我国航空发动机的水平如何?

我是小马云


非常好了已经,属于在世界上排名前三的了已经,毕竟产品的丰富度是很高的,有些国家比如欧洲的英法都有独具特色和技术优势的航空发动机,但是他们的航空发动机的门类并不是那么完整,比如缺少大推力发动机等。

图为WS10A太行发动机。


我国的航空发动机事业起步晚,但是起点高,尤其是在涡扇发动机领域,近年来取得的进步是很大的。目前,我国能够自己量产的涡扇发动机包括WS9、WS10和WS13系列发动机,他们的推力级别涵盖了大推力、中等推力两个级别,其中寿命最长的是WS13,该发动机的加工制造最为精细,而且由于推力比WS10小,所以寿命大大增加。而WS10则是推力最大的型号,其WS10B发动机的推力达到了14吨级别,属于世界上推力较大的发动机,已经量产200多台,装备在歼11B、歼10C和歼15以及歼16战斗机上。

装备WS13发动机的枭龙战斗机。

其次,我国在大涵道比发动机,也就是运输机和客机上常见的胖胖的,圆圆的发动机上,取得了较大进展,目前型号包括WS20和CJ1000两种,其中WS20是为了搭配运20研发的,推力可达18吨以上,而CJ1000则刚刚点火成功,进入台试阶段,未来会是我国国产C919和C929大型客机的动力,这两种发动机都具有经济型好的特点,大涵道比发动机研发难度较大,是航发里最强调寿命和无故障时间的型号,考验一个国家的加工制造精细化程度和材料学的先进性,我们可以看看我国的大涵道比发动机会做成什么样。

图为大涵道比发动机。

我国的航空发动机体系完整,包括涡喷、涡轴、涡桨、涡扇等多个门类全部系列,虽然很少有哪一台发动机在自己的领域处于领先地位,但是也很少有国家拥有全部门类发动机,丰富的种类使得我国可以自主研发直升机、运输机、战斗机、客机等所有的飞机,这对于我国的航空产业发展打下了好的基础。


海事先锋


新中国航空工业始于一九五一年四月十七日,经过数十年的砥砺前行,我们从前期摸着苏联过河,到如今走出自己的一片天地,甚至在许多方面,已经能够和航天工业第一梯队的俄国一较高下,比如国产歼20就是让苏57无地自容的优秀作品。

众所周知,不同于美国航空工业的独步天下,中国和俄国都有各自的短板,国产战机长期受制于发动机不给力,俄国战机则因为航电系统落后而饱受诟病,可这恰恰又是对方的长项,那么,既然两国长期互为合作伙伴,若能技术交流,互补长短,岂不美哉?

然而,如果我们真的这样做了,那就亏大发了,事实上,长期以来,俄制发动机都在被有意或无意的神话,AL31发动机面世已经45年了,我们进口这种发动机的数量也超过了1300台,所以这个老本俄国人至今还在吃。

可AL31当真算是先进吗?显然并不是这样的,其实从技术水平上来看,AL31比我们自己的太行发动机是要低整整一个档次的,它的真正优势在于可靠性更强且运转寿命更长,基本没啥太大短板和太多小毛病。

我们之所以买那么多,实在是出于无奈,出于满足当前基本储备要求的目的,避免出现飞机造出来了,发动机迟迟到不了位的尴尬情况,而且相对来说,在涡扇10成熟之前,我们也确实没有可靠性达标的发动机可以用。

AL31发动机最大使用寿命可达2000小时,涡扇10则是1500小时,而在启动和加速以及可靠性等方面,也都比AL31差一些,但是换个角度来看,这也就说明俄制发动机仅仅比我们自己研制的发动机强一点而已。

在4000小时使用寿命的涡扇15即将出世之际,即使俄国用压箱底的AL41跟我们换,也实在没有那个必要,我们真正需要的,是F119以及F135那种使用寿命达到12000小时的第五代战机所配备的极品发动机。

这个我们暂时没有,俄国也没有,而俄国有的,我们又即将拥有,所以就更没有用航电交换的必要了,我们都知道,俄系战机的座舱向来都充斥着密密麻麻的仪表盘,当然,俄制航电设备在近年来也有所进步。

可无奈当年在电子管小型化这个坑里陷得太深,且缺乏持续的资金保障,很难在航电设备方面有大的作为,而且退一步讲,即使就算我们把先进航电技术教给俄国人,他们也玩不起,航电不像发动机,一个项目搞十几年甚至几十年。

尤其是芯片,往往十几个月就会来一波更新换代,而这一下就得扔出去十几亿美元去全面更换生产线和设备,更何况,他们也没那多订单去维持生产线。目前仅苏35和苏57有资格用简洁直观的液晶屏显,而中国则可以大方的把这项技术白菜化并普及到枭龙等中低端战机上面。

自上个世纪八九十年代以来,中国在航空电子设备上的投入一直都很大,且我们搞得是大规模集成电路,比俄国一条路走到黑的晶体管不知道高到哪去了,这便是造成中国在航电上反超俄国并形成优势的原因所在,所以,我们绝对不能上当用航电换发动机技术,划不来啊。

当然,俄国人也意识到了这一点,预感老本可能不能再吃,便开始极力推销甚至直接转让发动机技术,向来好事的俄国媒体也开始为期造势,可惜,俄国的技术垄断被打破只是时间问题,届时,我们将在发动机和航电两方面对俄国形成技术优势,到那时,谁赚谁的钱还真不一定呢!


迷彩虎军事


每日点兵,为您解答

一、经验问题。

虽然我们的航空发动机产业起步不算晚,但相对于西方国家来说,还是起步较晚的。并且,修发动机和造发动机是两码事,某些大哥不要混为一谈!举个例子,我们在研制太行的时候,太行的核心机是“学习”美国F110发动机的布局,然后核心机匹配到低压机,结果我们搞不出来向美国F110发动机那样的低压机,我们也没有美国的F110,无奈之下,我们去“借鉴”俄罗斯的AL-31发动机。但奈何AL31发动机的低压机旋转方向是和F110发动机是反着的!导致太行发动机的两个轴的转速是比正常结果高好几倍(正常为几千,而太行刚搞出来的时候是2万)所以,经验问题才是大毛病!

请对比一下我们的太行发动机在数据上跟谁相似,又何谁不同,然后你就明白我第一观点!

舰载燃气轮机虽然跟航空发动机在结构上又很多相似之处,但我们设计船舶燃气轮机的703所很老实,知道自己的不足,在乌克兰的DA80燃气轮机的基础上制造出GT25000发动机。所以,不要把航空发动机的问题和舰载燃气轮机的问题混为一谈

二、制度问题

三、基础做工问题

这里不多说,我就放一张“官八股”的截图,讲道理,能让整天报喜不报忧的“官八股”公开承认,可想而知这件事情的严重性!



每日点兵


你好,我是齐奥尔科夫,我来回答这个问题。

我国航空发动机工业起步并不晚,在中华民国时期就曾试图建立航空发动机工业,中华人民共和国成立后,我国于1951年开始建立航空发动机修理厂,近70年来已经建成了一个比较完整的科研、设计和生产体系,通过引进专利仿制、改进改型和自行研制,已研制生产出了6万多台航空发动机,已进入世界少数能够独立研制航空发动机的国家行列。

但是,我国航空发动机在技术水平和产品研制方面与先进国家还存在很大差距,学习国外航空发动机的先进发展经验,对我国航空发动机的发展势必起到良好的借鉴作用。

涡扇10“太行”发动机

航空发动机作为飞机的“心脏”,是一个国家综合国力、工业基拙和科技水平的集中体现,其研究开发工作不仅具有技术难度大、投资风险高、研制周期长等特点,而且要求具备雄厚的工程技术基础和丰富的实践经验:世界上能够独立研究开发先进航空发动机的国家,像美国、英国、法国和俄罗斯,都无一例外地始终将航空发动机作为为国家战略性产业,通过各种形式持续不断地给予大量的资全支持和政策扶持,并严格禁止向国外出口其核心技术。

进入21世纪,航空发动机正在进一步加速发展,将为人类航空领域带来新的更大变革,为此中国应该抓住这个机遇。但是,航空发动机的发展绝非易事,美国将航空发动机技术描绘为:“它是一个技术精深得使新手难以进入的领域,它需要国家充分保护并稳定利用该领域的成果,长期的专门技能和数据的积累,以及国家大量的投资。”对此,我们应该正确看待。


齐奥尔科夫


我也只是关注国防的一个军迷,专业的东西不懂。但常年关注,略知道航发事业的艰辛,甚至难度远在核武器之上。积数代人的付出,现在可以说虽然还没有登峰造极,但也成就辉煌。现代航空发动机是大国的力量之源,核心技术中的核心。甚至不是中等强国能玩儿的起的。现在赶上了好时候,如果说过去要举全国之力也有些勉强,现在可以说国力已绰绰有余,投入上已不成问题。我国过去搞了几十年的航发,虽然在顶级航发上一直没取得重要突破,但几十年的经验积累已成厚实资本,而且没有了浮躁冒进,剩下的是踏实和勤奋,突破只是早晚,是必然。

横向对比一下,英国是老牌的航空和航发强国,但已显颓势,在航发这项核心领域上手握顶级成品和技术优势,但甚至已不能独立开发完整的航空产品。即便在航发领域,英国能不能继续开发出更高水平的产品也让人怀疑。中国现在的水平不如英国,但未来未必。

法国是世界屈指可数的航空强国,现在似乎仍有独立开发高水平航空产品的能力,阵风就是例子。但法国在航发领域是弱于英美的,没有最顶级的产品,未来的研发能力还要观察。中国现在的能力乐观的说,可能已与法国基本持平,或略有上下,但法国的持续投入能力是不能与中国相比的。

俄罗斯承接苏联的衣钵,优势自不必说。当年苏联在航发领域,本不具备领先优势,为了赶超最先进水平,投入只能说浩大,难以细说。可惜的是,在取得最辉煌成就的时刻,苏联轰然倒下。现在手里仍然有最好的产品和技术,也许仅次于美国,但仍然有持续开发能力。中国现在应该不如俄罗斯,追赶也许还需时日,但俄国的投入能力,是不能和现在的中国比的。

至于美国,也许只能用航空人那句“过去是难望项背,现在是望其项背”来形容吧。我们是追赶者,是一个踏实努力,让领先者紧张的追赶者。

至于其他国家,不值一提。

最后,从媒体上看,我国的航发已能支持顶级航空产品的持续发展,说句可堪大用,应不为过吧?


----牛牛


航空发动机可以说是工业皇冠上的明珠,我国发动机的水平一直制约着我国军事力量的发展,特别是空军和海军,毫不夸张的说,中国武器装备落后于西方的部分很大一部分的原因归咎于发动机的性能落后,受制于人。

例如在军用大飞机和特种飞机上,我国目前还没有一款可用的高涵道比涡扇发动机,目前的运8,运9,高新系列特种飞机,空警200和空警500,均是使用涡桨-6系列发动机,连运20使用的涡扇发动机也是俄罗斯30多年前的技术水平,并不是说使用涡桨发动机一定就是落后,但是上述机型很多是无发动机可用的情况下,才使用的涡桨发动机,且民用发动机也是这样。而如美国的C17,E-2,E3,P-8,KC-135等需要快速反应,快速到达的预警、侦察、运输等机型均实现了大型化,喷气化,使用的发动机是一款很经典的CF56及其改进型号,而中国目前的同等类型发动机CJ-1000,还无法成熟应用,正在研发。

在军用领域,我国目前已经成功研制出了涡扇10“太行”及其改进型号,推重比达到8,据传已装机歼20试飞。而最先进的涡扇15“峨眉”正在研制当中,推重比达到10,不久将装配歼20。

WS-10对标的是美军的F110-GE-129IPE,普遍装备F16,F18,F15等机型,WS-15对标的是F119,装备F22。目前美军最强的是F-135,装备F-35。可以看出目前我国军用发动机落后美国大约20左右,也就是一代左右,为什么会这样子?

原因有二:1、我国发动机起步晚,底子薄,现在还处于打基础阶段,很多基本的技术需要积累,西方国家那么多年的研制经验积累了大量的设计数据,人家知道哪个设计好哪个设计更优,我们要一步步验证,这是要一步一步的走下去,没有捷径。

2、可以发现在美国,战斗机和发动机是分开发展的,走的是两条道路,而中国的是发动机往往配套战机型号发展,所以在美国可以发现,往往一个发动机有多个型号的战机使用,而中国的是发动机的命运与战机绑在一块,一旦战机下马,往往发动机也下马了。

3、目前中国航发的品质管控存在着问题,太行发动机的可靠性目前还是一个不小的问题,这往往影响着发动机的发展。

当然,与美国比,我们只是暂时落后,近年来我们也取得了很大的进步,经过近20的刻苦研发,相信就快要迎来爆发期。

可以在航空发动机领域,目前我们还处于落后阶段,但是要看和谁比,比起美俄英法,还是要追赶的,比起其他国家,我们还算先进的,如日本,印度,韩国之类,还没有太行呢,虽然他们可以买买买。


巴尔干尖刀



水皮158921212


新中国航空发动机起步很高,因为那个时代航空发动机整体水平比起今天低到不能想象。不过那个时候我们的航发人没有一个敢梦想自己是中国第一流航发大师,所以可以说“那一代没有一个“万一实现了”的人”。

对于那一代航发人,“大师”需要掌握的知识并不需要多,因为“基本没有”。不仅仅是中国没有,就是“老师”苏联也没有,美国为首的西方一样知识不多。与苏联、美国航发人“没有就创新”的思维不同,中国航发人思维逻辑是“没有学的就等着有了学”,根本没有“创造”的概念,一切都是“能吃透就已经是了不起的专家了”,这种思想逻辑下的中国航发人出不了“大师”也就不奇怪了。

最糟糕的是这样一批“考高分的学霸”进入院校,把当年幼稚的甚至错误航发知识当做“经典教科书内容”传教给下一代航发人,结果“误人子弟”的耽误一代航发人,持续到今天仍不见中国航发“大师”的踪影。

喷气航发理论至今也没有那么复杂,但用好就没有那么容易了,当然通俗易懂的说就更难了。

最简单的理论是:“喷气发动机就是将燃料热能转换成机械推力能或拉力能”,其转换技术的“好坏”以“转换效率来衡量”,关于这一点再“细说”就不能“讲人话”了。

分类

喷气发动机两个转换机械能方式,一个是“发动机推力”,另一个就是“拉力”。出于效率高低的考量,“推力”用于高速飞行航空器,“拉力”则用于高亚音速以下的航空器。具体实践是: “小涵道比或无涵道比的喷气发动机是推力发动机,用于高亚音速至超音速航空器”,“大涵道比喷气发动机是拉力发动机,用于高亚音速以下速度的飞行器”。“推力”喷气发动机的特征是“涡轮级数少”,相反,“拉力”喷气发动机的特征是“涡轮级数多”。相比之下,使用“推力型”发动机的航空器蒙皮空气摩擦温度高,所以尾喷管喷气温度高也是特征。使用“拉力型”发动机的航空器蒙皮空气摩擦温度低,所以尾喷管喷气温度低也是特征。用热效率转换理论评判: 尾喷管喷气平均温度低的发动机效率最高,温度高的则发动机功率低。所以结论是:“高速飞机燃料效率远低于高亚音速飞机燃料效率”。

涡扇

涡扇叶片越宽,涡扇级间压比越高。所以俄罗斯从AL-31的“窄”涡扇叶片进化成AL-41“宽”涡扇叶片,美国从F101的“窄”涡扇叶片进化成F119“宽”涡扇叶片。不仅仅“推力型”涡扇叶片如此,“拉力型”涡扇叶片更是如此。著名的CFM-56涡扇发动机就是如此进化的,从最初的“窄”涡扇叶片,仅仅采用了“宽”涡扇叶片,“推力”就增加30%以上,而涡轮没有变。

中压级

由于中压级叶片“长弦比”够长,气流“离心”扰动大,故现在基本都采取“凸肋”措施,即减少了“离心”气流扰动,又降低了叶片共振风险。今天“先进”的发动机已经通过适量的“长弦比”取消了这个复杂的构造,同时也消除叶片共振风险。譬如:F100还存在“凸肋”,F119就不存在“凸肋”了。

中压级也是个“喘振”易发级,与涡喷发动机“直接泄空”的“放气消喘”不同,涡扇发动机则是将引发喘振的气流放到外涵道,相当于“原汤化原食”般高效率。

不得不说的是还有一个“减喘”常用手段,那就是“调整压气级导流叶片角度”,经典应用是CFM-56大涵道涡扇发动机,AL-31F小涵道涡扇发动机。不过这种“减喘”手段构造太否则,控制太啰嗦,“减喘”控制速度范围有限,在MiG-25的R-15-300涡喷发动机、F-22的F119涡扇发动机上被摒弃,最大原因是: 它们的压气级总级数都是最少的,叶尖与机匣间隙大一点就能克服“喘振”了。

“减喘”的第三种手段就是“双转子”或“三转子”,各级涡轮驱动不同功率各级压气级。虽然这种手段发动机构造更复杂,设计、制造难道更高,却能大大的提高喷气发动机效率,不仅仅高速飞行器航发应用,而且成为高亚音速飞行器航发“标配”技术,更“节油”的这些涡扇发动机都是“三转子”的。

高压级

今天的高压级叶片“长弦比”接近1,主要控制是叶尖线速度跨音速,激波反而是最好的“级间密封构造”。也因为空气压力已达到18~36高压,温度高到采用钛合金或耐热钢材料。

实际上,MiG-25用的R-15-300发动机各级压气级叶片都是“钢质”的,充分体现出高速飞行器的航发“必须简单粗暴”特质。

燃烧室

最早的燃烧室都是“分立式”燃烧室,不仅仅“离心式压气机”的著名的MiG-15用RD-45涡喷发动机是,同时代经典战机F-86的“轴流式压气机”的J35涡喷发动机也是。不久就被结构更轻的整体的“连管燃烧室”替代,70年代又被新兴的“环形燃烧室”替代至今。燃烧室有两个目标: 1. 燃料充分燃烧。2. 流经燃烧室空气被充分加热而获取能量。为达到这些目标,燃烧室需要解决罄竹难书多的问题,这里不再腻述,中国在这里没有“学习难度”。

高压涡轮

至今成为中国心诟病就是这一段“材料不行”,即“单晶金属”材料不是“最先进的”。用雷军的语气说:“不是最先进的就很丢人吗?”,答案显然是否定的。“最先进”的高温单晶金属叶片比没有那么先进的仅仅是最高使用温度高几十度而已,仅仅是“不到半脚油门”的温度而已。用这个心态去看“最先进”,问题就不那么“至关紧要”了。这点温度差用“一圈仅1mm”的“第一级每一个涡轮叶片仅仅放大一圈”的方法就能迎刃而解。所以中国在这里的差距“不是在材料上”,而是“设计技术上出现了差距”。事实上今天美国“最先进”的“金属单晶叶片”也仅仅使用在F119(F-22战机用)、F135(F-35战机用)而已,全世界95%以上的第一级涡轮材料还是用“金属定向凝固叶片”。而中国在“金属定向凝固叶片”技术与俄罗斯、美国几乎就是“零差距”,显然中俄美航发差距不在“材料差距”上,也不在“轴承”上,归根结蒂在“构造设计” “设计思想”上,抱怨“材料不行” “制造工艺不行”纯属借口。

低压涡轮

这方面中国没有差距,不再腻述。

加力燃烧器

尾喷管

尾喷管有两个重要作用: 1. 均匀加热所有流经喷气发动机的空气,使其获取最大的能量。2. 通过尾可调喷管喷口调节“喷气速度”,达到飞行中“获取最大推力”的目的。中俄在这方面技术非但不输美国,甚至更先进。

结语

中国在航发材料、制造装备上与美国差距并不大,差距最大的就是“设计思想”,这不是用钱、用时间就能堆出来的,中国需要寻觅“航发大师”,从“专业人员”中寻找至少目前是没有希望的,几乎所有的“专业人员”思维都被“传统权威理论”桎梏了,中国航发需要凯里.约翰逊那样“门外汉” “慧眼”的“大师”来引领中国航发人走出“错误的传统权威理论”的迷雾。


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在世界上能独立研制和生产航空发动机的国家不多,能研制涡扇航空发动机的国家屈指可数,能研制大推力高推重比涡扇航空发动机的国家更是凤毛麟角。能研制全谱系航空发动机的国家只有美俄中三个国家。

中国研制航空发动机,从引进仿制起步,其间几经曲折。上世纪六十年代,中国成为少数几个能生产喷气发动机的国家,在涡扇发动机的研制上也有建树,七、八十年代,先后成功研制了涡扇5型和涡扇6型发动机,遗憾的是因载机的下马而中断了研发之路。

昆仑喷气发动机是中国独立研制的,具有完全自主知识产权的先进喷气发动机,采用了许多新材料、新技术和新工艺。使中国航发研制上了新台阶。

随着涡扇9秦岭实现全部国产化,为独立研制涡扇10奠定了基础。如今,涡扇10A、涡扇10B的定型和批量生产,为中国第三代歼10C、歼11B、歼16战机、第四代歼20战机提供了强劲的动力。正在研制的涡扇15,将使中国航空发动机的研制和生产达到世界先进水平。


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对于我国航发研制水平,我始终关注;但仅仅是关注,未曾有一字一句之评。航空发动机制造水平是一个国家工业制造能力和尖端科技的集中表现,一个航发白丁,岂敢班门弄斧!


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