为什么中国的航空发动机技术比较落后?

婷婷的美丽新世界


并不落后啊,反而是比较先进的,说落后还是不落后,还是要看参照物的吧,比如,和俄罗斯、美国比起来,那是落后的,但是和欧洲、日本比起来,还是很先进了嘛。比如,欧洲国家实际上如果不通过引进其他子系统,是不能自主独立生产发动机的。

图中是两架采用了太行发动机的歼11B战斗机。


我国目前现役最先进的发动机是太行的WS10A/B发动机,其中A型推力13.2吨,寿命3000小时,发动机无故障间隔300小时,首翻寿命是900小时。这款发动机目前装备量很大,产量超过了200台,批量装备在歼10、歼11、歼15、歼16等战斗机上。而B型则是一种推力增加型,他在基本不改变原设计的情况下,通过付出发动机可靠性降低的代价,增加了发动机的推力,提高了涡轮前温度,B型推力达到了14吨级,装备在部分歼15和歼20战斗机上。

图为太行WS10A发动机。


要说我国航空发动机落后呢,倒也对,那是和俄罗斯、美国比。俄罗斯目前推力最大的发动机是117S发动机,推理为14.5吨,距离美国F22战斗机的F119发动机只差1吨的推力,而且他还采用了三维矢量推力技术,是世界上第一台实现的。美国最先进的发动机是F135发动机,推力高达18吨,这款发动机是目前世界上推力最大的型号。

图为歼10B测试的轴对称三维矢量隐身发动机尾喷。


但是还是要看到我国正在对美俄先进水平进行赶超。其中WS15推力将会达到18吨,它目前正在开发之中,已经完成了核心机交付,而且进入了台架测试阶段,距离投产已经不远,而新的三维矢量尾喷也已经出现。这些技术可就不是欧洲还能跟得上的了,毕竟欧洲现在最大推力的战斗机发动机才9吨推力,而且还没有矢量能力。


海事先锋


每日点兵为您解答:

航空发动机被誉为“工业之花”。也许很多人都会问,中国近年来取得了这么多的科技成就,为何就迟迟的造不出先进的航空发动机呢?关于这个问题,在之前上海举行的发动机材料论坛上,多位院士也表示想要在发动机上有所突破,必须突破新的材料技术,既要减轻发动机的重量,又要提高耐热程度,这是我国航空发动机技术发展的关键之处。下面小兵兵就来给大家道出其中的缘由。

在这里简单说下研制发动机的几个重要工业技术:近无余量形成技术、计算机集成、复合材料加工、新切削加工技术、焊接技术、小孔加工技术、检验、防护涂层、热表处理技术。目前这些技术在单个施工的情况下我们国家还是较先进的,关键问题是我们缺少设计合成的经验,所以,把这些技术融合在一台发动机上是很困难的。一台好的发动机指标是耗油量少,维护费用低,可靠性高,且寿命足够高等;尽量缩短研制周期,这就需要这些技术共同计算加工了。如果制造技术好,那发动机的寿命就会很长,质量就很好。尤其是大推力发动机,里面的关键部件尺寸精度、形为公差精度还有装配单位都是毫米和微米。这样的精度是普通加工机床和人工无法来完成的。

在航空发动机的制造中,可以说涡轮风扇发动机的加工是比较困难的,这一点不光是我们国家,西方发达国家也出过同样的问题。一个发动机生产工艺上的好坏决定了这台发动机的整体性能。其实我们从,发动机的涡轮叶片上就可以分辨出来一个国家的制造工艺水平。制造良好涡轮叶片的前提是;你得有非常先进的检测机器,还有这个国家的工业,能够制造出非常好的数控加工设备才可以。

这也是小兵兵为什么说,一台发动机就能显示出一个国家的工业实力。这里我还可以拿叶片举个例子。对于大多数三代发动机的叶片而言,根部的冷却小孔至少有七万个或几十万个,这就是单晶空心叶片技术。而且每个孔的形状还不是一样的,有的深径比大,有的入射角小。平常的方法是做不来的,只有数控激光打孔才能搞的出来,所以叶片的质量就很高。此外,如在燃烧区的转子叶片,在受到高速旋转时所流出的动力时,还能很好的承受将近2000多度高温的冲击,这就要看一个国家的合金钢制造技术了,如果是用很好很耐热的合金钢做出的叶片,那这台发动机的寿命就会相对长些。

对于这种集高技术于一身的发动机叶片,目前大部分国家还是制造不出来的。我国的太行和昆仑发动机叶片都是采用了合金钢,但这里相同的材料应用在发动机叶片上还有个加工问题,如果叶片加工的不精确,那叶片的形面重复率就很差,每组叶片就不会相同,发动机的性能就不好。还有就是发动机的叶片根部会有许多的小孔用来释放散热空气的,当发动机启动时,轮轴里传出来的散热空气会通过这些小孔后流到叶片外面去,叶片旋转时产生的热量就会减少。这些小孔是很关键的,每个孔的数量和形状都是计算过的,数量多了,承受转动力就不行,数量少了,放气就少,所以如果计算失误了就得重新设计。其实这些小孔就是制冷装置,你没有一个好的制造工艺是做不出这些小孔的,这也是目前大多数国家为什么没有能力独自研制发动机的问题之一。

我国在航空发动机的研究上大概有50多年,虽然研制时间较短,但我国也搞出了至少15种型号的发动机,这其中有买专利后研制的,也有仿制的,可以说,一直到现在我国的发动机也没有完全摆脱仿制的影子。虽然走了很多弯路,但现在我们着实有了实质性的进步,太行发动机的出现,使我国成为世界上第四个,能独立研制航空发动机的国家。

最后,小兵兵想说:我国之所以在这么多年里,都造不出一款好的航空发动机。这其中有材料技术的因素,也有加工技术整合的因素,以及我国在航发技术领域预研工作不足,而导致缺乏相关技术储备。这些因素,前两条是因为国家在基础科学领域中,与国外发达国家的真正科技水平差距所致,第三条则是由于,我国的发动机研发体制与西方的差异所致。因此,解决前两条就需要全面加强基础科学的探索与发展,而解决后一条则需要,对我国的航发科研体制进行变革。最后,小兵兵由衷希望,我国自己的先进航空发动机可以早日问世,让我国新一代的战鹰有一颗更加强劲的中国心。


每日点兵


我是萨沙,我来回答。

说白了,就是这玩意不能山寨。

中国目前大部分军事产品多是各种山寨,但航空发动机则不容易山寨。

航空发动机是所谓工业和军事科技的最难最核心的皇冠,对于材料、设计、试验均有极高的要求。

最惨的是,航空发动机并不是你看到实物,得到所有设计资料就可以山寨的。

你一定要知其所以然,通晓发动机的一切,甚至要自己重演设计、试验到出成品的全过程。

换句话说,你必须自己研究、制造出这台发动机,不能单纯的山寨。

如果这一流程稍有含糊,就会导致灾难性的后果。比如发动机一些部位的材料,必须根据反复试验的结果选择。稍微有些偏差,就可能导致发动机出现各种古怪难以排除的可怕问题。

正式因为这一点,导致了中国航空发动机严重滞后。

因其他的军品都可以山寨,山寨完了即便质量较差,一时半会看不出来。

但军机则不同,一旦出现问题,飞机直接故障百出,甚至坠机。

我军最著名的飞豹战机,前后花费30年吸收了英国发动机的全部技术,几乎做到百分之九十九的自行研发和制造。

但就差了这百分之一,导致飞豹还是有很多问题。在这10多年,已经证明的飞豹失事就高达8起。

换句话说,航空发动机是检验中国真正军工实力的东西。


萨沙


中国的航空发动机技术相对而言的确是落后了,那是相对美俄欧而言,但是如果是比上其他的国家,比如日本印度韩国,不客气的说,中国还是领先他们的,但是我们中国人要做就做第一做到国际先进,国际形势容不得我们落后!


中国航发之所以落后于国际先进水平是有原因的。

首先航空发动机发展到现在已经有一百多年了,经历了二次工业革命和两次世界大战,航空发动机技术很大程度上受工业水平的影响和战争的推动,而中国的工业没有赶上第一次和第二次工业革命,航空工业在新中国成立前都是一片空白,中国工业水平很大程度上制约着航空发动机的发展。


其次航空工业是一个很大的系统,涉及到很多方面,目前造成中国航发落后的主要原因就是在结构,材料强度,质量管理和设计方面。在中国发动机和战斗机往往都是捆绑在一起的,战斗机没了发动机也就凉了,造成了发动机不能独立的发展,而西方的是分开发展,一个战机可以选则多个型号。

其实中国的航空专家可以在实验室里做出一台好的发动机,但是量产的话质量就会出现问题,就是管理上的问题。还有就是发动机材料也是落后于西方的,毕竟人家已经研究了一百多年,经验还是十分丰富的,我们在这方面只能一步一个脚印来,没有捷径。

最后我想说的是,走在前面的西方国家并不是停下来等中国,中国在发展,对方也在发展,所以中国只能加速发展,才能不被越拉越大,以至于超越。


巴尔干尖刀


前一段时间,根据英国“飞行网站”报道美国新一代航空发发动机研制相关技目前已获重大突破,预计将在2020年之后投入使用,装备在F35联合战斗机上。美军下一代“自适应变循环发动机”推力高达20吨,超越世界上任何国家。相关军事专家指出中美在航空发动机领域差距至少30年。

美国上世纪80年代的时候装备部队的F110发动机,推重比7-8,与它同类型的中国WS10发动机直到2010才投入生产,用于装备歼11B战斗机。中国的WS15发动机相当于美国F119发动机,官方媒体报道它的保节点是2020年,美国装备F22的F119发动机20世纪90年代就以后投入生产,从研制时间上面看,中美差距确实达到了惊人的三十年的时间。中美存在差距,我国也在奋起直追,一直未停步,比如WS10发动机的改进版本WS10B,像WS20这种大涵道比涡扇发动机已经进入飞行试飞阶段。

航空发动机最复杂、最难制造的部件就是航空发动机的叶片,这种部件拥有上千个小页面组成,复杂在把它们一体成型,难在还要抗住数千度高温数小时的运行。制造这些叶片需要极其尖端的工业才能做到。这么复杂的结构和造型就是发动机制造的一个鸿沟。中国与美国的航空发动机差距在材料性能和设计经验累积这两项上。这两项上面缺乏重大突破,只能按部就班慢慢积累。材料性能上讲个最简单的例子,钢的性能不一样,里面的微量元素配比,如何冶炼加工,退火、回火、淬火什么顺序、需要几道工序、淬火用什么这些都只能一遍遍去实验论证。作为发动机的设计经验累积来说,我国肯定比不上美国,设计经验尚且不足。随着近几十年来,我国经济的快速发展,我国加大对科研经费的投入,对于人才的重视又进一步加强,航空发动机也是我国科研最重视的事情。

放眼世界,我国在航空发动机领域取得的成就不俗,涡扇10B的出现意味着我国发动机技术已经追上了俄罗斯。我国与美国顶级世界航空发动机研制国还有着较大的差距,追上美国并超过它这一切也只是时间问题。再过一个三十年,中国与美国的航空发动机技术你们觉得孰强孰弱呢?(利刃/木子李)


123军情观察室


为什么中国的航空发动机技术比较落后?如今,中国的火箭都能到月球了,国产民用大客机也试飞了,四代战机也入役中国空军了,但为什么战斗机上的发动机一直不能国产化呢?也就是说,为什么中国的航空发动机技术比较落后?这个问题,提的是非常好!

航空发动机工业是一个量变到质变的过程,发动机技术不是简单的一个行业的问题,不仅仅是设计和加工工艺的问题,而是整个国家所有工业实力的体现,特别是材料科学发展水平的体现。因此,航空发动机被称为工业皇冠上的钻石。而我们国家目前很多尖端科技与西方的差距其实就是材料科学的差距。例如,飞机起落架美国的300M钢美国在20世纪70年代初就已经开发出来,我们到20世纪90年代才具有跟其类似的材料。



而航空发动机,要远远比飞机起落架要复杂得多。航空发动机目前大量采用的高性能复合材料、耐高温材料、耐腐蚀材料等,仅仅是材料方面我们就有一定差距。而一台用于超音速战机的涡扇发动机直径一般仅1米左右、长度4米左右。以苏-27的AL-31涡扇发动机为例,这么小的一个圆筒状物体,要塞进4级风扇、9级压气机、2级涡轮、可收敛-扩张喷管、燃烧室、加力燃烧室,还要在之间安排冷却空气通道,周围安装燃油控制系统等。所以,设计、制造一台高性能的涡扇发动机,可谓"螺蛳壳里做道场",难度极大。可见,航空发动机生产制造是工艺技术和材料科学的综合集成。这就是为什么中国的航空发动机技术比较落后的根本原因。

目前,美军F-22A隐身战机所采用的F-119涡扇发动机的6级压气机、2级涡轮全部采用带空心单晶叶片的整体叶盘,3级风扇则全部采用宽弦叶片,所以它的推重比达到10,在迎风面积较小的情况下,最大加力推力超过15吨。因此,美军F-22A隐身战机能以1.7倍音速进行超音速巡航;而中俄的四代机歼-20、T-50只能暂时采用第三代涡扇发动机,要等待第四代发动机研制成功,飞机才能真正完成研制。


怀疑探索者


我来大概说下!前面的涡喷发动机就不说了,已经很少有人用了!!下面我就着重说下我国的涡扇发动机为什么比较落后!

我国航空发动机的研发和制造师承苏联,当时苏联帮助我国建立了一系列工业体系,但是苏联当时留了一手,没有告诉我们走完一个研发流程的重要性,造成我国只知道仿制,但想有一点点改动就立刻出问题,也就是知其然,不知其所以然!

进入八十年代,欧美苏的三代机相继服役,中美进入蜜月期,英国也向我国提供了完整的斯贝发动机,包括50台以上的实物,完整的技术资料,但不包括研发过程中的原始数据,斯贝是第二代大推力涡扇发动机,美军也曾大量使用,遗憾的是,我们花了近三十年才吃透斯贝,当然这其中因为各种原因,中断了了十多年,才导致花费三十年!

这是我国首次通过实物资料认识到涡扇发动机,也通过仿制斯贝的过程积累了部分技术,87年,涡扇10立项,这是首次独立进行第三代大推力航发的研发,偶然的机会,弄到了美军f15的核心机,并决定借鉴该核心机,但是缺少完整的研发过程,太多的困难等着我们,航空发动机,我们不存在材料问题,不存在设计问题,不用每次都说材料不行什么的!

航空发动机是一个不断犯错的问题,美军的f110发动机也是出现过大面积趴窝,航发的研发过程就是一个填坑的过程,无论坑有多少都必须填了,填坑的过程是最为宝贵的经验,当年苏联没教会我们,美国人更不可能告诉我们,只能自己去探索,去填坑,一旦你的坑填的差不多了,你的水平就差不多了!所以美军不怕给你发动机,就算仿制出来了,没有原始数据,想改都不行!

很多人总说,几十年都搞不定什么的,要知道第三代航发的研发周期是30年,美国花了28年才搞定,就是因为坑太多,需要时间来填,大家给军工人一点时间,不要那么急躁!

另外就是,13年底,涡扇10就解决了各种问题,并装备部队,14年南海拦截美军p31的歼十一就是用的海太行,现在大量歼十五也装备了太行,歼二十也装备了太行!至于涡扇15还在研发过程中,虽然最终产品会比美帝差那么一点,但也就是差那么一点,有点信心,毕竟第四代大推,一共也就三个国家!

少一点冷嘲热讽,多一点支持!(手机码字,资料在电脑就不贴了)


狸花猫22


中国航空发动机技术比较落后,是客观存在,有差距要正视,更要重视,以前我们总在热闹地讨论,差距有说30年的,有说50年的,不一而足,差了到底多少总是七嘴八舌,究竟差在哪也很少有人研究,看我们的航发专家白发苍苍在那不厌其烦地解释,他们的专题讲座听者了了,以上事实至少说明了三个问题,盲目跟风攀比,不知从何着手,不善于倾听,因此着急,一听落后就如何不得了,如此解决不了根本问题,要知使命神圣,方得责任之重,经过数十年努力的我们,今天已经望之项背,跟了上来,请坐,听我说说。

目前的水平。以前的问题,总归来说三点,对这朵“工业之花”认识不足,科研和实验机制不健全,经费投入明显不足,现在逐一解决,2010年推比10一级发动机“太行”开始批量生产,2016年5月31日航发集团成立,即为标志,标志着中国航空大推力发动机已挤身三强(中美俄)之列。听得《大国工匠》一句,中国涡轮叶片开始向德国出口,不知作何感想?原来,一种名为有称发动机命门的东西——铼镍合金单晶叶片,被中国成功制造出来,叶片的蠕变问题得到根本解决。大凡不了解事物原貌,总在跟风,即是麻雀叽叽喳喳的原因。

我们的努力。我们的努力是有成的,差距亦是明显的,以为解决了认识问题、机制问题和经费持续投入问题,已然打开了发展的路子,理顺了人才培养机制,下一步重在实验中解决发展中的问题,如此坚韧不拔,已碍难有过不去的火焰山。然发动机实验,时有一叶障目之感,不知问题出在哪,这一技术问题,要在不断实验中失败、前进、再失败,再前进,步步逼近科学真相,这样逐一逐项突破,当然成功是一定的。不过,这都需要时间去求证,操之太切没有用,科学实验嘛,就得尊重科学实践。能知道自己在努力,我想已经足够,没必要每日引喻失义,自惭形悔。

未来的方向。一般地,战机发动机也就是一个直径不足一米,长度不足4米的圆筒子,但这个圆筒子却集中了人类工业文明多种学科之大成,现在中国给它的定义是,航空发动机是一种综合工程热物理、控制、机械、空气动力学、固体力学、振动、强度、结构等诸多学科,强烈交叉、高度藕合的复杂的流体机械。哎哟,这一口气把它说完,可真是不轻松,难为了这些学工科之士,复杂着呢,可别小瞧了这一圆筒子,现在美国航空发动机实验机的推比已达到20一级,而我们的推比在12一级的涡扇-15仍在紧锣密鼓的实验当中,且在可靠性、寿命等关键指标上,与美国差距相当之大,矢推技术工程应用目前也是空白状态。总之,攻关方向还是明确的。

最后要说一句,勿为谣言所困,过去说人家战斗机发动机寿命达到1万小时,而战斗机使用寿命2000小时已经足够,哪有这么狂的呢?可见不明真相易为人制,还是弄清真相后再开尊口的好。


魂舞大漠


航空发动机现代工业皇冠上的明珠,这就是我们对它在工业体系中的评价。它是现代工业设计,材料,制造,工艺集大成者。没有长期的技术积累与实践是很难制造出世界一流航空发动机的。到目前为止世界上能够独立设计制造航空发动机的国家也就只有美英法俄中这五个国家,可见制造它的难度之大之高。



那么一流航空发动机制造的难点究竟在那里呢?首先航空发动机的工作环境极端恶劣,各种零配件要在高温,高压,高转速,高负荷下持续稳定的工作,而且还要求它要小巧,稳定,可靠,长寿。这就要求制造它的原材料必须要优中选优,光是这一步就把许多国家挡在了制造航发的门外。有了原材料后就要开始有优秀的设计,这也很重要我国曾经在窝喷多级压气机上就走过很多弯路。最终的结果是此路不通,只能另寻它路走窝扇的道路。可见设计也是很重要的,方法不对只能是白费力气。其次加工工艺与加工设备也很重要,这就要把图纸上的东西落到实处给制造出来。因为工艺不过关而产生大量的废品这也很常见,我们同样也遇到了这类问题。



航发就是这样不断的在试错中缓慢向前发展着,现在我们的原材料,设计以及加工工艺都有了突飞猛进的发展。新闻中也有报道航发的核心器件叶片我们使用的就是激光强化技术,这一技术在我国没使用前世界各国一直认为这根本不可能做到。事实是我们做到了,叶片质量寿命成倍提高。这只是其中一项的成就,其它关键技术的突破还没有爆出来,我们不要着急再等等。



只要给中国航发制造人足够的时间,我们在航空发动机方面一定会全面爆发与突破。这一天的到来不会太久远的,歼20的总设计师也说了,我有一个梦想就是未来世界战斗机的标准有我们中国来制定。这句话可不是随便说说的,因为在他的心里我们就已经有了这样的能力了。最后再说一句我们的航空发动机落后只是暂时的,我们追赶的步伐必将震撼世界。


异域边缘


1951年4月17日,政府印发了《关于航空工业建立》的决定,同时中国航空工业采用仿制苏联同时代发动机开始的。

主要为涡喷-5.6.7.8四个型号。涡喷5各种改进型用于歼教5,米格15和17;涡喷6研制过程曲折,但还是克服困难研制成功,生产了7000多台,是中国生产最多的发动机,用于歼6.强5,同时出口海外。涡喷7根据苏联的R-11F-300研制主要用于2倍音速的歼7战机,由于国内技术限制,多次出现质量性能问题,但最终完美完成,此举标志着中国从单纯仿制生产到自行设计改进的根本转变。涡喷8改进型用于轰6。


由于中国长期受西方国家军事禁售,加之中国航空工业种种弊端,高层管理失误,决策的非科学性,研发的急功近利,基础工业薄弱等导致航空工业落后。

高温合金涡轮叶片再制造技术,粉末冶金涡轮盘,自动微弧等离子电焊技术都是涡扇10“太行”发动机的技术难点。

给一些建议:贯彻“动力先行”方针;完善决策结构,缩短研制周期;坚持自主研发,争取国际合作;认真研究,大胆创新。希望打造出自已的一片天地。


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