中国航空发动机现在处于什么水平?

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这个问题过于笼统,不同种类的发动机不能一概而论,而中国在不同种类航空发动机领域的技术积累差异也很大。

在活塞发动机领域,中国的技术积累并不深厚。除初教-6采用的活塞-6以外,中国根本没有大规模生产的航空活塞发动机。历史上中国曾经研制过活塞-7和活塞-8两种活塞发动机,但这两型发动机均基于苏制ASh-82系列,不但技术老旧而且自主研发色彩并不浓厚。虽然目前活塞式发动机已经不是航空发动机的主流,但缺乏在该领域的技术积累仍造成了中国航空发动机技术结构的不完整。

涡桨和涡轴发动机是另一个非常显著的短板。涡桨和涡轴发动机在结构和原理上非常接近(可以认为涡桨发动机换个螺旋桨传动方向就是涡轴发动机),因而两者只要其中一者落后另一者也必然落后。中国实现量产的涡桨发动机中没有独立研制核心机的型号,其中涡桨-5、涡桨-6为仿制苏式发动机的产品,涡桨-9为使用涡轴-8核心机发展而来,而涡轴-6、涡轴-8均为法国发动机的授权生产型号。目前,独立研发的1000千瓦级的涡轴-9已经批量装机,功率更大的涡轴-10也在稳步发展,另外还在设计5000千瓦级别的新型核心机,未来可以该核心机为基础设计新型涡桨和涡轴发动机,但尚需时日才能取得成果。

相比之下,中国的涡喷发动机具有较高的水平。中国通过仿制生产涡喷-5、涡喷-6、涡喷-7、涡喷-8、涡喷-13等型号积累了较强的涡喷发动机技术基础,而仿制J69的涡喷-11、J85的涡喷-10/12则让中国航空发动机工业了解了美制涡喷发动机的设计特点。从涡喷-14由问题重重到能够装机使用的过程来看,中国独立研制性能优秀的涡喷发动机已经没有技术障碍,而涡喷-15的仿制则让中国积累了大推力涡喷发动机的技术,由此来看中国在涡喷发动机领域技术水平不低。

在普遍评价不高的涡扇发动机领域,中国的水平其实并不算落后。上世纪70年代末到80年代初的涡扇-6的研制,证明了中国当时已经初步具备了大推力涡扇发动机的设计和制造能力。而通过对美、俄先进涡扇发动机的学习和了解,中国已经掌握了大推力和中推力涡扇发动机的设计制造技术(包括最关键觉得核心机部分)。目前中国在推重比7一级的大推力涡扇发动机方面已经能够实现批产和装机,整体水平与美、俄接近;推重比10一级的大推力涡扇发动机虽然尚未研制成功,但发展相对稳健(实际上已经研发除推重比10级别大推力涡扇发动机的国家也只有美国和英国)。中国在涡扇发动机领域真正的问题在于缺乏大涵道比涡扇发动机的技术积累,而这一领域属于与小涵道比涡扇发动机截然不同的技术领域,在这一方面中国所需绝不是一日之功。

冲压发动机技术是中国较为领先的技术领域。中国的亚燃和超燃冲压发动机都在国际上处于领先水平,而且技术不局限于技术研究和试验领域。在从反舰导弹到乘波体飞行器的多个航空器动力领域,国产冲压发动机已经实现了成体系发展和大范围、批量装备,具有这种能力的国家少之又少。


军机图


目前我国航空发动机仍处于世界三流水平,远远落后与美英俄法等国,与世界最先进的水平还有起码30年的差距!

航空发动机被称为工业上的皇冠,由此可见其研制难度。举个例子,航空发动机工作时产生的高温可达1700多度,绝大多数材料都耐不住这么高的温度,而且航发不像导弹发动机那样只使用几分钟,航发的使用寿命要达到上千小时才算合格。所以材料这方面就可以让世界绝大多数国家望而却步,这也是为什么能制造航发的国家这么少的原因之一




目前世界上最先进的航空发动机技术都被英美两国掌握,美国的GE、普惠和英国的罗罗三家公司掌握着航空发动机最顶尖的技术。美军的F-22战机就是采用的普惠公司的F119发动机,从而能实现战机的超音速巡航。 目前世界英美两国的航发水平当之无愧的排在第一位,法国和俄罗斯排在第二位,我国只能排第三位。


拿我国目前装备得最多的航发WS-10为例,该型发动机是以美国的F110为指标设计的,这款发动机美国早在上个世纪六七十年代就已经的大量的在F-16、F-15战斗机上使用。而WS-10目前仍未大规模装备,因为技术上还不够成熟,所以我国仍在大量进口俄制发动机。

所以航空发动机是制约着我国空军战力的一个去重要因素。以我国的J-20战机为例,歼-20在早期发动机远远落后于F-22装备的F119,无法进行超音速巡航,而超音速巡航是四代机的一个重要标准。所以只能在气动布局上做文章。

如若歼-20能装上两台类似于F-119那样的发动机,就完全和F-22平分秋色甚至更胜一筹,所以要想提高J-20战力,改进发动机是必不可缺的。

而目前我国已经能研制出WS-15“峨眉”这样的小涵道比推力矢量涡扇发动机,并且央视也透露过J-20已经装备WS-15,可以说J-20的心脏病得到了解决。但并不意味着WS-15能和美国的发动机相媲美,因为它们的发动机是经过无数次实际验证过的而且还在不断的改进,所以我们还得努力。



要想在战时不被人卡脖子,自己就要努力发展航空发动机这项顶尖技术不是一蹴而就的,而是慢慢发展而来的,英美航发先进的原因是因为它们已经有了上百年的历史,中间也遇到过无数次挫折。所以我国的航空发动机也将慢慢的进行验证,慢慢的积累经验,不断的改进,才能更好地为我们的战鹰插上腾飞的翅膀!


青年视纪


世界第四到第五,保守估计落后英美将近20年,但是雄心很大,目前全球唯一的全系列航发在研的国家。

目前世界航发领域,美英航发第一集团地位难以撼动,美国普惠(PW:普拉特·惠特尼)、通用(GE:通用电气)和英国的罗罗(RR:罗尔斯·罗伊斯,又名劳斯莱斯)牢牢占据航发三甲的位置,难以撼动。同时这三家公司,加上由通用法国斯玛奈克出资组成的CFMI公司,罗罗+普惠+德国日本企业出资组成的IAE(国际航发公司),瓜分了世界民用航空发动机领域95%的市场。

第一排:通用电气、CFM公司、IAE公司。第二排:罗罗、普惠

军用航发领域,普惠公司在F-22的F119-PW-100发动机以及F-35的F135系列发动机(注:罗罗在F135发动机项目占40%)是目前军用大推力发动机的王者。罗尔斯·罗伊斯的EJ200发动机也是属于中等推力的第四代航空发动机水平,通用公司在军用航发领域稍微滞后,其最出色的作品是超级大黄蜂的F414-GE-400发动机,同样是推比10一级的中等推力航空发动机。目前航发领域,技术水平最高的属F-35的F135发动机,其不仅仅是20吨的推力,更重要的是设计和制造工艺集合了普惠和罗罗的精华于一身,例如整体式叶盘、不再需要定期检测和使用寿命的健康管理系统,还有模块化设计,例如最近普惠就宣布可以在生产中更换三个模块将推力释放到21吨级,并且省5%的油。

而在研项目上,罗罗通过兼并美国艾利逊发动机公司,组建罗罗北美公司,参与美国军用航空发动机研发,在美国空军实验室进行的代号为AETD的第六代航空发动机核心机技术研究中,通用和罗罗北美公司一起为一组,跟普惠进行竞争。第六代航空发动机,自适应可变循环发动机示意图。


而在第二集团中,俄罗斯目前遥遥领先,其在去年年底,终于推出了自己的第四代大推力航空发动机产品30(izdeliye 30)发动机,这款大推力航空里发动机已经在苏-57上进行成功试飞。

根据俄罗斯礼炮发动机工厂的介绍,该发动机巡航推力为11吨,加力最大推力18吨,压缩比为6.7,空气流量为21-23KG/S。涡轮前的气温达到1950-2100K水平(F-22的F119发动机涡轮前温度为1970K,F-35的F135发动机涡轮前温度为2250K)。也可以说是达到了第四代航发的水准,成为第二个推出第四代大推力航空发动机的国家。产品30发动机


而相比较之下,法国是我们唯一可以对付的对手,虽然法国在民用航空发动机以及直升机的涡轴发动机方面优势非常明显,但是法国的军用航空发动机其实并不怎么样。法国当年与美国达成开放民用航空市场等协议,斯玛奈克公司跟通用电气公司出资组建GFM公司的时候,顺便获得了CFM-56的核心机技术,以此进行开发出M88发动机,但是M88发动机性能指标并不比同样核心机技术的F404发动机强多少,只不过整体更小更轻,顺便推力更小,为此法国现在是挤破脑汁想办法给M88增推,以平衡阵风升级后,体重增加带来的负面效果。M88发动机


而相比较下,我们当年通过偷偷拆发动机,偷偷借鉴CFM56核心机的结构,然后开始研制自己的第三代大推力航空发动机涡扇-10“太行”发动机,期间过程可以说是历经千辛万苦,九九八十一难,到现在终于实现了14吨最大推力,西方国家推比8一级,FADEC全权数字控制的太行B发动机(FWS-10B),跟欧美对比的话,相当于美国90年代中期的IPE92和2004年的F110-GE-132之间的水平,考虑到寿命方面跟其实在还是比不过,所以打折扣,20年差距还是有的。

从横向角度来讲,我们从90年代时期,撑死相当于西方国家60年代的航空发动机水平(斯贝MK202就是罗·罗在60年代中期研制的,而我们仿制的秦岭在90年代技术还远远达不到成熟)到现在缩短到20年,期间缩短的10年差距,已经是相当了不起了和辛苦了。


但是值得注意的是,我们发展航发的投入和决心,是当今世界最大的,可以说是当今世界上,唯一一个从大涵道比发动机、大推力航空发动机、中等推力发动机、小型航空发动机,全方位覆盖进行研发的国家。美国在研的大多都是民用发动机,但是军用航发美国把研究重点放在下一代上面。


而在未来,我们研制的重点,无疑是在涡扇-15“峨眉”和涡扇-17“岷山”之上,峨眉是属于第四代大推项目,为歼-20所配套,是国家的重中之重,计划是在2020年给歼-20装上,从2017年的央视纪录片《大国工匠》中公开曝光涡扇-15的消息来看,该发动机目前已经进入最后的冲刺阶段。

《大国工匠》中公开披露的涡扇-15。


五岳掩赤城


还要落后美俄30年左右吧,目前材料上的短板应该是差距不太明显了,但是设计和大量的测试将会是一个漫长的过程。只要政策连贯、管理得力、不折腾,持之以恒,自然会有水到渠成的那一天,期待!


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