航空发动机科技创新意义价值体现

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  1. 中国飞机的发动机为什么不行,是因为材料还是技术

中国飞机的发动机为什么不行,是因为材料还是技术

我国的航空发动机并不能说不行,而是比较先进的了。至于说我国和美俄的主要差距,主要差在核心机的研发设计上了。

航空发动机科技创新意义价值体现 - 真时天下

搭载太行WS10A发动机的歼11B重型第四代战斗机。

我国的航空发动机在全球来看,是非常不错的,仅次于美国和俄罗斯,领先于欧洲的英法和亚洲的日本,除此之外的其他国家连航空发动机的研发能力都没有。我国航空发动机系列全面,有战斗机用的大推力航空发动机太行WS10A,有中型战斗机和轻型战斗机使用的中等推力发动机WS13,还有用于第二代战斗机的涡喷发动机,如涡喷13发动机,另外还有引进消化成功的WS-9发动机。

搭载矢量尾喷发动机的歼10战斗机,该发动机是WS10B发动机的改进型。

除了系列全,我国的航空发动机技术也很先进,首先在于推力大,涡前温度比较高,如太行WS10A发动机涡前温度达到了1747K,这在发动机里还是不错的,其推力达到了13.2吨,全新的WS10B发动机推力更是达到了14吨,英国、法国的最大推力发动机为9吨,而日本最大推力发动机为5吨,均大幅度落后我国,只有俄罗斯和美国比我国强。

而且我国的航空发动机具有比俄罗斯强大的数字化操作能力,借助多轴四余度飞控系统,实现了全权数字化操作能力,相应灵敏,效率更高,而且籍此实现了全机的飞火推一体化,这些能力是使用机械操控的俄罗斯发动机不能比的。而且我国已经实现了在发动机上添加矢量尾喷的能力,这一能力也令其他国家难以企及,只有俄罗斯可以比肩,美国都没有三维矢量尾喷。

网友绘制的搭载矢量尾喷发动机的歼10B绘画作品。

至于说我国航空发动机在哪些地方有缺陷,影响了对美俄的超越,那主要在于机械设计上。我国的工业属于跳过了复杂机械设计,直接进入数字化和信息化领先的时代,这样的情况造成了我国可以在集成技术和电子科技上取得很大的成就,但是在机械设计上存在差距,由此导致了我国目前还没有非常好的国产发动机核心机技术,只能测绘国外核心机进行研发。

不过这一局面将会随着WS15的研发成功而成为历史,WS15的核心机是我国完全自主研发的,而且发动机整机性能也是世界领先的。

回答者简介:张浩,亚太智库研究员,《舰载武器》杂志评论员,在《兵器》、《舰载武器》等多家军事期刊发表《现代山地战怎么打》、《共和国炮艇小传》、《夺滩奇兵》等文章30余篇,在海军作战理论和海上作战武器装备等领域有独特见解,著有《预警机、电子战机》一书,获得军迷群体一致好评。

都有,其实也不能说中国发动机不行。这得看跟谁比。

航发领域最先进的固然当属美国,其次是俄罗斯,再次是英国,然后是中国。

先简单的说几个数据让各位了解一下中美航发的差距。

发动机性能最主要的两个数据是加力推力和涵道比。

涵道比越大,推力越大,但是发动机本身的阻力也就越大。

美国F-22所使用的F-119发动机,加力推力15.5吨,涵道比0.3。

美国F-35所使用的F-135发动机,加力推力19.5吨,涵道比0.57。

俄罗斯Su-57拟定使用的产品30发动机,加力推力17.2吨,涵道比0.3(该发动机于2017年装机实验)。

俄罗斯Su-27S所使用的AL-31F发动机,加力推力12.5吨,涵道比0.6。

英国没有发展大推。

中国WS-10A,加力推力13.2吨,涵道比0.57。

中国WS-10B,加力推力13.5吨,涵道比0.79。

看到这些数据相信各位心里已经有个底了。

航空发动机的研发周期比飞机还长,中国在这方面要补足的地方还很多。

中国航发差的不仅仅是材料或者技术,而且应该是差在积累。

另外,F-119和F-135并不是美国最好的发动机。

目前美国宣传的在研的是三涵道变循环发动机等黑科技。

其实中美差距最大的地方还是科研经费。

举个例子说明一下:美国人在研制每一代战斗机之前都会试飞大量的技术验证机。

美国人哪怕是给F-22选择尾喷管的类型,也在半年内造了一百多种矢量喷管研究。

让我们回想一下,美国人五代机是怎么竞标出来的?

先让各个公司定方案,然后入围的方案造验证机。

比如YF-22对YF-23,X-32对X-35。

中国当初的J-20怎么竞标的呢?

601所和611所各拿出一个方案,造个模型研究研究。

这就是差距。

这个怪不到中国的科研人员,中国近20年来科技的腾飞说明了一点:技术积累说白了就是砸钱,砸时间。

以前,在谈到我国战机发动机为什么落后时,一个习惯性说法是,我们的设计水平还是挺好的,但由于在材料、工艺等方面的落后,所以造成了整体的落后。这个说法接受面很广,直到有一天,我们材料也赶上来了,工艺也可以了,然后发动机还是有些落后。于是,真正的发动机专家出来说了,直10发动机总师、工程院院士尹泽勇称,我们发动机方面的落后,不止是在材料方面、工艺方面,更是在设计方面。这算是初步揭露了真相,然而,实际上原因会更多一些。

武直10曾经受发动机拖累很厉害

1、发动机技术难度问题。航空发动机又被称成为工业皇冠上的明珠,研发时间长、技术难度大,追赶起来没那么容易。发动机专家、工程院院士甘晓华称,飞机的设计制造一般需要15-20年,而发动机则需要20-25年;全世界能制造飞机的国家有几十家,而真正能制造发动机的国家只有几家。所以,发动机的追赶,不是一朝一夕的事情,需要一个积累的过程。

2、资金投入问题。发动机是一个需要通过大量试验,不断积累经验并迭代发展的领域,这需要大量的资金投入,动辄上千亿,几千亿资金。而以前我国在资金上又是比较缺乏的,早期在急需的情况下,以仿制国外产品为主,知其然而不知其所以然,缺乏大量的基础研究,基础薄弱。后面在独立研制时,因为资金不足,又欠缺大量的试验。

我国太行发动机

大家所比较熟悉的歼11B所用的“太行”发动机就是一个典型的例子。先进国家在研制发动机时,往往要生产50台左右,甚至上百台的发动机来进行试验,而且总试验时间长达2万小时甚至更多。太行因为资金不足,也为了能够早些定型,试验用的发动机台数少。尽管其已经是国内试验时间最长、试验内容最全面的了,但依然存在试验时间严重不足的问题;相关试验时间甚至与国外相差一个数量级。这导致其试验、考核不充分,很多问题没有暴露出来,结果大量问题在战机使用时出现。

3、重视程度问题。以前,我国对发动机的重要性、技术难度问题的认识、重视程度是严重不足的。因此,在拨款方面也是严重不到位的。根据先进国家某款发动机的研制经验,其设计费用只占10-15%,而试验费用却占了高达50%。如果经费比别人低了一个数量级甚至更多,必将大大压缩试验的费用,从而难以获得质量可靠的产品。

4、发展规划问题。以前我国发动机的发展是跟随飞机型号的,如果飞机项目不顺利,发动机研制就会收到影响;如果没有飞机项目,基本就没有发展的可能了。

就是上面这些总总的原因,加上前面所说的材料问题、工艺问题等,导致了我国在航空发动机领域的相对落后。当然,就像不少人说的,由于没几个国家能研制,这个相对落后,也是世界前几名了。

不过,这些都是过去时了,我国越来越有钱,我们对发动机领域越来越重视。于是,类似“两机专项”这种高层级的发展规划来了,数千亿的发展款项来了。而且,发动机研发、生产部门结合成一个单独的大公司独立出来了。只需要时间,航空发动机领域必将结出硕果。目前,太行发动机已基本成熟、完善,推力升级型号在可靠度、寿命方面表现不错。新一代的WS-15发动机目前发展的也不错;WS15的诞生,将正式标志我国在航空发动机领域进入世界先进水平。

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