我國航空發動機的水平如何?

我是小馬雲


非常好了已經,屬於在世界上排名前三的了已經,畢竟產品的豐富度是很高的,有些國家比如歐洲的英法都有獨具特色和技術優勢的航空發動機,但是他們的航空發動機的門類並不是那麼完整,比如缺少大推力發動機等。

圖為WS10A太行發動機。


我國的航空發動機事業起步晚,但是起點高,尤其是在渦扇發動機領域,近年來取得的進步是很大的。目前,我國能夠自己量產的渦扇發動機包括WS9、WS10和WS13系列發動機,他們的推力級別涵蓋了大推力、中等推力兩個級別,其中壽命最長的是WS13,該發動機的加工製造最為精細,而且由於推力比WS10小,所以壽命大大增加。而WS10則是推力最大的型號,其WS10B發動機的推力達到了14噸級別,屬於世界上推力較大的發動機,已經量產200多臺,裝備在殲11B、殲10C和殲15以及殲16戰鬥機上。

裝備WS13發動機的梟龍戰鬥機。

其次,我國在大涵道比發動機,也就是運輸機和客機上常見的胖胖的,圓圓的發動機上,取得了較大進展,目前型號包括WS20和CJ1000兩種,其中WS20是為了搭配運20研發的,推力可達18噸以上,而CJ1000則剛剛點火成功,進入臺試階段,未來會是我國國產C919和C929大型客機的動力,這兩種發動機都具有經濟型好的特點,大涵道比發動機研發難度較大,是航發裡最強調壽命和無故障時間的型號,考驗一個國家的加工製造精細化程度和材料學的先進性,我們可以看看我國的大涵道比發動機會做成什麼樣。

圖為大涵道比發動機。

我國的航空發動機體系完整,包括渦噴、渦軸、渦槳、渦扇等多個門類全部系列,雖然很少有哪一臺發動機在自己的領域處於領先地位,但是也很少有國家擁有全部門類發動機,豐富的種類使得我國可以自主研發直升機、運輸機、戰鬥機、客機等所有的飛機,這對於我國的航空產業發展打下了好的基礎。


海事先鋒


新中國航空工業始於一九五一年四月十七日,經過數十年的砥礪前行,我們從前期摸著蘇聯過河,到如今走出自己的一片天地,甚至在許多方面,已經能夠和航天工業第一梯隊的俄國一較高下,比如國產殲20就是讓蘇57無地自容的優秀作品。

眾所周知,不同於美國航空工業的獨步天下,中國和俄國都有各自的短板,國產戰機長期受制於發動機不給力,俄國戰機則因為航電系統落後而飽受詬病,可這恰恰又是對方的長項,那麼,既然兩國長期互為合作伙伴,若能技術交流,互補長短,豈不美哉?

然而,如果我們真的這樣做了,那就虧大發了,事實上,長期以來,俄製發動機都在被有意或無意的神話,AL31發動機面世已經45年了,我們進口這種發動機的數量也超過了1300臺,所以這個老本俄國人至今還在吃。

可AL31當真算是先進嗎?顯然並不是這樣的,其實從技術水平上來看,AL31比我們自己的太行發動機是要低整整一個檔次的,它的真正優勢在於可靠性更強且運轉壽命更長,基本沒啥太大短板和太多小毛病。

我們之所以買那麼多,實在是出於無奈,出於滿足當前基本儲備要求的目的,避免出現飛機造出來了,發動機遲遲到不了位的尷尬情況,而且相對來說,在渦扇10成熟之前,我們也確實沒有可靠性達標的發動機可以用。

AL31發動機最大使用壽命可達2000小時,渦扇10則是1500小時,而在啟動和加速以及可靠性等方面,也都比AL31差一些,但是換個角度來看,這也就說明俄製發動機僅僅比我們自己研製的發動機強一點而已。

在4000小時使用壽命的渦扇15即將出世之際,即使俄國用壓箱底的AL41跟我們換,也實在沒有那個必要,我們真正需要的,是F119以及F135那種使用壽命達到12000小時的第五代戰機所配備的極品發動機。

這個我們暫時沒有,俄國也沒有,而俄國有的,我們又即將擁有,所以就更沒有用航電交換的必要了,我們都知道,俄系戰機的座艙向來都充斥著密密麻麻的儀表盤,當然,俄製航電設備在近年來也有所進步。

可無奈當年在電子管小型化這個坑裡陷得太深,且缺乏持續的資金保障,很難在航電設備方面有大的作為,而且退一步講,即使就算我們把先進航電技術教給俄國人,他們也玩不起,航電不像發動機,一個項目搞十幾年甚至幾十年。

尤其是芯片,往往十幾個月就會來一波更新換代,而這一下就得扔出去十幾億美元去全面更換生產線和設備,更何況,他們也沒那多訂單去維持生產線。目前僅蘇35和蘇57有資格用簡潔直觀的液晶屏顯,而中國則可以大方的把這項技術白菜化並普及到梟龍等中低端戰機上面。

自上個世紀八九十年代以來,中國在航空電子設備上的投入一直都很大,且我們搞得是大規模集成電路,比俄國一條路走到黑的晶體管不知道高到哪去了,這便是造成中國在航電上反超俄國並形成優勢的原因所在,所以,我們絕對不能上當用航電換髮動機技術,划不來啊。

當然,俄國人也意識到了這一點,預感老本可能不能再吃,便開始極力推銷甚至直接轉讓發動機技術,向來好事的俄國媒體也開始為期造勢,可惜,俄國的技術壟斷被打破只是時間問題,屆時,我們將在發動機和航電兩方面對俄國形成技術優勢,到那時,誰賺誰的錢還真不一定呢!


迷彩虎軍事


每日點兵,為您解答

一、經驗問題。

雖然我們的航空發動機產業起步不算晚,但相對於西方國家來說,還是起步較晚的。並且,修發動機和造發動機是兩碼事,某些大哥不要混為一談!舉個例子,我們在研製太行的時候,太行的核心機是“學習”美國F110發動機的佈局,然後核心機匹配到低壓機,結果我們搞不出來向美國F110發動機那樣的低壓機,我們也沒有美國的F110,無奈之下,我們去“借鑑”俄羅斯的AL-31發動機。但奈何AL31發動機的低壓機旋轉方向是和F110發動機是反著的!導致太行發動機的兩個軸的轉速是比正常結果高好幾倍(正常為幾千,而太行剛搞出來的時候是2萬)所以,經驗問題才是大毛病!

請對比一下我們的太行發動機在數據上跟誰相似,又何誰不同,然後你就明白我第一觀點!

艦載燃氣輪機雖然跟航空發動機在結構上又很多相似之處,但我們設計船舶燃氣輪機的703所很老實,知道自己的不足,在烏克蘭的DA80燃氣輪機的基礎上製造出GT25000發動機。所以,不要把航空發動機的問題和艦載燃氣輪機的問題混為一談

二、制度問題

三、基礎做工問題

這裡不多說,我就放一張“官八股”的截圖,講道理,能讓整天報喜不報憂的“官八股”公開承認,可想而知這件事情的嚴重性!



每日點兵


你好,我是齊奧爾科夫,我來回答這個問題。

我國航空發動機工業起步並不晚,在中華民國時期就曾試圖建立航空發動機工業,中華人民共和國成立後,我國於1951年開始建立航空發動機修理廠,近70年來已經建成了一個比較完整的科研、設計和生產體系,通過引進專利仿製、改進改型和自行研製,已研製生產出了6萬多臺航空發動機,已進入世界少數能夠獨立研製航空發動機的國家行列。

但是,我國航空發動機在技術水平和產品研製方面與先進國家還存在很大差距,學習國外航空發動機的先進發展經驗,對我國航空發動機的發展勢必起到良好的借鑑作用。

渦扇10“太行”發動機

航空發動機作為飛機的“心臟”,是一個國家綜合國力、工業基拙和科技水平的集中體現,其研究開發工作不僅具有技術難度大、投資風險高、研製週期長等特點,而且要求具備雄厚的工程技術基礎和豐富的實踐經驗:世界上能夠獨立研究開發先進航空發動機的國家,像美國、英國、法國和俄羅斯,都無一例外地始終將航空發動機作為為國家戰略性產業,通過各種形式持續不斷地給予大量的資全支持和政策扶持,並嚴格禁止向國外出口其核心技術。

進入21世紀,航空發動機正在進一步加速發展,將為人類航空領域帶來新的更大變革,為此中國應該抓住這個機遇。但是,航空發動機的發展絕非易事,美國將航空發動機技術描繪為:“它是一個技術精深得使新手難以進入的領域,它需要國家充分保護並穩定利用該領域的成果,長期的專門技能和數據的積累,以及國家大量的投資。”對此,我們應該正確看待。


齊奧爾科夫


我也只是關注國防的一個軍迷,專業的東西不懂。但常年關注,略知道航發事業的艱辛,甚至難度遠在核武器之上。積數代人的付出,現在可以說雖然還沒有登峰造極,但也成就輝煌。現代航空發動機是大國的力量之源,核心技術中的核心。甚至不是中等強國能玩兒的起的。現在趕上了好時候,如果說過去要舉全國之力也有些勉強,現在可以說國力已綽綽有餘,投入上已不成問題。我國過去搞了幾十年的航發,雖然在頂級航發上一直沒取得重要突破,但幾十年的經驗積累已成厚實資本,而且沒有了浮躁冒進,剩下的是踏實和勤奮,突破只是早晚,是必然。

橫向對比一下,英國是老牌的航空和航發強國,但已顯頹勢,在航發這項核心領域上手握頂級成品和技術優勢,但甚至已不能獨立開發完整的航空產品。即便在航發領域,英國能不能繼續開發出更高水平的產品也讓人懷疑。中國現在的水平不如英國,但未來未必。

法國是世界屈指可數的航空強國,現在似乎仍有獨立開發高水平航空產品的能力,陣風就是例子。但法國在航發領域是弱於英美的,沒有最頂級的產品,未來的研發能力還要觀察。中國現在的能力樂觀的說,可能已與法國基本持平,或略有上下,但法國的持續投入能力是不能與中國相比的。

俄羅斯承接蘇聯的衣缽,優勢自不必說。當年蘇聯在航發領域,本不具備領先優勢,為了趕超最先進水平,投入只能說浩大,難以細說。可惜的是,在取得最輝煌成就的時刻,蘇聯轟然倒下。現在手裡仍然有最好的產品和技術,也許僅次於美國,但仍然有持續開發能力。中國現在應該不如俄羅斯,追趕也許還需時日,但俄國的投入能力,是不能和現在的中國比的。

至於美國,也許只能用航空人那句“過去是難望項背,現在是望其項背”來形容吧。我們是追趕者,是一個踏實努力,讓領先者緊張的追趕者。

至於其他國家,不值一提。

最後,從媒體上看,我國的航發已能支持頂級航空產品的持續發展,說句可堪大用,應不為過吧?


----牛牛


航空發動機可以說是工業皇冠上的明珠,我國發動機的水平一直制約著我國軍事力量的發展,特別是空軍和海軍,毫不誇張的說,中國武器裝備落後於西方的部分很大一部分的原因歸咎於發動機的性能落後,受制於人。

例如在軍用大飛機和特種飛機上,我國目前還沒有一款可用的高涵道比渦扇發動機,目前的運8,運9,高新系列特種飛機,空警200和空警500,均是使用渦槳-6系列發動機,連運20使用的渦扇發動機也是俄羅斯30多年前的技術水平,並不是說使用渦槳發動機一定就是落後,但是上述機型很多是無發動機可用的情況下,才使用的渦槳發動機,且民用發動機也是這樣。而如美國的C17,E-2,E3,P-8,KC-135等需要快速反應,快速到達的預警、偵察、運輸等機型均實現了大型化,噴氣化,使用的發動機是一款很經典的CF56及其改進型號,而中國目前的同等類型發動機CJ-1000,還無法成熟應用,正在研發。

在軍用領域,我國目前已經成功研製出了渦扇10“太行”及其改進型號,推重比達到8,據傳已裝機殲20試飛。而最先進的渦扇15“峨眉”正在研製當中,推重比達到10,不久將裝配殲20。

WS-10對標的是美軍的F110-GE-129IPE,普遍裝備F16,F18,F15等機型,WS-15對標的是F119,裝備F22。目前美軍最強的是F-135,裝備F-35。可以看出目前我國軍用發動機落後美國大約20左右,也就是一代左右,為什麼會這樣子?

原因有二:1、我國發動機起步晚,底子薄,現在還處於打基礎階段,很多基本的技術需要積累,西方國家那麼多年的研製經驗積累了大量的設計數據,人家知道哪個設計好哪個設計更優,我們要一步步驗證,這是要一步一步的走下去,沒有捷徑。

2、可以發現在美國,戰鬥機和發動機是分開發展的,走的是兩條道路,而中國的是發動機往往配套戰機型號發展,所以在美國可以發現,往往一個發動機有多個型號的戰機使用,而中國的是發動機的命運與戰機綁在一塊,一旦戰機下馬,往往發動機也下馬了。

3、目前中國航發的品質管控存在著問題,太行發動機的可靠性目前還是一個不小的問題,這往往影響著發動機的發展。

當然,與美國比,我們只是暫時落後,近年來我們也取得了很大的進步,經過近20的刻苦研發,相信就快要迎來爆發期。

可以在航空發動機領域,目前我們還處於落後階段,但是要看和誰比,比起美俄英法,還是要追趕的,比起其他國家,我們還算先進的,如日本,印度,韓國之類,還沒有太行呢,雖然他們可以買買買。


巴爾幹尖刀



水皮158921212


新中國航空發動機起步很高,因為那個時代航空發動機整體水平比起今天低到不能想象。不過那個時候我們的航發人沒有一個敢夢想自己是中國第一流航發大師,所以可以說“那一代沒有一個“萬一實現了”的人”。

對於那一代航發人,“大師”需要掌握的知識並不需要多,因為“基本沒有”。不僅僅是中國沒有,就是“老師”蘇聯也沒有,美國為首的西方一樣知識不多。與蘇聯、美國航發人“沒有就創新”的思維不同,中國航發人思維邏輯是“沒有學的就等著有了學”,根本沒有“創造”的概念,一切都是“能吃透就已經是了不起的專家了”,這種思想邏輯下的中國航發人出不了“大師”也就不奇怪了。

最糟糕的是這樣一批“考高分的學霸”進入院校,把當年幼稚的甚至錯誤航發知識當做“經典教科書內容”傳教給下一代航發人,結果“誤人子弟”的耽誤一代航發人,持續到今天仍不見中國航發“大師”的蹤影。

噴氣航發理論至今也沒有那麼複雜,但用好就沒有那麼容易了,當然通俗易懂的說就更難了。

最簡單的理論是:“噴氣發動機就是將燃料熱能轉換成機械推力能或拉力能”,其轉換技術的“好壞”以“轉換效率來衡量”,關於這一點再“細說”就不能“講人話”了。

分類

噴氣發動機兩個轉換機械能方式,一個是“發動機推力”,另一個就是“拉力”。出於效率高低的考量,“推力”用於高速飛行航空器,“拉力”則用於高亞音速以下的航空器。具體實踐是: “小涵道比或無涵道比的噴氣發動機是推力發動機,用於高亞音速至超音速航空器”,“大涵道比噴氣發動機是拉力發動機,用於高亞音速以下速度的飛行器”。“推力”噴氣發動機的特徵是“渦輪級數少”,相反,“拉力”噴氣發動機的特徵是“渦輪級數多”。相比之下,使用“推力型”發動機的航空器蒙皮空氣摩擦溫度高,所以尾噴管噴氣溫度高也是特徵。使用“拉力型”發動機的航空器蒙皮空氣摩擦溫度低,所以尾噴管噴氣溫度低也是特徵。用熱效率轉換理論評判: 尾噴管噴氣平均溫度低的發動機效率最高,溫度高的則發動機功率低。所以結論是:“高速飛機燃料效率遠低於高亞音速飛機燃料效率”。

渦扇

渦扇葉片越寬,渦扇級間壓比越高。所以俄羅斯從AL-31的“窄”渦扇葉片進化成AL-41“寬”渦扇葉片,美國從F101的“窄”渦扇葉片進化成F119“寬”渦扇葉片。不僅僅“推力型”渦扇葉片如此,“拉力型”渦扇葉片更是如此。著名的CFM-56渦扇發動機就是如此進化的,從最初的“窄”渦扇葉片,僅僅採用了“寬”渦扇葉片,“推力”就增加30%以上,而渦輪沒有變。

中壓級

由於中壓級葉片“長弦比”夠長,氣流“離心”擾動大,故現在基本都採取“凸肋”措施,即減少了“離心”氣流擾動,又降低了葉片共振風險。今天“先進”的發動機已經通過適量的“長弦比”取消了這個複雜的構造,同時也消除葉片共振風險。譬如:F100還存在“凸肋”,F119就不存在“凸肋”了。

中壓級也是個“喘振”易發級,與渦噴發動機“直接洩空”的“放氣消喘”不同,渦扇發動機則是將引發喘振的氣流放到外涵道,相當於“原湯化原食”般高效率。

不得不說的是還有一個“減喘”常用手段,那就是“調整壓氣級導流葉片角度”,經典應用是CFM-56大涵道渦扇發動機,AL-31F小涵道渦扇發動機。不過這種“減喘”手段構造太否則,控制太囉嗦,“減喘”控制速度範圍有限,在MiG-25的R-15-300渦噴發動機、F-22的F119渦扇發動機上被摒棄,最大原因是: 它們的壓氣級總級數都是最少的,葉尖與機匣間隙大一點就能克服“喘振”了。

“減喘”的第三種手段就是“雙轉子”或“三轉子”,各級渦輪驅動不同功率各級壓氣級。雖然這種手段發動機構造更復雜,設計、製造難道更高,卻能大大的提高噴氣發動機效率,不僅僅高速飛行器航發應用,而且成為高亞音速飛行器航發“標配”技術,更“節油”的這些渦扇發動機都是“三轉子”的。

高壓級

今天的高壓級葉片“長弦比”接近1,主要控制是葉尖線速度跨音速,激波反而是最好的“級間密封構造”。也因為空氣壓力已達到18~36高壓,溫度高到採用鈦合金或耐熱鋼材料。

實際上,MiG-25用的R-15-300發動機各級壓氣級葉片都是“鋼質”的,充分體現出高速飛行器的航發“必須簡單粗暴”特質。

燃燒室

最早的燃燒室都是“分立式”燃燒室,不僅僅“離心式壓氣機”的著名的MiG-15用RD-45渦噴發動機是,同時代經典戰機F-86的“軸流式壓氣機”的J35渦噴發動機也是。不久就被結構更輕的整體的“連管燃燒室”替代,70年代又被新興的“環形燃燒室”替代至今。燃燒室有兩個目標: 1. 燃料充分燃燒。2. 流經燃燒室空氣被充分加熱而獲取能量。為達到這些目標,燃燒室需要解決罄竹難書多的問題,這裡不再膩述,中國在這裡沒有“學習難度”。

高壓渦輪

至今成為中國心詬病就是這一段“材料不行”,即“單晶金屬”材料不是“最先進的”。用雷軍的語氣說:“不是最先進的就很丟人嗎?”,答案顯然是否定的。“最先進”的高溫單晶金屬葉片比沒有那麼先進的僅僅是最高使用溫度高几十度而已,僅僅是“不到半腳油門”的溫度而已。用這個心態去看“最先進”,問題就不那麼“至關緊要”了。這點溫度差用“一圈僅1mm”的“第一級每一個渦輪葉片僅僅放大一圈”的方法就能迎刃而解。所以中國在這裡的差距“不是在材料上”,而是“設計技術上出現了差距”。事實上今天美國“最先進”的“金屬單晶葉片”也僅僅使用在F119(F-22戰機用)、F135(F-35戰機用)而已,全世界95%以上的第一級渦輪材料還是用“金屬定向凝固葉片”。而中國在“金屬定向凝固葉片”技術與俄羅斯、美國幾乎就是“零差距”,顯然中俄美航發差距不在“材料差距”上,也不在“軸承”上,歸根結蒂在“構造設計” “設計思想”上,抱怨“材料不行” “製造工藝不行”純屬藉口。

低壓渦輪

這方面中國沒有差距,不再膩述。

加力燃燒器

尾噴管

尾噴管有兩個重要作用: 1. 均勻加熱所有流經噴氣發動機的空氣,使其獲取最大的能量。2. 通過尾可調噴管噴口調節“噴氣速度”,達到飛行中“獲取最大推力”的目的。中俄在這方面技術非但不輸美國,甚至更先進。

結語

中國在航發材料、製造裝備上與美國差距並不大,差距最大的就是“設計思想”,這不是用錢、用時間就能堆出來的,中國需要尋覓“航發大師”,從“專業人員”中尋找至少目前是沒有希望的,幾乎所有的“專業人員”思維都被“傳統權威理論”桎梏了,中國航發需要凱里.約翰遜那樣“門外漢” “慧眼”的“大師”來引領中國航發人走出“錯誤的傳統權威理論”的迷霧。


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在世界上能獨立研製和生產航空發動機的國家不多,能研製渦扇航空發動機的國家屈指可數,能研製大推力高推重比渦扇航空發動機的國家更是鳳毛麟角。能研製全譜系航空發動機的國家只有美俄中三個國家。

中國研製航空發動機,從引進仿製起步,其間幾經曲折。上世紀六十年代,中國成為少數幾個能生產噴氣發動機的國家,在渦扇發動機的研製上也有建樹,七、八十年代,先後成功研製了渦扇5型和渦扇6型發動機,遺憾的是因載機的下馬而中斷了研發之路。

崑崙噴氣發動機是中國獨立研製的,具有完全自主知識產權的先進噴氣發動機,採用了許多新材料、新技術和新工藝。使中國航發研製上了新臺階。

隨著渦扇9秦嶺實現全部國產化,為獨立研製渦扇10奠定了基礎。如今,渦扇10A、渦扇10B的定型和批量生產,為中國第三代殲10C、殲11B、殲16戰機、第四代殲20戰機提供了強勁的動力。正在研製的渦扇15,將使中國航空發動機的研製和生產達到世界先進水平。


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對於我國航發研製水平,我始終關注;但僅僅是關注,未曾有一字一句之評。航空發動機製造水平是一個國家工業製造能力和尖端科技的集中表現,一個航發白丁,豈敢班門弄斧!


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