中國航空發動機的真正差距究竟是什麼?答案令人徹悟

說到近年來,制約我國航空技術發展的一大障礙,相信絕大多數人都會認為是航空發動機,這種裝備可以體現一個國家的整體工業水平,因為航空發動機的製造要求非常高,工藝精度非常細,因此,航空發動機被譽為“工業之花”。也許很多人都會問,中國近年來取得了這麼多的科技成就,為何就遲遲的造不出先進的航空發動機呢?關於這個問題,在之前上海舉行的發動機材料論壇上,多位院士也表示想要在發動機上有所突破,必須突破新的材料技術,既要減輕發動機的重量,又要提高耐熱程度,這是我國航空發動機技術發展的關鍵之處。本期節目小兵兵就來給大家道出其中的緣由。

中國航空發動機的真正差距究竟是什麼?答案令人徹悟

在這裡簡單說下研製發動機的幾個重要工業技術:近無餘量形成技術、計算機集成、複合材料加工、新切削加工技術、焊接技術、小孔加工技術、檢驗、防護塗層、熱表處理技術。目前這些技術在單個施工的情況下我們國家還是較先進的,關鍵問題是我們缺少設計合成的經驗,所以,把這些技術融合在一臺發動機上是很困難的。一臺好的發動機指標是耗油量少,維護費用低,可靠性高,且壽命足夠高等;儘量縮短研製週期,這就需要這些技術共同計算加工了。如果製造技術好,那發動機的壽命就會很長,質量就很好。尤其是大推力發動機,裡面的關鍵部件尺寸精度、形為公差精度還有裝配單位都是毫米和微米。這樣的精度是普通加工機床和人工無法來完成的。

在航空發動機的製造中,可以說渦輪風扇發動機的加工是比較困難的,這一點不光是我們國家,西方發達國家也出過同樣的問題。

一個發動機生產工藝上的好壞決定了這臺發動機的整體性能。其實我們從,發動機的渦輪葉片上就可以分辨出來一個國家的製造工藝水平。製造良好渦輪葉片的前提是;你得有非常先進的檢測機器,還有這個國家的工業,能夠製造出非常好的數控加工設備才可以。

中國航空發動機的真正差距究竟是什麼?答案令人徹悟

這也是小兵兵為什麼說,一臺發動機就能顯示出一個國家的工業實力。這裡我還可以拿葉片舉個例子。對於大多數三代發動機的葉片而言,根部的冷卻小孔至少有七萬個或幾十萬個,這就是單晶空心葉片技術。而且每個孔的形狀還不是一樣的,有的深徑比大,有的入射角小。平常的方法是做不來的,只有數控激光打孔才能搞的出來,所以葉片的質量就很高。此外,如在燃燒區的轉子葉片,在受到高速旋轉時所流出的動力時,還能很好的承受將近2000多度高溫的衝擊,這就要看一個國家的合金鋼製造技術了,如果是用很好很耐熱的合金鋼做出的葉片,那這臺發動機的壽命就會相對長些。

對於這種集高技術於一身的發動機葉片,目前大部分國家還是製造不出來的。我國的太行和崑崙發動機葉片都是採用了合金鋼,但這裡相同的材料應用在發動機葉片上還有個加工問題,如果葉片加工的不精確,那葉片的形面重復率就很差,每組葉片就不會相同,發動機的性能就不好。還有就是發動機的葉片根部會有許多的小孔用來釋放散熱空氣的,當發動機啟動時,輪軸裡傳出來的散熱空氣會通過這些小孔後流到葉片外面去,葉片旋轉時產生的熱量就會減少。這些小孔是很關鍵的,每個孔的數量和形狀都是計算過的,數量多了,承受轉動力就不行,數量少了,放氣就少,所以如果計算失誤了就得重新設計。其實這些小孔就是製冷裝置,你沒有一個好的製造工藝是做不出這些小孔的,這也是目前大多數國家為什麼沒有能力獨自研製發動機的問題之一。

中國航空發動機的真正差距究竟是什麼?答案令人徹悟

我國在航空發動機的研究上大概有50多年,雖然研製時間較短,但我國也搞出了至少15種型號的發動機,這其中有買專利後研製的,也有仿製的,可以說,一直到現在我國的發動機也沒有完全擺脫仿製的影子。雖然走了很多彎路,但現在我們著實有了實質性的進步,太行發動機的出現,使我國成為世界上第四個,能獨立研製航空發動機的國家。

節目的尾聲,小兵兵想說:我國之所以在這麼多年裡,都造不出一款好的航空發動機。這其中有材料技術的因素,也有加工技術整合的因素,以及我國在航發技術領域預研工作不足,而導致缺乏相關技術儲備。這些因素,前兩條是因為國家在基礎科學領域中,與國外發達國家的真正科技水平差距所致,第三條則是由於,我國的發動機研發體制與西方的差異所致。因此,解決前兩條就需要全面加強基礎科學的探索與發展,而解決後一條則需要,對我國的航發科研體制進行變革。最後,小兵兵由衷希望,我國自己的先進航空發動機可以早日問世,讓我國新一代的戰鷹有一顆更加強勁的中國心。


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