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我國軍用航空發(fā)動機艱難發(fā)展之路淺析

時間:2020-11-06 14:41來源:網(wǎng)絡整理 瀏覽:
這個世界上能自行制造大涵道大推力高性能民用渦扇發(fā)動機的國家只剩2個了(美英:GE 羅羅 普惠)一、航發(fā)為什么這么難?蘇27的AL-31渦扇發(fā)


我國軍用航空發(fā)動機艱難發(fā)展之路淺析

這個世界上能自行制造大涵道大推力高性能民用渦扇發(fā)動機的國家只剩2個了(美英:GE 羅羅 普惠)

一、航發(fā)為什么這么難?

蘇27的AL-31渦扇發(fā)動機最大加力推力是12.5噸,2臺AL-31可推動蘇27以超過2倍音速飛行。但AL-31的風扇直徑不到900毫米,渦輪直徑不到300毫米;基本物理學原理,力是相互作用的,也就是說這么小尺寸的風扇、渦輪反過來要時刻承受著12.5噸的力。形象一點說,大家應該都看過壯漢用喉嚨頂著鋼槍推動汽車的表演,渦扇發(fā)動機也大概如此,只是壯漢推汽車是慢慢挪動,而渦扇發(fā)動機要推動飛機以2倍音速飛行,各部件要承受住異常嚴酷的高溫高壓考驗。

我國軍用航空發(fā)動機艱難發(fā)展之路淺析


另外,一臺用于超音速戰(zhàn)機的渦扇發(fā)動機直徑一般僅1米左右、長度4米左右。以AL-31為例,這么小的一個圓筒狀物體,要塞進4級風扇、9級壓氣機、2級渦輪、可收斂-擴張噴管、燃燒室、加力燃燒室,還要在之間安排冷卻空氣通道,周圍安裝燃油控制系統(tǒng)等。所以,設計、制造一臺高性能的渦扇發(fā)動機,可謂"螺螄殼里做道場",難度極大。在世界范圍內,掌握一流水平渦扇發(fā)動機制造技術的僅有英國羅·羅、美國普惠和通用3家公司,俄法兩國都屬于二流,這是一個真正的壟斷行業(yè)。

專業(yè)一點地描述,渦扇發(fā)動機要達到更大推力、更低的油耗,首要的是提高增壓比、提高熱效率,渦輪前溫度是衡量熱效率的一個重要指標。例如,第三代蘇27的AL-31發(fā)動機的渦輪前溫度是1665K,而第四代F-22的F-119發(fā)動機將這個指標提高到了1977K;AL-31的渦輪前溫度尚在普通鋼材熔點之下,但F-119的已超出約200度。要在這樣高的溫度下正常工作,F(xiàn)-119的渦輪采用了第三代單晶空心葉片。具體什么是單晶空心葉片,在此很難展開描述,只能說一片面積僅幾平方厘米的葉片具有大量自由曲面、復雜的內腔(用于進氣冷卻),還要控制合金晶體生產(chǎn)連續(xù)一致,這需要極高超的精密鑄造工藝。俄羅斯、中國至今尚未或是剛展開單晶空心渦輪葉片的工業(yè)化制造。

我國軍用航空發(fā)動機艱難發(fā)展之路淺析

F119 F22標配動力

而發(fā)動機要提高推力與自身重量之比,還要將壓氣機和渦輪造得更輕巧。壓氣機和渦輪的傳統(tǒng)制造工藝是將葉片以榫頭、榫槽鎖緊的方式連接在葉盤上,但西方先進發(fā)動機已開始采用整體葉盤。即用電子束焊接等方法將單晶空心精鑄葉片固定在葉盤上,重量可比傳統(tǒng)工藝制造的降低30%。整體葉盤的制造工藝有10多種,但除了上述的美英3家航發(fā)巨頭,其它國家也還未能應用于批量生產(chǎn)。

渦扇發(fā)動機的風扇遠離燃燒室,熱負荷低,但它的氣動效率也被繼續(xù)精進。通用F-119和羅·羅瑞達900發(fā)動機的風扇都采用了寬弦葉片,其加工方法是將鈦合金毛坯用切削方法加工成兩半葉片,用真空擴散焊成一整體空心葉身,最后超塑成極為復雜的曲面。這又是一種全新的加工工藝。這么說,美軍F-22A隱身戰(zhàn)機所采用的F-119渦扇發(fā)動機為例,它的6級壓氣機、2級渦輪全部采用帶空心單晶葉片的整體葉盤,3級風扇則全部采用寬弦葉片,所以它的推重比達到10,在迎風面積較小的情況下,最大加力推力超過15噸。所以,美軍F-22A隱身戰(zhàn)機能以1.7倍音速進行超音速巡航;而中俄的四代機殲20、T-50只能暫時采用第三代渦扇發(fā)動機,要等待第四代發(fā)動機研制成功,飛機才能真正完成研制。

我國軍用航空發(fā)動機艱難發(fā)展之路淺析

凱特王妃為羅羅公司發(fā)展的寬弦葉片宣傳

二、中國航發(fā)水平為何與世界一流水平如此之大

我國軍事工業(yè)以蘇聯(lián)技術援助起家,擅長逆向仿制,在過去解決了多個領域的"有無"問題,甚至有輕武器專家以"山寨之王"自居。對于很多一般裝備,逆向仿制即便"不知其所以然",也至少做到"知其然"。(一汽在總結紅旗轎車發(fā)展歷程時,曾驕傲地回憶起將一國內克萊斯勒轎車分解為2000多個零件,由全廠工人根據(jù)自身特長“認領”回去仿制的經(jīng)歷,再看看紅旗轎車的現(xiàn)狀……)

但渦扇發(fā)動機這個"工業(yè)王冠",應用有各種新理論、新材料、新工藝,要做到"知其然"都難,可以說是無法簡單復制的。甚至,在沒有操作手冊的情況下,要將渦扇發(fā)動機正確拆開都困難。例如,我們非常熟悉的CFM-56,其使用在波音737、空客A320這些主流商業(yè)客機上,是世界上使用范圍最廣的渦輪風扇發(fā)動機之一,但是拆解CFM-56的難度仍然很大,幾平方厘米的葉片上分布著許多小孔,這些孔隙的作用是散熱的,小孔的位置設置極為講究,是根據(jù)氣路走向而定的……因此CFM-56的維護都是由專業(yè)公司來完成的。

即便是能制造出各種類型的發(fā)動機構件,但是在裝配上仍然需要技術、工藝支撐,同一生產(chǎn)線上制造出來的不同批次發(fā)動機都存在差別,推比相差甚至可以達到0.2。隨著推比達15以上的發(fā)動機開始研制,各種新材料被大量應用,發(fā)動機結構也越來越復雜,對加工工藝要求也更高。你要仿制別人的新型發(fā)動機,所要花的時間可能比自己從零開始研發(fā)還要多,而且仿制產(chǎn)品的性能還很可能不及原型機。

這方面我國是有慘痛教訓的,例如"太行"渦扇發(fā)動機,其核心機就源于CFM-56,太行發(fā)動機在05年完成設計定型,但n年過去了仍然問題不斷,只用在雙發(fā)的殲11戰(zhàn)斗機上。單發(fā)的殲10戰(zhàn)斗機對發(fā)動機可靠性要求高,直到殲10B/C量產(chǎn),殲10系列戰(zhàn)機仍只能采用俄制AL-31FN系列發(fā)動機。

從科研體制來看,我國以前航空發(fā)動機的研發(fā)是跟隨型號的,即要研制一款飛機,才會去研發(fā)一款配套的發(fā)動機;飛機如果下馬了,發(fā)動機也就隨之下馬了。但美英等發(fā)達國家,發(fā)動機與飛機研發(fā)基本是分開的,發(fā)動機核心機的研發(fā)提前很多。例如,美國F-22戰(zhàn)機所用的F-119發(fā)動機屬于第四代發(fā)動機,但美國的核心機技術已發(fā)展到第六代,用于接替F-119的第五代發(fā)動機核心機也已制造出來。

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美第五代發(fā)動機的核心機已經(jīng)問世了

但正因為難 沒有任何捷徑可走 才更要完全自主研發(fā) 下工夫 花時間 砸銀子 在所不惜

三、俄羅斯這種老牌工業(yè)強國水平

蘇(俄)的航空發(fā)動機制造理念不同。美國制造發(fā)動機,考慮了翻修期和壽命,因為一臺發(fā)動機能更長時間的使用,就說明飛機能更少的更換發(fā)動機,這樣比較經(jīng)濟。可是蘇聯(lián)根據(jù)衛(wèi)國戰(zhàn)爭經(jīng)驗,發(fā)現(xiàn)坦克和飛機的實際戰(zhàn)場壽命往往只有幾十到一百多個小時,然后就被摧毀了,所以蘇聯(lián)設計武器就以簡單、便宜、容易大規(guī)模生產(chǎn)為原則。而二戰(zhàn)后蘇聯(lián)軍隊總是枕戈待旦準備打第三次世界大戰(zhàn),所以更認為航空發(fā)動機沒有必要需要長壽命和翻修期。在這種指導思想下,蘇聯(lián)制造的發(fā)動機翻修和壽命要比美國的短得多。蘇聯(lián)解體以后,俄羅斯認識到了這種思想已經(jīng)過時,所以也在改正?,F(xiàn)在АЛ-31的改進型號的首翻期和總壽命已經(jīng)比早期型號有所增加,但是因為基礎設計問題,俄羅斯航空發(fā)動機的推力、壽命、耗油率、噪聲水平和環(huán)保水平等主要指標都落后于世界先進水平,所以仍然遠不及美國同類的發(fā)動機。美國則由于有強大的工業(yè)基礎,生產(chǎn)武器精益求精,所以美國有很多天價武器裝備,而且都是做工精良,技術先進,使用壽命也很長。

綜合考慮美俄發(fā)動機在型號研制和技術實力方面的因素,兩國在航空發(fā)動機研制領域的差距可能已經(jīng)增加到了20年以上。

四、擁有先進的航發(fā)的意義到底在哪里

大英帝國日薄西山,可以放棄飛機工業(yè),但卻矢志不渝的呵護羅羅公司,因為憑借羅羅的先進航發(fā),就沒人能夠輕視英國在世界航空工業(yè)中的地位。

前蘇聯(lián)盡管擁有強悍的航空工業(yè),但在民用大推力渦扇發(fā)動機方面比起前三個西方公司。再加上之前在適航標準制定上吃的大虧,俄羅斯始終沒能在世界商用飛機這塊無比巨大的蛋糕上分到。

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五、中國航發(fā)的現(xiàn)狀及未來之路

中國致力于開發(fā)國產(chǎn)高性能航空發(fā)動機,用于裝備國產(chǎn)軍用飛機的戰(zhàn)略方向已經(jīng)明晰,這一戰(zhàn)略選擇包含著重大的航空技術挑戰(zhàn),世界上僅有少數(shù)幾家大公司真正掌握著這項技術。

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中美航空發(fā)動機技術的差距令人感到不安,80年代,當F-15戰(zhàn)斗機已經(jīng)開始安裝推重比達到8的F-110發(fā)動機,而同一時期的中國還在落后的渦噴發(fā)動機上苦苦掙扎,如今,即便我們在WS15發(fā)動機上取得了巨大成就,但是我們仍然與美國差距至少30年。中國渦扇-10“太行”渦扇發(fā)動機及其改進型的性能指標與美國普惠F100和通用電氣F110相當,這兩款發(fā)動機是目前美軍F-15和F-16戰(zhàn)機的動力裝置?!疤小奔易逶O計為殲11家族、殲10家族的標準動力,可能最后取代俄制AL-31。盡管如此,仍然有證據(jù)表明航發(fā)在擴大渦扇-10量產(chǎn)過程中質量穩(wěn)定性控制存在問題,造成發(fā)動機可靠性不足,紛紛提前返廠待修,致使中國戰(zhàn)機仍然嚴重依賴俄羅斯進口發(fā)動機。

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圖為F119發(fā)動機的地面測試

F119發(fā)動機是F-22戰(zhàn)斗機的動力來源,到目前為止,它僅僅只是美國上世紀90年代的產(chǎn)品。而配裝F-35戰(zhàn)斗機的F135發(fā)動機,推力提升到了20噸。

美國從上世紀50年代開始核心機預研計劃,至今已經(jīng)發(fā)展出七代核心機,而F119的核心機僅僅是其中的第四代,其航空動力工業(yè)的技術潛力由此可見一斑。但美國政府從未放松過對航空發(fā)動機技術的控制,不僅對我國保持封鎖,甚至在某些核心技術上對其歐洲盟友也實行“禁運”。與此同時,發(fā)達國家還在人力資源方面實行看不見的封鎖,不僅限制其他國家人員進入航空發(fā)動機核心研制領域,而且限制本國相關人才向國外轉移,以此來保持產(chǎn)業(yè)實力。

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我國自行研制的太行發(fā)動機

著名航空動力專家劉大響院士曾撰文認為中國航空發(fā)動機研制較世界先進水平主要存在五點較大差距:1.基礎研究薄弱,技術儲備不足,試驗設施不健全;2.國家經(jīng)濟相對落后,研制經(jīng)費嚴重不足;3.對發(fā)動機的技術復雜性和研制規(guī)律認識不足;4.基本建設戰(zhàn)線過長、攤子過大、力量過散、低水平重復;5.管理模式相對落后,缺乏科學民主的決策機制和穩(wěn)定、權威的中長期發(fā)展規(guī)劃。

外界估計,中國將在2到3年內在批量制造高性能噴氣發(fā)動機方面取得突破,但對于制造可靠的頂級航空發(fā)動機,則還需要5到10年。一旦中國邁上這一臺階,將會促成中國空軍和海軍航空兵的強勢崛起。目前中國需要重點監(jiān)控的領域是設計能力、工裝設備、制造能力和系統(tǒng)運營與維護能力,這些問題將會影響國產(chǎn)發(fā)動機的性能及使用效能。

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F135, F35的標配動力

美國人認為中國的發(fā)動機發(fā)展差距巨大,主要是體制問題。比技術問題更難解決的,是體制問題。中國國防目前存在裝備來源單一的問題。中國國產(chǎn)軍用航空發(fā)動機此前完全由中航工業(yè)提供(后成立航發(fā)集團),該集團公司旗下的沈陽、西安和貴州等發(fā)動機企業(yè)在某種程度上存在競爭,但競爭的積極效應并不明顯。如果存在適度競爭,那么競爭壓力會促使企業(yè)生產(chǎn)具有創(chuàng)新技術且價格較低的產(chǎn)品,加快研制進度,提高售后服務的水平。上世紀70年代末80年代初,針對當時美國空軍航空發(fā)動機領域普惠一家獨大的情況,美國政府決定促進通用電氣和普惠之間的合理競爭,此舉使得美國戰(zhàn)斗機在設計過程中可以擁有兩家競爭企業(yè)提供的諸多動力選擇方案,成果顯著。中國目前的情況與美國不同,發(fā)動機領域宏觀的競爭不足,而在微觀問題的競爭又過多,這會造成局部利益交換和利益保護,進而造成重復工作,資源使用不當,延長研制和生產(chǎn)周期。中國需要決定其航空發(fā)動機行業(yè)的組織系統(tǒng)結構和運行方式,這樣才能從上層解決其結構和體制問題。

和美英等國軍用航空發(fā)動機工業(yè)相比,中國航空發(fā)動機工業(yè)在人員規(guī)模上仍顯不足,但已經(jīng)超過了俄羅斯和法國的水平。黎明公司和西安航發(fā)這兩家中航工業(yè)最大的軍用發(fā)動機企業(yè),人員總和接近20000人。與之相比,普惠、羅羅和通用電氣航空分部每家企業(yè)人員都超過了35000人。為了追求軍用航空發(fā)動機自給化,中國航空發(fā)動機工業(yè)可能在未來會擴大規(guī)模。俄羅斯UMPO目前總人員規(guī)模為15000人,計劃在2010年生產(chǎn)109臺AL-31和AL-41發(fā)動機。通用電氣航空分部每年大約能交付200臺高性能渦扇發(fā)動機和總數(shù)800臺軍用發(fā)動機和直升機用渦軸發(fā)動機。

航空發(fā)動機是個很典型的傳統(tǒng)工科專業(yè)。我國這一領域院士至今僅有五人,且年齡偏大,年紀最小的也超過了70歲。這一現(xiàn)象不僅存在于航空發(fā)動機專業(yè),各個傳統(tǒng)工科專業(yè)都面臨院士級、大師級尖子人才奇缺和后繼乏人的局面。有業(yè)內人士認為,由于鋼鐵、機械等傳統(tǒng)工科專業(yè)早已喪失了對理科生的吸引力,中國頂尖工程技術人才嚴重短缺的局面短期內無法緩解。而缺乏的不僅是科研人才,制造人才也是一樣,對機械產(chǎn)品悟性深刻的技術工人一樣稀缺。

千言萬語一句話 大國重器 路漫漫其修遠兮

在中國各方面日益發(fā)展的今天 越來越多的行業(yè)完成了趕超甚至開始成為新一代的模范 然而對于這種最基礎的工業(yè)底子方面的差距 中國需要正視需要加力 更需要理解需要等

關于中國航發(fā)落后的分析和總結

1.在航空發(fā)動機的發(fā)展歷程中,缺少像錢學森院士那樣學貫中西的大師級人物。回顧“兩彈一星”的研制歷程,大師級領軍人物所起的作用至關重要。

2.雖然我國航空工業(yè)長期受俄羅斯的影響,但是并沒有很好地領會他們的設計理念。他們在經(jīng)濟上并不富裕、研究人數(shù)相對較少的情況下,利用系統(tǒng)的觀念把復雜問題簡單化,將蘇聯(lián)各個生產(chǎn)或研發(fā)部門提供的性能并不算高的部件和材料,集成出主要性能突出、綜合技術水平較高的航空發(fā)動機。

3.我國歷來重學術而輕技術,加上我國當前教育體制、模式的限制,使得航空發(fā)動機行業(yè)嚴重缺乏對機械產(chǎn)品悟性深刻的設計師和技術工人。航空發(fā)動機行業(yè)的一位廠長曾對筆者說:他發(fā)現(xiàn)一個兒童時代很少玩玩具的人很難成長為“心靈手巧”的技術工人。

4.獲得特殊的材料并正確地加工,對于制造航空發(fā)動機以及保證制造成本的競爭力,都極為重要。日本石川島播磨重工株式會社航空發(fā)動機工廠經(jīng)理曾表示,航空發(fā)動機零部件成本的50%都來自材料本身?,F(xiàn)代高性能航空發(fā)動機需要采用一些高強度、耐高溫材料,包括鈦、鎳、鋁、復合材料以及鎳基和鈷基超耐熱合金。中國在鈦、鎳和鈷等金屬的產(chǎn)量十分巨大,理論上,從資源供應量來看,對航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)構不成任何制約,但僅僅是理論上而已。中國航空發(fā)動機制造商面臨的材料制約并非是取得鎳、鈷和其他金屬等原材料,最為復雜的問題是制造或購買到能夠用于航空發(fā)動機的耐高溫合金材料。有分析認為,中國現(xiàn)在超耐熱合金還不能完全自給,據(jù)估計中國每年超耐熱合金的生產(chǎn)量約為10 000噸,而需求量則為20000噸。

5.中國需要建立先進的發(fā)動機生產(chǎn)線,以保證國產(chǎn)發(fā)動機的量產(chǎn)質量,生產(chǎn)自動化水平還需要進一步提升。有消息稱現(xiàn)在生產(chǎn)中加工超耐熱合金材料仍然是一個難題,加工過程常常造成切割工具的頻繁損耗。就質量穩(wěn)定性而言,同型發(fā)動機需要在同一條生產(chǎn)線上生產(chǎn),這樣才能保證生產(chǎn)線的規(guī)模效益和質量穩(wěn)定性。一旦設計定型投入批量生產(chǎn),就應該盡量避免分線生產(chǎn),這樣會影響產(chǎn)品的一致性。在實驗室制造一片渦輪葉片是一回事,而批量生產(chǎn)數(shù)以千計的標準化且性能可靠的渦輪葉片則完全是另一回事兒。一臺噴氣發(fā)動機往往需要400~500片各類葉片,穩(wěn)定的量產(chǎn)質量是發(fā)動機制造業(yè)的必需。要做到這一點,中國必須解決冶金技術和工業(yè)流程的科學化問題。

我國軍用航空發(fā)動機艱難發(fā)展之路淺析


我國軍用航空發(fā)動機艱難發(fā)展之路淺析


我國軍用航空發(fā)動機艱難發(fā)展之路淺析

F119試車臺

我國軍用航空發(fā)動機艱難發(fā)展之路淺析

F135試車臺

6.在人類進入電氣時代之前,西方國家有一段特殊的時期,這段時期是機械工業(yè)飛速發(fā)展的一段時期,被譽為“大蒸汽時代”。有興趣的可以搜一搜這一時期內的作品,幾乎所有能動的東西都是齒輪機械,其繁榮程度前無古人,后無來者。

我國軍用航空發(fā)動機艱難發(fā)展之路淺析

由于我國沒有接受這一時期的洗禮,少部分民族資產(chǎn)后來也被帝國主義壓迫致殘,所以基本上沒有任何技術積累。而工程積累的核心就是兩個字:秘方。無論是做飯、釀酒、制藥還是冶鋼、加工,其技術本質不外乎這兩個字。

而秘方則是完全私有的,一般由家族或公司的形式來傳承。而傳承需要時間沉淀,也需要民族氛圍。一個崇尚速度,敢于挑戰(zhàn)人類極限,敢于質疑權威的民族,才會有足夠的動力去研發(fā)這種鐵與火的機器。這一點我覺得我們做的很不好,我們的教育似乎不太鼓勵培養(yǎng)這種冒險精神。

7.工業(yè)革命那100多年國外不是白走的,他們的每一道工藝,每一項配料,每一個細節(jié)都是需要一點一點從心里挖出來、從失敗中走出來的。這些是十幾年的高等教育教育不來的,是多少錢砸不出來的。必須經(jīng)過那么多次失敗才會有今天的成功,要想真正有自己的技術,沒有捷徑,要接受對無數(shù)次的失敗,而且要心甘情愿的接受。

中國要想真正造出自己的先進航發(fā),是需要幾代人共同努力的。中國在努力追趕了。中國不缺設計師,缺的是手藝扎實的底層工人師傅和給予他們的良好待遇,缺的是更為優(yōu)越的競爭機制,缺的是國外那100多年扎扎實實的一步一個腳印,不浮躁的經(jīng)驗,以及血換來的教訓。

我國軍用航空發(fā)動機艱難發(fā)展之路淺析

細致點的呢?燒錢方面

1.美國:F100花掉了中國1987年軍費的1.5倍

大名鼎鼎的美國F100發(fā)動機,是美國主力三代戰(zhàn)機F-15和F-16的發(fā)動機,由普拉特?惠特尼公司(普惠公司)研制,世界上最早投入使用的推重比達8一級軍用發(fā)動機,是真正意義上的“大推力渦扇發(fā)動機”。

F100號稱于1970年3月開始工程研制,1974年11月,F(xiàn)100-PW-100型交付空軍,歷時4年零8個月實現(xiàn)設計定型交付,研制總費用為4.57億美元,按1996年美元幣值計算,其研制費用為14.1億美元(這不包括其基本概念研究費用、預先研究費用、驗證機研制費用等),如果粗略地按照1:8的匯率,約合人民幣是112億,對比一下1996年中國全年的軍費支出是720億人民幣,這相當于我們一年軍費的1/7!

且慢,這只是F100的一個片段,要了解F100,還得看他的前世今生。在F100正式立項前的2年(1968,一說1969),美國空軍、海軍就已經(jīng)聯(lián)合提出了初始工程發(fā)展計劃,要求在18個月內造出一臺驗證機,也就是說1970年F100立項的時候已經(jīng)完成了驗證機研制,這一點和中國是重要的差別,中國發(fā)動機的“立項”是幾乎是從零開始?;氐?968(或者1969),當普惠開始F100驗證機研制的時候,手頭上已經(jīng)有了成熟的核心機JTF22,如果要問JTF22研制了多少年,答案是10年!所以,如果從JTF22開始算,到F100-PW-100交付(1974年)已經(jīng)過去了16年!如果故事到這里就結束了,F(xiàn)100從此過上了幸福的生活,那么F100就只能是個童話,事實上,F(xiàn)100的噩夢剛開始。

普惠為了縮短研制周期,片面強調性能,忽視了適用性、可靠性、耐久性和維修性;最重要的是減少了最不應該減少的試驗時間,使發(fā)動機遠未得到充分試驗驗證。F100-PW-100在1974年底交付以后,出現(xiàn)了一系列致命性問題,發(fā)生了多起機毀人亡的事故,甚至迫使美國空軍一線戰(zhàn)斗機全面停飛。就這樣,F(xiàn)100經(jīng)過反復改進,直到1984年,最新型號F100-PW-220研制完成,才算基本解決F100-PW-100發(fā)動機的問題。此后F100-PW-220從定型到批量生產(chǎn)、投入使用又耗費了近兩年的時間,史無前例地完成了4000個循環(huán)的加速任務試驗。至此(1986年),F(xiàn)100用血淋淋的事實換來了最終的成熟,而時間距離核心機JTF22開始研制已經(jīng)過去了28年!遺憾的是,我并沒有從公開可信的資料查到JTF22那10年和研制F100-PW-220那12年(1974-1986)美國投入的經(jīng)費,但我們可以粗略估算一下,28年的總投入應該比14.1億美元(112億人民幣)翻了不止2倍,姑且只按3倍計算,那就是336億人民幣,這樣算起來,大約相當于中國1996年軍費(720億人民幣)的一半。如果把時間再退回到1987年,F(xiàn)100徹底成熟,而“太行”發(fā)動機剛剛立項,當年中國的軍費是210億人民幣。也就是說 “太行”還沒開始干的時候,F(xiàn)100已經(jīng)花掉了中國當年軍費的1.5倍之多!看到這里,你應該能明白什么叫“輸在起跑線上”,什么叫“燒錢”了吧?

10年,10年之后又10年,10年之后再10年;10億,10億之后又10億,也才出了一代代經(jīng)典發(fā)動機。F100以后,F(xiàn)119發(fā)動機從地面驗證機研制開始,以2007年美元幣值計算,花費約25億美元;至于美國目前最先進的F135發(fā)動機,其研制經(jīng)費一漲再漲,已經(jīng)接近80億美元,而這兩個型號都不是從零開始,因此這兩個經(jīng)費數(shù)字也不是研制總費用。美國每個飛機型號在預研階段總是有2個型號競爭(YF16和YF17,YF22和YF23,X32和X35)一樣,發(fā)動機領域美國也搞了我們所說的“雙流水”,在普惠搞F100的同時,GE搞了F101(后來發(fā)展為F110),所以,一型經(jīng)典型號實際掏的是雙倍的科研經(jīng)費。除此以外,美國是在航空發(fā)動機領域唯一一個技術和商業(yè)模式都取得全面成功的大國,美國發(fā)動機不止技術先進,而且賣得好,能賺錢。美國之所以有錢,之所以任性,就是因為依托北約盟國市場,用整個市場資源支撐一國的發(fā)展。

2.俄羅斯:不計成本,一干就是三代人的AL-31系列發(fā)動機

3.印度:卡弗里——33億美元聽個響

原以為印度的航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)根本不值得一說,但總有人拿印度和中國對比說事,那就說說印度引以為榮的“卡佛里”發(fā)動機。

所謂“卡佛里”渦扇發(fā)動機是印度燃氣渦輪研究所(GTRE)于1989年開始研制的渦輪風扇發(fā)動機,也稱GTX-35VS。印度的雄心壯志是用卡佛里裝備印度斯坦航空公司的“光輝”(Tejas)輕型戰(zhàn)斗機(LCA),實現(xiàn)飛機和發(fā)動機的全國產(chǎn)化。至于外形酷似幻影2000的LCA號稱是要抗衡巴基斯坦的F-16和JF-17的。當然,對印度來說LCA對付殲-10應該也不在話下。不過殲-10在2006年前就已經(jīng)成軍,至于LCA,其進度一拖再拖、指標一降再降。

卡佛里1989年4月在法國斯奈克瑪發(fā)動機公司技術援助下開始全面研制,要說配本來就具有法系血統(tǒng)的LCA,也還算門當戶對( “太行”發(fā)動機是1987年立項,可算是同時起步吧),1995年3月核心機首次運轉,同年9月整機運轉成功。1998年第三季度,因為印度核試驗,美國對印度進行強制經(jīng)濟制裁,美國和歐盟都終止了與印度在航空工業(yè)的合作,所以卡佛里的最新型別(K5型)只得轉投俄羅斯,從此開啟了卡佛里的神發(fā)展道路。俄羅斯有錢不賺白不賺,為印度提供了高空實驗臺、圖-16轟炸機和伊爾-76飛行實驗臺,這個大禮包,對當時尚未完全擺脫蘇聯(lián)解體后經(jīng)濟困境的俄羅斯來說,也算是雪中送炭了。直到2003年初,卡佛里已經(jīng)完成了總共1200小時試車(含地面試驗和高空試驗)。

2010年,卡佛里在LCA-Mark2戰(zhàn)斗機競標中輸給了GE的F414發(fā)動機,這成為卡佛里下馬的導火索。2011年2月,印度官方宣布已經(jīng)試制出9臺卡佛里和4臺核心機,原型機和核心機累計進行里1975小時地面和高空條件試驗(此時中國的太行已經(jīng)裝備部隊了)。2014年11月18日,卡佛里正式下馬。至此,印度在卡佛里項目上耗費了25年時間和2106億盧比(按照現(xiàn)在匯率約33.7億美元)。印度人學美國人花錢的大氣也任性了一把,結果只在借來的伊爾-76飛行臺上聽了個響(累計73小時),邯鄲學步的卡佛里終于夢斷俄羅斯??ǚ鹄镯椖窟@筆高昂的學費讓印度明白:航空發(fā)動機不是你想玩就能玩!卡佛里也讓中國人明白國際歌里唱的:從來就沒有什么救世主,也不靠神仙皇帝!要創(chuàng)造優(yōu)秀的發(fā)動機,全靠我們自己!

其實卡佛里的失敗是必然的,前面說過,美俄成功的秘笈是工業(yè)基礎加科研設施。印度的工業(yè)基礎不要說抗衡美俄,就是跟中國比也不在一個量級上。至于科研設施,別的不說,就發(fā)動機必須的高空實驗臺,印度就是一項空白,而中國已經(jīng)經(jīng)歷了數(shù)十年的建設。

4.中國:“太行”累計投入不過26億人民幣不過現(xiàn)在情況貌似也在向好的方向發(fā)展了

我國軍用航空發(fā)動機艱難發(fā)展之路淺析

中美大學在培養(yǎng)工程師方面的差距 我覺得一點也不比航發(fā)的差距小,熱愛藍天的人?我相信很多投身于這行的人?估計就沒幾個了堅持下來的人?你可以開始扳著手指頭數(shù)了還奇怪為什么航發(fā)能差這么多了么?

1.關于資金投入

各位千萬不要以為我們已經(jīng)是超級大國了,不差錢。我們最近是闊了一點,但比起老牌強國還差得遠。

有張圖很有說服力:

我國軍用航空發(fā)動機艱難發(fā)展之路淺析

2010年及之前中國人的軍費和美國人基本不在一個數(shù)量級上,即使是2015年,二者差距也有數(shù)千億之多。如果對過去做個積分,則不難看出二者真是天差地別。考慮到雙方軍費的使用狀況(中國軍費少,大部分都用來維持現(xiàn)由部隊的吃穿用度,少量用于保障寥寥幾個沒下馬的重點項目;而美國有相當一部分錢可以用來搞科研,其中包含基礎性的研究),相差就更大了。

有錢沒錢差距巨大,以我們熟知的F22戰(zhàn)機使用的F119-PW-100引擎為例。其上世紀八十年代立項,研發(fā)用了大概二十五億美元。聽起來不多,對吧?但你要知道1985年中國全軍的軍費也只有不到兩百億人民幣,換算過去(按當時匯率)甚至不到人家一個引擎研發(fā)費用的60%。人家的引擎可是站在巨人肩膀上,之前前期型號同樣是這么燒錢的。這一來二去,差距只能越來越大。

進入二十一世紀以來軍費多了點,科研也多了點,但成果卻是沒辦法立刻蹦出來的,只能靠大量金錢長期投入來慢慢熬。部隊發(fā)言人總說我們“是在補過去的舊賬”,其實原本就是大實話。

2.工程師。

考慮到中國什么時候恢復高考、考慮中國什么時候第一批博士生畢業(yè),就不難看出我們也只是再補過去的帳。行業(yè)經(jīng)驗需要積累,人家的成功是一代一代工程師和科研人員努力的成果,你只想靠一代人就追上本來也不現(xiàn)實。

3.工藝。

這種東西特別看經(jīng)驗,特別看積累。某些復雜的處理手段不經(jīng)過幾千上萬小時的實驗,是沒法摸索出來的。這東西沒有任何捷徑可走,絕非來一兩個天才就能搞定的。

歐美的領先可是從二戰(zhàn)之后(甚至有其中一些諸如冶金方面的企業(yè),其相關歷史可以一直追溯到十九世紀)就不斷積累的,中國人要迎頭趕上可是千難萬難。

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