中國航空發動機現在處於什麼水平?

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這個問題過於籠統,不同種類的發動機不能一概而論,而中國在不同種類航空發動機領域的技術積累差異也很大。

在活塞發動機領域,中國的技術積累並不深厚。除初教-6採用的活塞-6以外,中國根本沒有大規模生產的航空活塞發動機。歷史上中國曾經研製過活塞-7和活塞-8兩種活塞發動機,但這兩型發動機均基於蘇制ASh-82系列,不但技術老舊而且自主研發色彩並不濃厚。雖然目前活塞式發動機已經不是航空發動機的主流,但缺乏在該領域的技術積累仍造成了中國航空發動機技術結構的不完整。

渦槳和渦軸發動機是另一個非常顯著的短板。渦槳和渦軸發動機在結構和原理上非常接近(可以認為渦槳發動機換個螺旋槳傳動方向就是渦軸發動機),因而兩者只要其中一者落後另一者也必然落後。中國實現量產的渦槳發動機中沒有獨立研製核心機的型號,其中渦槳-5、渦槳-6為仿製蘇式發動機的產品,渦槳-9為使用渦軸-8核心機發展而來,而渦軸-6、渦軸-8均為法國發動機的授權生產型號。目前,獨立研發的1000千瓦級的渦軸-9已經批量裝機,功率更大的渦軸-10也在穩步發展,另外還在設計5000千瓦級別的新型核心機,未來可以該核心機為基礎設計新型渦槳和渦軸發動機,但尚需時日才能取得成果。

相比之下,中國的渦噴發動機具有較高的水平。中國通過仿製生產渦噴-5、渦噴-6、渦噴-7、渦噴-8、渦噴-13等型號積累了較強的渦噴發動機技術基礎,而仿製J69的渦噴-11、J85的渦噴-10/12則讓中國航空發動機工業瞭解了美製渦噴發動機的設計特點。從渦噴-14由問題重重到能夠裝機使用的過程來看,中國獨立研製性能優秀的渦噴發動機已經沒有技術障礙,而渦噴-15的仿製則讓中國積累了大推力渦噴發動機的技術,由此來看中國在渦噴發動機領域技術水平不低。

在普遍評價不高的渦扇發動機領域,中國的水平其實並不算落後。上世紀70年代末到80年代初的渦扇-6的研製,證明了中國當時已經初步具備了大推力渦扇發動機的設計和製造能力。而通過對美、俄先進渦扇發動機的學習和了解,中國已經掌握了大推力和中推力渦扇發動機的設計製造技術(包括最關鍵覺得核心機部分)。目前中國在推重比7一級的大推力渦扇發動機方面已經能夠實現批產和裝機,整體水平與美、俄接近;推重比10一級的大推力渦扇發動機雖然尚未研製成功,但發展相對穩健(實際上已經研發除推重比10級別大推力渦扇發動機的國家也只有美國和英國)。中國在渦扇發動機領域真正的問題在於缺乏大涵道比渦扇發動機的技術積累,而這一領域屬於與小涵道比渦扇發動機截然不同的技術領域,在這一方面中國所需絕不是一日之功。

衝壓發動機技術是中國較為領先的技術領域。中國的亞燃和超燃衝壓發動機都在國際上處於領先水平,而且技術不侷限於技術研究和試驗領域。在從反艦導彈到乘波體飛行器的多個航空器動力領域,國產衝壓發動機已經實現了成體系發展和大範圍、批量裝備,具有這種能力的國家少之又少。


軍機圖


目前我國航空發動機仍處於世界三流水平,遠遠落後與美英俄法等國,與世界最先進的水平還有起碼30年的差距!

航空發動機被稱為工業上的皇冠,由此可見其研製難度。舉個例子,航空發動機工作時產生的高溫可達1700多度,絕大多數材料都耐不住這麼高的溫度,而且航發不像導彈發動機那樣只使用幾分鐘,航發的使用壽命要達到上千小時才算合格。所以材料這方面就可以讓世界絕大多數國家望而卻步,這也是為什麼能製造航發的國家這麼少的原因之一




目前世界上最先進的航空發動機技術都被英美兩國掌握,美國的GE、普惠和英國的羅羅三家公司掌握著航空發動機最頂尖的技術。美軍的F-22戰機就是採用的普惠公司的F119發動機,從而能實現戰機的超音速巡航。 目前世界英美兩國的航發水平當之無愧的排在第一位,法國和俄羅斯排在第二位,我國只能排第三位。


拿我國目前裝備得最多的航發WS-10為例,該型發動機是以美國的F110為指標設計的,這款發動機美國早在上個世紀六七十年代就已經的大量的在F-16、F-15戰鬥機上使用。而WS-10目前仍未大規模裝備,因為技術上還不夠成熟,所以我國仍在大量進口俄製發動機。

所以航空發動機是制約著我國空軍戰力的一個去重要因素。以我國的J-20戰機為例,殲-20在早期發動機遠遠落後於F-22裝備的F119,無法進行超音速巡航,而超音速巡航是四代機的一個重要標準。所以只能在氣動佈局上做文章。

如若殲-20能裝上兩臺類似於F-119那樣的發動機,就完全和F-22平分秋色甚至更勝一籌,所以要想提高J-20戰力,改進發動機是必不可缺的。

而目前我國已經能研製出WS-15“峨眉”這樣的小涵道比推力矢量渦扇發動機,並且央視也透露過J-20已經裝備WS-15,可以說J-20的心臟病得到了解決。但並不意味著WS-15能和美國的發動機相媲美,因為它們的發動機是經過無數次實際驗證過的而且還在不斷的改進,所以我們還得努力。



要想在戰時不被人卡脖子,自己就要努力發展航空發動機這項頂尖技術不是一蹴而就的,而是慢慢發展而來的,英美航發先進的原因是因為它們已經有了上百年的歷史,中間也遇到過無數次挫折。所以我國的航空發動機也將慢慢的進行驗證,慢慢的積累經驗,不斷的改進,才能更好地為我們的戰鷹插上騰飛的翅膀!


青年視紀


世界第四到第五,保守估計落後英美將近20年,但是雄心很大,目前全球唯一的全系列航發在研的國家。

目前世界航發領域,美英航發第一集團地位難以撼動,美國普惠(PW:普拉特·惠特尼)、通用(GE:通用電氣)和英國的羅羅(RR:羅爾斯·羅伊斯,又名勞斯萊斯)牢牢佔據航發三甲的位置,難以撼動。同時這三家公司,加上由通用法國斯瑪奈克出資組成的CFMI公司,羅羅+普惠+德國日本企業出資組成的IAE(國際航發公司),瓜分了世界民用航空發動機領域95%的市場。

第一排:通用電氣、CFM公司、IAE公司。第二排:羅羅、普惠

軍用航發領域,普惠公司在F-22的F119-PW-100發動機以及F-35的F135系列發動機(注:羅羅在F135發動機項目佔40%)是目前軍用大推力發動機的王者。羅爾斯·羅伊斯的EJ200發動機也是屬於中等推力的第四代航空發動機水平,通用公司在軍用航發領域稍微滯後,其最出色的作品是超級大黃蜂的F414-GE-400發動機,同樣是推比10一級的中等推力航空發動機。目前航發領域,技術水平最高的屬F-35的F135發動機,其不僅僅是20噸的推力,更重要的是設計和製造工藝集合了普惠和羅羅的精華於一身,例如整體式葉盤、不再需要定期檢測和使用壽命的健康管理系統,還有模塊化設計,例如最近普惠就宣佈可以在生產中更換三個模塊將推力釋放到21噸級,並且省5%的油。

而在研項目上,羅羅通過兼併美國艾利遜發動機公司,組建羅羅北美公司,參與美國軍用航空發動機研發,在美國空軍實驗室進行的代號為AETD的第六代航空發動機核心機技術研究中,通用和羅羅北美公司一起為一組,跟普惠進行競爭。第六代航空發動機,自適應可變循環發動機示意圖。


而在第二集團中,俄羅斯目前遙遙領先,其在去年年底,終於推出了自己的第四代大推力航空發動機產品30(izdeliye 30)發動機,這款大推力航空裡發動機已經在蘇-57上進行成功試飛。

根據俄羅斯禮炮發動機工廠的介紹,該發動機巡航推力為11噸,加力最大推力18噸,壓縮比為6.7,空氣流量為21-23KG/S。渦輪前的氣溫達到1950-2100K水平(F-22的F119發動機渦輪前溫度為1970K,F-35的F135發動機渦輪前溫度為2250K)。也可以說是達到了第四代航發的水準,成為第二個推出第四代大推力航空發動機的國家。產品30發動機


而相比較之下,法國是我們唯一可以對付的對手,雖然法國在民用航空發動機以及直升機的渦軸發動機方面優勢非常明顯,但是法國的軍用航空發動機其實並不怎麼樣。法國當年與美國達成開放民用航空市場等協議,斯瑪奈克公司跟通用電氣公司出資組建GFM公司的時候,順便獲得了CFM-56的核心機技術,以此進行開發出M88發動機,但是M88發動機性能指標並不比同樣核心機技術的F404發動機強多少,只不過整體更小更輕,順便推力更小,為此法國現在是擠破腦汁想辦法給M88增推,以平衡陣風升級後,體重增加帶來的負面效果。M88發動機


而相比較下,我們當年通過偷偷拆發動機,偷偷借鑑CFM56核心機的結構,然後開始研製自己的第三代大推力航空發動機渦扇-10“太行”發動機,期間過程可以說是歷經千辛萬苦,九九八十一難,到現在終於實現了14噸最大推力,西方國家推比8一級,FADEC全權數字控制的太行B發動機(FWS-10B),跟歐美對比的話,相當於美國90年代中期的IPE92和2004年的F110-GE-132之間的水平,考慮到壽命方面跟其實在還是比不過,所以打折扣,20年差距還是有的。

從橫向角度來講,我們從90年代時期,撐死相當於西方國家60年代的航空發動機水平(斯貝MK202就是羅·羅在60年代中期研製的,而我們仿製的秦嶺在90年代技術還遠遠達不到成熟)到現在縮短到20年,期間縮短的10年差距,已經是相當了不起了和辛苦了。


但是值得注意的是,我們發展航發的投入和決心,是當今世界最大的,可以說是當今世界上,唯一一個從大涵道比發動機、大推力航空發動機、中等推力發動機、小型航空發動機,全方位覆蓋進行研發的國家。美國在研的大多都是民用發動機,但是軍用航發美國把研究重點放在下一代上面。


而在未來,我們研製的重點,無疑是在渦扇-15“峨眉”和渦扇-17“岷山”之上,峨眉是屬於第四代大推項目,為殲-20所配套,是國家的重中之重,計劃是在2020年給殲-20裝上,從2017年的央視紀錄片《大國工匠》中公開曝光渦扇-15的消息來看,該發動機目前已經進入最後的衝刺階段。

《大國工匠》中公開披露的渦扇-15。


五嶽掩赤城


還要落後美俄30年左右吧,目前材料上的短板應該是差距不太明顯了,但是設計和大量的測試將會是一個漫長的過程。只要政策連貫、管理得力、不折騰,持之以恆,自然會有水到渠成的那一天,期待!


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