


使用俄制RD-93发动机的歼-31发动机

而对于航空发动机,业界有一个对它特定的评价,即被誉为是“工业制造业皇冠上的明珠”,由此,也可以表明航空发动机在工业制造业方面的地位!

目前,无论是在军用还是民用方面,美国在航空发动机领域处于领先地位,其次是欧洲、俄罗斯。

F-35战斗机使用的F-135发动机

F35B战斗机采用的F-135发动机衍生型号F-135-600发动机

通用的GEnx发动机,C919的LEAP发动机的原型

我国在航空发动机方面还处于追赶的位置,正努力缩小与先进水平的差距。在民用航空发动机方面,我国还尚未有成熟的产品,虽之前也做过不同型号的研发,但距实际应用还有不小差距。如配套C919的“长江1000”发动机(CJ1000),仍处于研发阶段。
国产CJ1000大涵道比涡扇发动机模型

在军用航空发动机方面,情况比民用领域要好,我国独立研制的“太行”发动机以及其他的改进型号,经过近30年的不断努力,目前已经批量装备中国空军,为空军现代化提供了有力支持。但总体来讲,我们的技术水平相对美欧主流还比较落后,如不加快脚步,存在被进一步拉开差距的风险。

“太行”发动机

个人的理解,在航空发动机领域如想有所突破,应从以下几个方面着手:

(1)开发高性能材料:高性能材料研发高端航空发动机的基础。由于工作环境的特殊性,发动机结构部件需要经受极端的考研,如材料性能不达标,必然无法实现高性能指标,此方面已有一点进展。
国产高性能航空发动机材料研发成功新闻发布会

(2)高端加工工艺:航空发动机对零部件加工、装配工艺要求极高,略微的偏差都可能造成性能大幅下降甚至发生事故。以发动机叶片为例,需要根据流体力学要求具有三维复杂曲面,同时,还需在极小的空间内留有冷却流道,难度可知一斑。
“罗.罗”公司生产的叶片结构图(劳斯莱斯哦)

(3)先进的设计理念:传统的航空发动机结构,其性能潜力已挖掘的差不多了,想要进一步大幅度提升性能,必须有新的设计理念,如下一代航空发动机技术路线之一的自适应变循环发动机等,这方面美国也已走到前列,并开始进行工程验证试验,预计最快2020年试飞。
GE和普.惠联合研制的自适应变循环发动机结构示意图

(4)核心人才和有效的制度:任何技术的发展和载体都是人,如何充分发挥人的才能,那就需要有效的制度。航空发动机研发是一项基础和延续性很强的任务,很多基础性的理论和数据是不可能外传的,因此,不太可能有捷径可走,需要具有高度专业性的技术人才潜心研究,但由于各种各样的原因,这两个方面目前仍有很大提升空间。

诚然,我们的航空发动机技术与美、欧最高水平确实存在不小的差距,但近些年也取得了较大的进步,下一代高端航空发动机也在研发阶段,可能不久的将来就会面世,届时将进一步缩小差距。
中国军用航空发动机图谱

上图红圈内即为“太行”发动机,其右上角为传说可能是我国下一代航空发动机的为涡扇-15发动机。


以上为个人的理解,欢迎关注、讨论交流。




本来不太想写的,看到那么多说材料的,就把自己的想法说一下!

航发是一个系统高度集成的工业品,也是分成几代的,目前主流是三代和四代!

三代大推有美国的f100/f110系列,俄国的al31系列,中国的太行!三代中推有美国的f404,俄国的rd33/93,法国的m88,中国的涡扇13!材料多样!

四代大推目前服役的只有美国的f119/135,在研的俄国产品30,中国涡扇十五!四代中推美国的f414,英国的ej200,在研的中国涡扇19(进度比涡扇十五快)!均采用三代高温合金叶片!

以上是介绍,让大家有个初步认识,下面具体说说我国航发工业水平!

在14年初至前,我国三代大推很不稳定,故障频发,于是中国材料不行,中国工艺不行的段子满天飞,到今天依然很有市场!直到小日本的xf5-1小推力发动机出来后,才有聪明人反应过来,该发动机用豪华的四代材料做出了一个推力不到8的三代小推力发动机(四代航发用第三代材料),涡前温度高的吓人,推力让人笑掉大牙,于是聪明人发现了问题,太行和美国f110是表兄弟,为什么太行的材料和工艺都要比f110要好?于是乎,根源找到了,根本的设计能力不行,这才是中国航发落后的关键!

有人说航发就是看材料,对也不对,比如太行和110推力差不多,撇开国家让不懂发动机的人来看(不让他知道发动机哪个国家的),太行用了部分三代材料和工艺,110没有用,很多人看了,这不说明太行材料更好,更先进吗?而让懂得人来看,一定会说一句,艹,垃圾设计,居然要用下一代材料来补设计不足!

航空发动机的核心技术是什么?设计和经验的积累!美国的f110为了一个燃烧室,好像做了2700个模型去一个一个试,所以航发是设计并一个一个试出来的,美国英国设计的多,自然积累深厚,内功强,不需要华丽的招式!

中国目前的困境是什么?时间,我们的积累太薄,设计经验太浅,还需要一步一步的走,没有捷径,等我们经验积累的差不多了,我们的航发就真的赶上来了!




航空发动机是国人心中的痛,原因很简单,因为我们落后呀!如果有高质量,大推力的发动机,我们的远程轰炸机,大型运输机,大型客机等就都不是问题了。

发动机是航空工业的基石,航空发动机的先进与否决定着我们航空工业的发展水平。我们的航空工业之所以比一些国家相对落后(比如:美,英,法,俄等),其主要原因是我们的航空发动机相对落后,从而制约了我们航空工业的快速发展和超越。

而落后原因无非一下几点:

首先是缺乏人才,尤其是缺乏掌握个世界先进设计理念和先进制造水平的领军人物。我们的两弹一星为什么在那么艰苦的条件下能搞出来,且那么快?其主要原因是我们有掌握世界先进设计理念和制造水平的领军人物存在,他们让我们少走许多弯路,并能赶超世界先进水平。

比如:被誉为中国的“航天之父”“导弹之父”的钱学森,当年曾先后在美国的麻省理工学院航空系和加州理工学院航空系学习,师从世界著名的空气动力学教授冯·卡门,并很快成为冯·卡门的得意弟子。在冯·卡门的推荐下,钱学森参加过美国最初的火箭和导弹研究工作,并取得了显著成绩。二战结束后,钱学森又随导师冯·卡门去欧洲考察过英,德,法的航空研究,特别是德国的火箭发展情况。可以说钱学森掌握和了解世界最先进的设计理念和制造技术,从而招揽和培养了一大批后继人才,才使得我们的航天和导弹技术能够追赶甚至超越世界先进水平,也使得他成为中国航天和导弹的灵魂式人物。

再比如:原子弹之父钱三强,毕业于清华大学物理系,后赴法国巴黎大学居里实验室和法兰西学院原子核化学实验室从事原子物理研究工作,导师是居里的女儿。可以说钱三强掌握和了解世界最先进的原子核物理研究技术,才使得后来我们能快速制造出原子弹并能赶超世界先进水平,也使他成为原子弹灵魂式人物。

而我们的航空工业,尤其是航空发动机技术基本来自当年苏联的援助,可惜还只援助了一半,人才培养也是半途而废,没有掌握世界先进发动机设计理念和制造技术的领军人物出现,导致我们的航空发动机技术一直相对落后。

其次是投入不足。我们投资几万亿搞高铁,几万亿搞芯片,搞航空发动机投资了多少?

航空发动机是一个需要不断摸索,不断试验,不断积累的科学,需要不断投入,才可能得到发展。想要立竿见影,那几乎不可能。

再有就是管理问题。曾有幸参加过某航空发动机公司的专题讨论会,一个搞了一辈子人事工作,可能连发动机制造车间都很少去过的总经理在台上大谈特谈航空发动机的现状与未来,让人觉得可笑,台下的许多专家们更是满脸的嘲讽。空谈误国,实干兴邦,外行领导内行只会延缓我们航空工业和航空发动机工业的发展,我们需要专家型的领导者,而不是投机分子。等等。

总而言之,航空发动机需要我们投入大量的人力物力去搞,想要突破瓶颈不容易,除非我们能够设计出一种完全不同的发动机,实现弯道超车,否则就只能耐下心来认真的搞,不断招揽和培养人才,总有一天会突破瓶颈。




木桶理论一一等花动机所需的所有零部件都达到成超过老美同代才能讲成熟或超越!

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页面更新:2024-06-06

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