世界絕無僅有——我國噴氣式航空發動機70年的仿製史

從建國至今,我國一直沒有停止過航空發動機的仿製,正因為仿製,使我國在一窮二白的基礎上,在最短的時間內,建立了強大的空防。

我國航空發動機的仿製大致經歷了三個階段:

第一個階段是從建國至70年代對蘇式渦噴發動機的仿製。殲5的渦噴5雖然還是離心式發動機,但它使我國繞過了活塞式發動機直接迎來了噴氣式發動機時代,用於殲6的渦噴6則是我國第一種軸流式渦噴發動機,它是產量最大的國產航空發動機,達29316臺!殲7的渦噴7則從渦噴6的單轉子過渡到雙轉子結構,由渦噴7發展而來的渦噴13至今仍大面積裝備殲8。轟6的渦噴8至今仍然是我國推力最大的渦噴發動機。雖然這些型號在仿製的過程中出現過很多質量問題,但總的來說,這一時期對相對簡單且粗糙的蘇式渦噴發動機的仿製還算順利,這就造成了很大的錯覺,從上到下都把發動機作為飛機的附庸看待,對仿製形成了路徑依賴,也導致對仿製更先進渦扇發動機的艱鉅性估計不足。

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採用離心式壓氣機的渦噴5

第二個階段從70年代至21世紀初,主要是對英系斯貝發動機的仿製。從60年代起世界主要航空大國的航發都開始了從渦噴到渦扇的轉變,但在這個節骨眼上,美蘇兩大集團的聯合封鎖使我國的航發仿製一下子斷了檔,沒有母型可仿了,又設計不了,只能對原先仿製的渦噴發動機稍加改進,修修補補過日子。好不容易盼到英國同意轉讓斯貝MK202的部分技術,自然是如獲至寶,終於有仿製對象了!於是在人為、財力、物力上大開綠燈,以我國當時的經濟實力,自研的渦噴6和仿製斯貝MK202的渦扇9只能二造一,魚與熊掌不可兼得,但在今天看來,當年為渦扇9捨棄渦扇6或許是正確的。渦扇9最終成了我國航發從渦噴過渡到渦扇的分水嶺。

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裝備渦扇9發動機的飛豹機群

但令人始料不及的是,從渦噴到渦扇難度一下子增大了好幾個數量級,從1975年項目開始到2003年全部完成國產化,仿製工作斷斷續續竟跨越了28年,但這對我們而言是必修課,別無選擇,通過渦扇9我國航發從蘇式路線轉變為更科學合理的歐美路線。

第三個階段是從21世紀初至今,這個階段航發從單純的仿製到在局部有所創新,隨著經濟實力的增強,我國終於有實力同時進行數款發動機的仿製或自研項目了。首先,比較成功的是仿烏克蘭AI222小推力渦扇發動機的岷山發動機,裝備於教練10高教機,特別值得一提的是用於攻擊11無人機的岷山發動機改進型,其尾噴管融入了整體隱形設計中,讓人眼前一亮。再就是已進行多年的仿蘇式RD93發動機的渦扇13,用於梟龍和殲31。更大的項目是渦扇18,它仿自蘇聯的中等涵道比發動機D30KP2,用於轟6K、轟6N和運20的整個機隊,可以說撐起了我國的戰略空軍。這幾個項目的共同特點是通過新材料減重,充分利用後發優勢。

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美侖美奐的攻擊11無人機

這一階段,唯獨最重要的的大推力渦扇發動機太行沒有仿製,這不光是因為AL31F來得太晚了,沒有可以作為備份的仿製項目,導致我國大推力渦扇發動機的風險急劇增大,直接危級了殲10和殲11兩大主力的戰鬥力,但太行經過此劫,卻因禍得福,最終成長起來,走完了獨立研製的整個過程。

隨著航空發動機的日趨複雜,單純依葫蘆畫瓢的仿製已經行不通

由於種種原因,我國的仿製項目,最多隻能拿到原型的樣品或組裝圖紙而已,至於原始設計圖紙和試驗試飛的中間數據,想都不要想。隨著航空發動機越來越越複雜精密,單純的模板越來越行不通了,雖然在仿製與自研過程中,發現和暴露的問題是幾乎一樣,但只能靠自己摸索來解決,最終的結果住往是以不同的方法解決同樣的問題,謂之“殊途同歸”。因此,實際上仿製成功的複雜渦扇發動機,已與其原型有很大的不同,充其量是形似而神不似而已。

長期仿製航空發動機的危害

長期仿製航空發動機的結果是對現成的設計方案形成依賴,設計水平長期得不到提升,尤其欠缺系統的設計能力,創意更是談不上。要知道對航空發動機而言,沒有原創的優秀設計,不管你的製造工藝多麼精湛,試驗水平多麼高超,都將無從發揮,而且仿製原型的落後設計框架(如斯貝發動機落後的環管形燃料室),也是對製造和試驗的一種桎梏。因此,雖然我國某些製造工藝強於俄羅斯,風洞的水平也不比其落後,可就是沒有優秀的發動機設計方案,更談不上像蘇聯一樣,湧現出眾多的設計局和大師級人物了,一句話,仿製不可避免,但幾十年如一日的仿製是不健康的,是走不遠的。

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圖160的HK32發動機達到了航發的一個巔峰

仿製的深刻歷史原因

我國是從半殖民地半封建社會的深淵中走出來的,錯過了至關重要的第一次工業革命,沒有形成良好的傳統和意識。這次工業革命跨越上百年,奠定了西方領先世界的基礎,雖然建國以後,在蘇聯的大力支持下,我國迅速建立了門類比較齊全的工業體系,但長期處在大而不強,全而不精的狀態,而航空發動機號稱工業王冠上的明珠,非常考驗技術積澱,是西方工業文明最後的壁壘,我國需要補得課太多了,說百年鑄就航空發動機並不為過。

未來逐步轉向全面自行研發是大勢所趨

仿製不過是在特殊歷史時期的權宜之計,它最大的作用是為核心機預研,為實用型號的成熟贏得時間,為仿製而仿製將會本末倒置,今後我國將會繼續貫徹航空發動機兩條腿走路的方針,仿製與自研並重,逐步將自研領域從大推力發動機向小推及大涵道比發動機擴展,最終形成自己的全系列航空發動機科技樹,完成最後的衝刺!

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渦扇15發動機是局部接近世界先進水平的希望


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