五、中国航发的现状及未来之路
中国致力于开发国产高性能航空发动机,用于装备国产军用飞机的战略方向已经明晰,这一战略选择包含着重大的航空技术挑战,世界上仅有少数几家大公司真正掌握着这项技术。
中美航空发动机技术的差距令人感到不安。
80年代,当F-15战斗机已经开始安装推重比达到8的F-110发动机,而同一时期的中国还在落后的涡喷发动机上苦苦挣扎,如今,即便我们在WS15发动机上取得了巨大成就,但是我们仍然与美国差距至少30年。中国涡扇-10“太行”涡扇发动机及其改进型的性能指标与美国普惠F100和通用电气F110相当,这两款发动机是目前美军F-15和F-16战机的动力装置。“太行”家族设计为歼11家族、歼10家族的标准动力,可能最后取代俄制AL-31。目前情况是已有大批筷子B开始使用了太行。尽管如此,仍然有证据表明中航工业在扩大涡扇-10量产过程中质量稳定性控制存在问题,造成发动机可靠性不足,致使中国战机仍然严重依赖俄罗斯进口发动机。
图为F119发动机的地面测试。
F119发动机是F-22战斗机的动力来源。到目前为止,我们只能仰视它的伟大,而它仅仅只是美国上世纪90年代的产品。我们还需要看到的是,那些技术领先者在丝毫没有放慢前进脚步的同时,又不断以环保等堂而皇之的理由在我们前面设置障碍。美国从上世纪50年代开始核心机预研计划,至今已经发展出七代核心机,而F119的核心机仅仅是其中的第四代,其航空动力工业的技术潜力由此可见一斑。但美国zf从未放松过对航空发动机技术的控制,不仅对我国保持封锁,甚至在某些核心技术上对其欧洲盟友也实行“禁运”。与此同时,发达国家还在人力资源方面实行看不见的封锁,不仅限制其他国家人员进入航空发动机核心研制领域,而且限制本国相关人才向国外转移,以此来保持产业实力。
图为我国自行研制的太行发动机。
到目前为止,它仍然无法成为歼-10B单发战斗机的动力来源。著名航空动力专家刘大响院士曾撰文认为中国航空发动机研制较世界先进水平主要存在五点较大差距:
1.基础研究薄弱,技术储备不足,试验设施不健全;
2.国家经济相对落后,研制经费严重不足;
3.对发动机的技术复杂性和研制规律认识不足;
4.基本建设战线过长、摊子过大、力量过散、低水平重复;
5.管理模式相对落后,缺乏科学民主的决策机制和稳定、权威的中长期发展规划。
外界估计,中国将在2到3年内在批量制造高性能喷气发动机方面取得突破,但对于制造可靠的顶级航空发动机,则还需要5到10年。一旦中国迈上这一台阶,将会促成中国空军和海军航空兵的强势崛起。目前中国需要重点监控的领域是设计能力、工装设备、制造能力和系统运营与维护能力,这些问题将会影响国产发动机的性能及使用效能。
F135 F35的标配动力
美国人认为中国的发动机发展差距巨大,主要是体_制_问题。比技术问题更难解决的,是体_制_问题。中国国防目前存在装备来源单一的问题。中国国产军用航空发动机完全由中航工业提供,该集团公司旗下的沈阳、西安和贵州等发动机企业在某种程度上存在竞争,但竞争的积极效应并不明显。如果存在适度竞争,那么竞争压力会促使企业生产具有创新技术且价格较低的产品,加快研制进度,提高售后服务的水平。
上世纪70年代末80年代初,针对当时美国空军航空发动机领域普惠一家独大的情况,美国zf决定促进通用电气和普惠之间的合理竞争,此举使得美国战斗机在设计过程中可以拥有两家竞争企业提供的诸多动力选择方案,成果显著。中国目前的情况与美国不同,发动机领域宏观的竞争不足,而在微观问题的竞争又过多,这会造成局部利益交换和利益保护,进而造成重复工作,资源使用不当,延长研制和生产周期。中国需要决定其航空发动机行业的组织系统结构和运行方式,这样才能从上层解决其结构和体_制_问题。
和美英等国军用航空发动机工业相比,中国航空发动机工业在人员规模上仍显不足,但已经超过了俄罗斯和法国的水平。黎明公司和西安航发这两家中航工业最大的军用发动机企业,人员总和接近20000人。与之相比,普惠、罗罗和通用电气航空分部每家企业人员都超过了35000人。为了追求军用航空发动机自给化,中国航空发动机工业可能在未来会扩大规模。俄罗斯UMPO目前总人员规模为15 000人,计划在2010年生产109台AL-31和AL-41发动机。通用电气航空分部每年大约能交付200台高性能涡扇发动机和总数800台军用发动机和直升机用涡轴发动机。
航空发动机是个很典型的传统工科专业。我国这一领域院士至今仅有五人,且年龄偏大,年纪最小的也超过了70岁。这一现象不仅存在于航空发动机专业,各个传统工科专业都面临院士级、大师级尖子人才奇缺和后继乏人的局面。有业内人士认为,由于钢铁、机械等传统工科专业早已丧失了对理科生的吸引力,中国顶尖工程技术人才严重短缺的局面短期内无法缓解。而缺乏的不仅是科研人才,制造人才也是一样,对机械产品悟性深刻的技术工人一样稀缺。
千言万语一句话:大国重器,路漫漫其修远兮
在中国各方面日益发展的今天,越来越多的行业完成了赶超甚至开始成为新一代的模范,然而对于这种最基础的工业底子方面的差距,我们需要正视需要加力,更需要理解需要等待。
参考资料:
《航空发动机为什么这么难?》——磐石的博客
《中国造大飞机攻克“心脏病”有多难》——腾讯评论 今日话题
《中国航空的拿来主义》《GENX涡扇发动机》——163军情观察室
---------------俺是补充分割线--------------------
另加一句:各种留言私信来问我是不是”我航"的。。。。我不是不是不是你航的!!!也不是西工大的!!!老子在美帝痛苦地为着祖国学航空呢!!!
先补几条看来的关于中国航发落后的分析和总结,比较杂乱先凑活看:
1.在航空发动机的发展历程中,缺少像钱学森院士那样学贯中西的大师级人物。回顾“两弹一星”的研制历程,大师级领军人物所起的作用至关重要
2.虽然我国航空工业长期受俄罗斯的影响,但是并没有很好地领会他们的设计理念。他们在经济上并不富裕、研究人数相对较少的情况下,利用系统的观念把复杂问题简单化,将苏联各个生产或研发部门提供的性能并不算高的部件和材料,集成出主要性能突出、综合技术水平较高的航空发动机
3.我国历来重学术而轻技术,加上我国当前教育体制、模式的限制,使得航空发动机行业严重缺乏对机械产品悟性深刻的设计师和技术工人。航空发动机行业的一位厂长曾对笔者说:他发现一个儿童时代很少玩玩具的人很难成长为“心灵手巧”的技术工人。
4.获得特殊的材料并正确地加工,对于制造航空发动机以及保证制造成本的竞争力,都极为重要。日本石川岛播磨重工株式会社航空发动机工厂经理曾表示,航空发动机零部件成本的50%都来自材料本身。现代高性能航空发动机需要采用一些高强度、耐高温材料,包括钛、镍、铝、复合材料以及镍基和钴基超耐热合金。中国在钛、镍和钴等金属的产量十分巨大,理论上,从资源供应量来看,对航空发动机产业构不成任何制约,但仅仅是理论上而已。中国航空发动机制造商面临的材料制约并非是取得镍、钴和其他金属等原材料,最为复杂的问题是制造或购买到能够用于航空发动机的耐高温合金材料。有分析认为,中国现在超耐热合金还不能完全自给,据估计中国每年超耐热合金的生产量约为10000吨,而需求量则为20000吨。
5.中国需要建立先进的发动机生产线,以保证国产发动机的量产质量,生产自动化水平还需要进一步提升。有消息称现在生产中加工超耐热合金材料仍然是一个难题,加工过程常常造成切割工具的频繁损耗。就质量稳定性而言,同型发动机需要在同一条生产线上生产,这样才能保证生产线的规模效益和质量稳定性。一旦设计定型投入批量生产,就应该尽量避免分线生产,这样会影响产品的一致性。在实验室制造一片涡轮叶片是一回事,而批量生产数以千计的标准化且性能可靠的涡轮叶片则完全是另一回事儿。一台喷气发动机往往需要400~500片各类叶片,稳定的量产质量是发动机制造业的必需。要做到这一点,中国必须解决冶金技术和工业流程的科学化问题。
咱来看看美帝的试车台
F119试车台
F135试车台
6.在人类进入电气时代之前,西方国家有一段特殊的时期,这段时期是机械工业飞速发展的一段时期,被誉为“大蒸汽时代”。有兴趣的可以搜一搜这一时期内的作品,几乎所有能动的东西都是齿轮机械,其繁荣程度前无古人,后无来者。
由于我国没有接受这一时期的洗礼,少部分民族资产后来也被帝国主义压迫致残,再后来又被shehuizhu充了公,所以基本上没有任何技术积累。而工程积累的核心就是两个字:秘方。无论是做饭、酿酒、制药还是冶钢、加工,其技术本质不外乎这两个字。
而秘方则是完全私有的,一般由家族或公司的形式来传承。而传承需要时间沉淀,也需要民族氛围。一个崇尚速度,敢于挑战人类极限,敢于质疑权威的民族,才会有足够的动力去研发这种铁与火的机器。这一点我觉得我们做的很不好,我们的教育似乎不太鼓励培养这种冒险精神。
7.作为工科狗,我们从心里有这样的体会:工业革命那100多年国外不是白走的,他们的每一道工艺,每一项配料,每一个细节都是需要一点一点从心里挖出来、从失败中走出来的。这些是十几年的高等教育教育不来的,是多少钱砸不出来的。必须经过那么多次失败才会有今天的成功,要想真正有自己的技术,没有捷径,要接受对无数次的失败,而且要心甘情愿的接受。
我们要想真正造出自己的先进航发,是需要几代人共同努力的。我们在努力追赶了。我们不缺设计师,我们缺的是手艺扎实的底层工人师傅,缺的是更为优越的竞争机制,缺的是国外那100多年扎扎实实的一步一个脚印,不浮躁的经验,以及血换来的教训。
高性能航发就是人类产业金字塔上的塔尖
你只看见了人家的塔尖bulinbulin闪着诱人的金光 没看见人家有多么坚实的塔基托着上面。
中国可以用阿里巴巴的首次变态级IPO震惊WALL ST 可以用wechat席卷世界改变对话的方式 可以让联想海尔走出国门占领市场可以让华为中兴一步步蚕食通信行业
但是,请记住,美利坚可以没有apple或fb 剥夺掉google也充其量断掉他一根手指而已
但你能想象没有Boeing 没有LockheedMartin的美帝?
没有普惠 没有GE的美帝?
没有那个以先进航发为代表的,实力极为雄厚的工业底子的美帝?
真正的好东西永远需要时间和经验来积累,新兴的产业可以发展很迅猛 但他们撑不起一个大国
祝福我兔 早日得到这一真真正正的【好东西】
吾兔万岁
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