朝阳日暮
不怕!能够买到F-35的国家就算能看到每一个细节,也造不出来!(当然,如果卖给类似俄罗斯等国家,那就不好说了,所以美国也不会卖!)
F-35战斗机(上)搭载的F-135发动机(下)是目前综合性能最好、技术水平最高的航空发动机
航空发动机一直被誉为“工业制造皇冠上的明珠”,不只是说它是重要性,更说是其在工业制造上的技术难度!制造高性能航空发动机,必须具备以下条件:
1)高性能材料:高性能材料是高性能发动机的基础,需要长期承受航空发动机近2000摄氏度的高温,还要维持可靠性,不是一般材料可以做到的!而材料的成分配比及冶炼技术,是无法从发动机成品上获得的。
航空发动机的涡轮盘,对材料性能要求极高
2)高精度加工:航空发动机是一个由成千上万个零部件组成的极其精密的整体,零部件的加工精度、装配工艺是一个国家工业制造能力的体现,这一点,一般国家想学也学不来。
F-35B发动机上的升力风扇
3)高控制技术:发挥航空发动机的最大性能,需要有与之配套的探测和控制系统,而这又是看得见摸不着的软技术,相应的电路图、源代码,也不是花钱就能买到的!
F-35B战斗机可垂直起降,其采用的F-135改型发动机对控制要求极高
控制得当才能发挥发动机的最大性能
F-35战斗机是以美国为主导、多国参与的国际项目,但核心的技术,如发动机、飞空软件、武器系统以及机载雷达等,都是美国自己开发的,就算是美国的“老朋友”英国,都无法拿到相关的源代码,谁还能得到呢?
基于上述情况,能够购买F-35的国家都是先经过严格筛选的,美国毫不担心其他购买F-35的国家会窃取相关核心技术。
威呐解析
怕?给你都造不出来,原理明白了也未必能造出来。
美国在七十年代,曾经出售给某些国家用于高原地区物资运输的黑鹰直升机,经过几十年,这些飞机仍在服役,而且还没有研发出性能相同甚至更好的替代品。
科技高速发展的今天,飞机的发动机集中了大量的技术,堪称工业桂冠。
发动机的难点主要集中在以下几个方面。
1.设计原理
发动机是成千上万名科学家,工程师智慧的结晶,光是图纸就可能拉几车,如果没有相应的科研能力,根本看不懂。
就像把一道高等函数习题,就算把过程清清楚楚的列出来,交给一个小学生,他仍然理解不了。
不是有发动机实物吗?拆了研究呗。
这就面临另一个难题,有经验的人应该知道,把一件物品拆了容易,拼起来很困难,而且拼完之后往往会多出来很多零件。
我国购买外国机器设备时,要求得到技术,外国的科研人员会告诉你在什么位置打个孔,但是却不告诉你为什么要打孔。
2.材料技术
发动机在使用过程中,会处于高温环境,飞机面临的不同环境也要求发动机能够正常工作,这就对材料技术提出了很高要求。
材料不过关,就算技术问题解决了,还是造不出来能用的发动机。
材料的制造必须经过长期大量实验,从中挑出符合条件的,走捷径是没有用的,必须脚踏实地去做实验。
3.加工技术
说到加工不得不提机床,只有机床性能好,才能够满足对发动机的切割作用,尤其是一些特殊材料的切割。
日本,德国,美国等国的机床技术比较先进,能够满足目前的工业需求,但是对外封锁严格(可以理解,谁研究的都不会白白给人)。
F35与F22不同,F35由多个国家联合出资研制,既然花钱了,肯定要装备军队的,美国不卖也不行。
另外,购买F35的国家都是美国的铁杆盟友,国家安全都可以形成统一整体,何况是科学技术,即使技术泄露,也还是在圈子内,美国不必担心。
视野新观
唯一大规模推向市场的F-35四代战斗机,使用了航空史上推力最大的F-135发动机,通过增加发动机涵道比的思路提高整体推力,平均的推力水平是104千牛、加力状态下可以达到177.5千牛也就是18吨的推力,有资料显示F-135的推重比水平达到10.5,比它的前辈F-119猛禽专用发动机还要强大。
F-135之所以拥有这么高的推力和美国高超的加工技术、材料技术有着密不可分的关系,言外之意就是离开了美国本土几家航空工业巨头的工厂,即便是拿到全部图纸和加工工艺卡也不可能复制出来,因为一款航空发动机考验的不仅仅是设计师的水平,还有整个航空工业的整体实力,这也是数控机床不愿意出口的重要原因,美国同意出口F-35战机却从未同意将生产所需要的机床设备出口。
前文提到F-135的加力涡扇发动机是大涵道比进气,它的3级风扇压缩机叶片采用只有美国熟练掌握的线性摩擦焊、扩散焊接技术加工,整个叶片和叶盘是完整的一体,解决了传统焊接的重量、强度、表面精度问题;这种一体成型的风扇叶片还是首次采用向前略的形状,就像苏-47金雕战斗机的前掠翼设计一样,这样设计的目的是为了解决叶片直径扩大后,带来的效率降低、大喘振增强、强度降低等一些列问题,为了消除风扇增大后的不利影响,又增加了低压涡轮的数量加以平衡。
大推力的核心技术提升是来自燃烧室的温度提高,高、低压涡轮采用对转设计,就像卡-50直升机的共轴双旋翼螺旋桨一样;转子叶片和导流叶片的形状也采用计算流体力学设计,这样可以显著地降低空气流经燃烧室的速度,最终达到提高燃油空气比的目的,油管里面喷出的燃料和空气充分混合就可以提高燃烧室的中心温度,进而大幅度的提高发动机推力。当然温度提高之后制作燃烧室转子的材料也要更加耐高温才行,这又牵扯到材料科学的问题,目前也只有美国掌握耐高温材料技术,即便是F-35的发动机被拆个稀烂也很难仿制。
三轴旋转喷管技术也不是容易掌握的,
F-35B的升力风扇也是模仿制造的难题之一。
兵器世界
拆开你的旧手机,里面有个芯片,你能照着它给中兴造一个出来吗?
对发动机来说,技术本身早已经不是重点,再高深尖端的技术,用一个U盘就拷贝好了。
重点是材料和机床。
材料是现在尖端科技最最核心内容,尤其是航空航天材料,我们中国在这块特别薄弱,因为搞材料需要大量的投入,需要很长时间的积累,在科研领域属于那种“十年不开胡,开胡赢全场”的项目,中国很少有人有这种耐心。
我们是制造大国,但我们只能造一些普通的、低附加值的商品,高端的我们很难参与。
就连服装这样的低端制造业,其中高端的产品我们根本无法参与。喜欢户外的朋友都知道GROTEX面料是户外最好的面料,中国根本做不出来。好的服装面料,基本上都是美国,日本,德国出产。
一件衣服你都仿不出来,还怕你仿造出飞机来?
说到机床就更令人难堪了。
不说别的,就连制造手机上用的小螺丝钉的机床,我们都需要从日本,德国高价进口。
更何况是飞机发动机这样高精度的装备。
国外为了限制高精机床的使用用途(主要是防止用于军事目的),每一台机床都有严密的实时监控,一旦监控到有违反合同规定内容的操作,系统立刻锁死。
一没有原料,二没有工艺,把详细图纸白送给你,你也只能看看,只能看看,仅此而已。
我们也曾经研发过自己的飞机发动机,命名为“太行”发动机,但实测发现:太行不太行。飞机用的还是进口发动机。
承认差距,是弥补差距的第一步。
如果连这一步都不愿意迈,空谈梦想,纯属扯蛋。
风谈天下
这跟苹果手机无法山寨是一个道理
技术低的产品容易山寨,技术高的给你看给你拆,你也山寨不了。美国满世界卖苹果手机,甚至富士康把生产线设在郑州,也没见哪个国家能山寨出来跟原版性能完全一样的苹果手机,顶多是山寨个壳子,再高端点就是山寨个开机画面,一开机就露馅。
图一:F-35是个软件飞机,山寨个壳子连飞都飞不起来。必须要装系统装软件。
学不会的东西多得很
就拿黑鹰直升机来说吧。中国从80年代就买来了,一直流口水,一直学不会,这玩意远远超出当年的中国工业能力。中国的直20,不知道11月会不会参加珠海航展。直20总算是圆了一个山寨梦,在学习的基础上,有非常大的提高。
米格21这种低端货,谁都能山寨,是个国家只要有点底子都能照葫芦画瓢抄一抄。连宇宙里最强大的印度三哥都能抄。到了苏27就不一样了,重型先进战斗机是高端货,从里到外,比苹果手机复杂多了。如果不是手把手教,你根本学不会。
图二:F-35升级很简单,找码农写代码就完事了。码农就是战斗力。
山寨F-35比山寨苏27难一百倍。
想要山寨苏27怎么办?必须建个厂,必须买原厂资料,必须请原厂专家手把手的教。工业基础不到位,山寨不了。山寨并不可耻,山寨是虚心的表现,也是工业进步的表现,能成功山寨,甚至在山寨的基础上创新提高,那是真本事。比如歼15双座型,比如电战歼15,这两型飞机是苏俄都没有的。
山寨F-35比山寨苏27难一百倍。这是为什么?不光是材料和工艺的问题,材料和工艺确实也是跨不过的门槛。最大的问题在于F-35是一架软件飞机,所有的功能都由软件实现。这跟你组装的个人电脑是一回事。你能山寨硬件,你山寨不了软件。你组装一台电脑,不装操作系统,不装播放软件,爱情动作片你都看不了。
图三:山寨软件比山寨硬件还难。
F-35的软件山寨不了
F-35也一样,如果不给你源代码,你就算山寨出来也没有用。这玩意没有打火钥匙,发动机不听你的话,不装系统不装软件你开不了机,你飞不起来,更不用说什么战斗力。这么多年过去了,你见过哪个国家能山寨一套WINDOWS操作系统么,你见过哪个国家能山寨一套IOS系统么?
厉兵
拿发动机举例子吧。
这样说吧,美国人把他的F-119和F-135拿出来给你,除了中俄,其他国家估计都造不出来。
喷气式发动机啊,原理上其实并不复杂,核心在材料上。
发动机的推力啊取决于两个东西:
- 热效率
- 推进效率
顺百年,热效率和推进效率之间是有矛盾的。热效率就是说发动机燃烧室的温度要高,而推进效率就是引擎排气速度和飞行速度的比值。而提高热效率靠啥?靠的是涡轮前温度和压气机转速,这玩意说白了就是要发动机叶片材料够好,能够经得住高温。
但是吧,这玩意材料给你,现在的分析手段下,材料的成分可以分析的丝毫不差,但是你还是不知道别人的发动机叶片制造过程啊。这就好比五星级大酒店的大厨给你端上来一碗蛋炒饭,谁都知道是大米+鸡蛋,但是你知道人家具体怎么炒出来的吗?
同样的材料不同的制作流程,最后造出来的叶片的性能完全有可能差之天壤。
很多东西都是这样,你拿着能山寨就很了不起了。哪怕是抄袭,你能抄出来,那么自己的底子也绝对是非常雄厚的。电子产品方面,如今民用市场上intel的芯片要比龙芯强不少吧?山寨出来了吗?一个道理。
另外一点,美国出口的F-35,不同的国家在合作协议方面也完全可能是有区别的。我举个典型的例子,印度买到很多武器装备,其中的关键元器件,都是做了铅封的,要是出了故障,他就只能马上换一个装上去,维修要交给原厂。铅封的东西你要是强行拆开造成的损坏,只能自己扛着,人家搞不好还要追究你责任。
所以,美国卖F-35还真不怕泄密。当然他肯定不敢给中俄卖,有技术实力的还真能山寨下。
贞观防务
估计很多朋友都会说不怕泄密,因为发动机是工业皇冠上的珍珠,别的国家工艺跟不上,就算把发动机给你,你也模仿不出来。这话我也认可,但我的问题是:卖F35不怕人家仿制发动机、不怕发动机泄密,那卖F22怎么就怕了呢?
F-35的F119-PW-100发动机是地球上最强发动机,跟F-22的发动机是同款,但F-35的是改进升级版。F-35的发动机比F-22的发动机好,F-22之所以强悍,是因为它装了两台发动机。但从保密角度来讲,一台发动机泄密跟两台发动机泄密有区别吗?没有。
那么为啥更先进一点的F-35不怕泄密?F-22反倒怕泄密?F-22可是连英国、以色列、日本都不卖的。
这两种飞机用的发动机基本一致,F-35的不怕人家仿制,F-22的就怕人家仿制了?这根本就说不通。F-22机动性比F-35强,那是因为它装了两台发动机,但就单独发动机性能来讲,F-35略高一点。
雷达也是如此。F-35的雷达仍然比F-22先进,但F-22机头更大,雷达功率大,所以它的探测距离才比F-35远。在保密方面,F-35的雷达技术更先进,这才是应该保密的。
其他因素呢?航电、通讯、飞控、机身材料、数据链,哪个更先进?F-35。
F-22甚至不能跟其他型号的飞机信息共享。如果F-22泄密,影响的是它自己这一款机型。而F-35如果数据链、信息库、通讯系统泄密,连它的预警机、电子战机、F15、F16、F/A-18,地面基地、航母都会跟着受牵连。
F-22座舱
F-35座舱,哪个更先进?哪个更需要保密?
正常来讲,如果F-35不怕泄密,那F-22就更不怕,但问题是现在明显不正常。对不对?
锐度何老师
F135发动机是美国现在推力最大的战机用的发动机,主要用于F35联合攻击战斗机,是美国军用航空发动机的最新成果,推力达19吨,推重比10,采用三维矢量推力,可以支持F35战机短距起飞和垂直起飞,做为F35战机的唯一可用发动机,将来会生产3000台以上,这在军用发动机中己经是难得的大订单。
F135采用了同F119发动机基本一样的核心机,采用了BAE公司的全权限数字式发动机控制系统,让F135发动机帮助F35战机实现所谓的飞火推一体控制,即将飞行控制系统.火控雷达,发动机控制联系到一起,帮助战机实现对战机在任何状态下能够保持最佳决策和最优执行。比如说任何一款装有矢量推力发动机的战机都拥有飞火推一体控制系统,使苏35,F22,歼20都是这样。
说个反面例子,印度采购的苏-30MKl虽然拥有三维矢量喷囗,但只采用了简单的火推交联技术,然而这样的三维矢量发动机只能在航展上秀一些精心设计的超机动动作,在苏30Mk|的三维矢量喷口要飞行自己控制转向,真正的飞火推一体矢量推力发动机可以根据战机的飞行姿态来自动调整喷囗角度,而苏30MKl则是手动控制,在实战中没有任何作用。
目前能研制航空发动机的国家只有美国,英国,中国,法国,俄罗斯,在民用发动机上更是被美英龚断,目前俄罗斯,法国,中国都可以研制出战机所用的发动机,而法国只能研制中等推力发动机,我国和俄罗斯可以研制大推力发动机,但相比之下比美国的大推力发动机在寿命和可靠性,推重比上还有差距。
发动机的研发费用是一个令人吃惊的数字,美国F100发动机15年内研制加改进共花了11亿美元,这个数字太惊人了,当时我国歼8的研制费用才2亿人民币,发动机要经过几千小时的陆地面试验,歼11飞行一小时耗油超过40万人民币,可看出要研制发动机耍了多少钱,F119发动机研制经费20亿美元,通过通货膨胀计算相当于60亿美元,涡扇10经这么多年研制花费40亿人民币,计算通货膨胀可能200亿,F135发动机在采用F119成熟的核心机情况下对其增推就花了81亿美元。
现在航空发动机的设计基本上是透明的,基本设计图纸怎么设计网上都有,可是要做出来就不可能,每个国家要根据自己国家的高性能材料,加工工艺来设计,在我国的各种材料都比不得美国的时侯就要从设计上下功夫了。而材料又需要国家对其进行大量投资,材料学不能取巧,根据一种种材料混合,完全是钱堆出来。每一款发动机就是根据我国拥有的材料和加工工艺来设计,你的材料没有,光有图纸没用。
F35的发动机有国家可以仿制,可是能仿制的国家完全可以自己研制。而且逆向工程没有太大作用,等你可以仿制出来别人的改进型又有了,你又落后了。总之仿制是没有前途的,而且设计可以仿制,但控制系统直接用芯片包裹,你怎么仿制?
墨天工
最近的f35战斗机正面临全体维修饿尴尬,2018年9月28号,一架f35b战机在美国南卡罗来纳州训练时发生坠毁,飞行员成功逃生,10月11日美国宣布暂停f35的飞行,并将所有战机进行维修。
当时设计f35战斗机的初衷,是因为各个国家担负不起战机的高昂费用,如果单纯的依靠这种高尖端的飞机组成战队,在财政上难以为继,所以急需一款低成本的现代化战斗机,来替代其他价格高昂的战斗机。当时参与研制的国家有美国,英国,意大利,丹麦,澳大利亚等,他们提供科技和资金,并按照数额和贡献的多少,来决定取得战机的顺序,所以购买f35战斗机的国家,都参与了他的研发设计,美国并不需要对它的发动机格外保护。
说实在的,一些高尖端的技术,你把它掰开了,揉碎了放到你面前,你照葫芦画瓢都未必画得出来,美国怕什么发动机技术泄露呢?黑鹰进口都几十年了,结果到现在也没有造出来,主要是科学技术达不到,制造工艺又不行,所以就算得到了f35,也没办法在短时间里仿制,等到仿制出来,美国可能又已经更新换代了几次了。
风云一点通
这个问题其实并不正确,因为首先一点就是美国并没有满世界卖F35战机。
虽然美国是F35战机的主要研发者、生产者和投资者,但美国的盟友,如英国,意大利,荷兰,加拿大,挪威,丹麦,澳大利亚,土耳其等也提供了研发经费。可以说,F35是一款以美国为主,多国共同参与研发的战机。因此,除了美国,上述参与研发的美国盟友也是F35的重要客户。除了这些国家,F35的主要销售对象是日本,以色列,新加坡等美国的盟友和伙伴,以及可能的印度等美国中意的新伙伴,并不是所有国家都能购买的。即便作为美国的盟友,也不是想买就能买的,如巴基斯坦,估计就很难买到F35。至于其他不是美国盟友的国家,如中国,俄罗斯等国家,就更不用说了。
至于发动机的技术保护问题,如前所述,F35的买家都是盟国的铁杆盟友,为了他们的本国利益,主动泄露或向他国提供F35发动机及其技术的可能性本就非常小。同时,美国有严格且规范的知识产权保护制度,这一点美国的盟友都很清楚,一旦违背了美国的相关规定,定会遭到美国的惩罚或报复,得不偿失。另外一点就是,即便这些国家买到了F35,有能力对其发动机进行模仿和复制的国家也非常少。
因此,对美国以及F35的制造商洛克希德·马丁(Lockheed Martin)公司而言,虽然该战机的买家及潜在买家很多,但大都是靠得住的,其发动机技术被泄露的风险非常低。