国产航空发动机是一个什么水平?

龙象财经


中国的航空发动机是一个畸形产物。正常的国家,他们的发动机都是从小型发动机做起来的。因为小型发动机就是涡轮喷气发动机的起点。德国和英国第一批喷气式战斗机安装的喷气发动机推力只有几百公斤。在此基础上,逐步增加推力。

但是中国在建立航空工业的时候就是授权制造苏联的发动机。然后是利用实物仿制。生产的涡喷5、涡喷6、涡喷7都是苏联提供的图纸。涡喷13就是通过买来的米格21MF上的发动机仿制的。这种发动机和涡喷7基本一样,是苏联在涡喷七的原型上改进的新型号。

中国也曾想自己研制发动机,无奈没有经验和技术,也不安心下功夫去研究,总是以为发动机很简单,和飞机一样,照抄再调整一下也可以。整个70年代,航空工业就做了三件事:涡扇六和歼八、歼九。因为飞机的技术可视性好,最后基本成功了,发动机由于内部不可视,靠照葫芦画瓢画不出来,最后只能赖没有歼九。

中国在仿制的基础上堆砌发动机的方法非常低能。涡扇六之后是太行涡扇十。也是堆砌,毛病和涡扇六一模一样。最后靠仿制AL-31的技术才勉强过关。好像除了加力燃烧室,其余的都是AL-31的,只不过是采用了国内可以达到的制造技术。

这就形成一个怪状:中国自己的发动机制造竟然是从大推力军用涡扇发动机开始的。而且这台发动机不能升级,也不能改民用,也不能缩小推力变成中等推力发动机。造成了枭龙要继续使用俄罗斯发动机,轰六要进口俄罗斯发动机进行改进。而美国的通用电气公司,可以把B-1的F101发动机改成战斗机用的F110发动机。太行发动机的技术缺乏可持续性发展。说明中国的发动机基础应用研究还有大面积空白。在这一点上,美英俄法都比中国强。中国只是造出了产品,却没有掌握产品设计的方法。知其然不知其所以然。

所以虽然中国造出了军用大推力发动机,但是不比造不出大推力发动机的法国水平高。加上乌克兰,中国最多名列第六。考虑到日本的石川岛播磨公司可以自己研制小型涡扇发动机,虽然才1.6吨推力,但是在涡轮发动机核心技术的掌握程度上,中国还不如日本。日本的F7涡扇发动机安装在P-1巡逻机上,推力6吨。关键是日本的发动机是从小型涡喷、小型涡扇、中型涡扇,一步一步发展过来的。不断的有技术积累。


天明遥遥山海关


还算是很先进,很全面的水平。虽然说,在全球能够生产航空发动机的几个国家里,我国的航空发动机排队只是在中游,也就是第二梯队第一,仅次于美俄英的水平。但是考虑到这个世界上可以自主的研发生产航空发动机的国家只有美俄中法英日六个国家,因此我国也算的上是航发比较先进的国家了。


这个世界上航发最先进的国家是美国,不但产品最全,而且性能最强持续发展的动能最强,未来计划的项目也最有前景。美国著名的航空发动机,诸如F135、F119或者GE9X、GE90等先进的大推力喷气式涡扇发动机,都是世界上同类产品中最为先进的,技术精湛,发动机不但推力大、推重比高,而且故障少,寿命长,易于维护保养,实在是堪称极品。


俄罗斯的发动机则次之,但是也拥有117S、AL41F系列小涵道比发动机,或者是NK系列大直径涡扇发动机,俄罗斯发动机的最大特点就是推力和性能达标,但是故障和寿命相比于美国产品较低,不过这一局面有望在产品30发动机上得到改观,这款推力预计达到18吨的大推力发动机寿命同样和美国的F135相一致,该发动机将在今年首飞,足见俄罗斯技术进步之大。


英国则主要体现在精细化和科技化方面,英国的发动机数字化水平较高,大都做工非常精湛,发动机结构相对简单,但是寿命出奇的高,在保障相等推力的情况下,往往能达到美俄发动机数倍的寿命水平,这体现出英国罗罗集团的强大内涵和实力。典型代表比如EJ200发动机,单台推力为9吨左右,虽然推力不大,但是寿命高达10000小时以上,非常惊人。


我国发动机相比于前三强,体现的特点是推力追赶迅速,但是寿命故障较多,这就体现出我国发动机在结构和机械设计上的先进和合理,但是在材料和加工技术上存在差距。我国的航空发动机推力普遍达标,而且比英国同类产品更大,比如太行WS10B发动机推力达到了14吨,比英国EJ200大出来5吨多,堪称先进,但是在寿命上却只有3000小时,相比于英国的精细化水平还要稍差一些。


当然,我国的航空发动机技术也可以排在前三,把英国挤下去,这主要体现的是我国航空发动机更加全面,毕竟英国的航空发动机集中于几个关键领域,种类不全,相对而言,我国在大推力、中推力、小推力涡扇发动机上都有产品,在直升机的涡轴发动机和运输机的涡桨发动机上也能实现完全国产,轰炸机的中涵道比发动机也有,运输机的大涵道比发动机也有,比如涡扇18和涡扇20,因此如果论发动机的种类和全面程度的话,我国能排进第三名的位置。


海事先锋


看你是想听真话,还是假话。

真话是,我们即将超英赶美,弯道超车,大国崛起,给世界经济开药方。。。

假话是,我们测绘仿制的英国罗罗公司七十年代的航空发动机(斯贝2000,技术是六十年代的),到现在还不算完全吃透,设计生产加工的标准和罗罗公司还有距离。虽然日本在八十年代无私地向我们提拱了新材料新工艺,精密加工设备和汽车发动机,但我们能自主掌握的大致就在那个时代。那时国际上流行的航发主要是美国的f104,法国的m88等,推重比为8,別的不说,就这两种航空发动机,我国现在还无法生产出来。这大约是国际上八十年代的水平,距今有四十年。当然,汽车发动机也大致停留在那个时代。

材料学,工艺学,精密加工设备,工匠精神。。。最终都被后来的房地产和全民考公务员的浪潮打的粉碎!

当一个时代,学工科的大学生连女朋友都找不到,一个正高级工程师的退休工资还不如一个小小的公务员时,伟大的现代工业啊,你的路在何方?!


风wefly


综合公开资料,推比8一级的“太行”B型批量运用,涡轴-9五年之前已经成熟,三年之内,全部重点型号发动机可实现批量生产,如涡扇-15,涡扇-18和涡扇-20,长江-1000A,以及涡轴-16,5000千瓦级涡轴发动机等。八年之内,下一代在研型号发动机实现运用,基本不缺型号,大部分可与顶级发动机公司在质量上等量齐观。现在的差距是部分型号仍属空白,如民用大涵道发动机,军用推力与推比尚有五年到十年差距,但至少可用堪用,已经开始减少进口,军用型号对外国发动机的依赖正越来越少。应该说有现在的水平,进步不算缓慢,大部分技术已实现突破,正在进入工程化运用。若问大体上是一个什么水平,照最尖端的航空发动机,差距十年以内吧。

眼下的状态。重点型号都在密集展开实验,确保三年之内全部投入大批量应用,停止进口,极个别型号需在五年以内,可以用了,为保证稳妥,还要进口一点,这是非常了不起的成就。不少人不了解,只在概念上听说一个要努力,就吵吵成声,其实就在十年前,有今天的局面,仍是不可想像的,那时都说差距至少四十年,今天我们的三代机拥有了自己的发动机,四代机发动机实现装机只在眼前,运-20的发动机也快成熟起来,至少可以满足使用了,所以我们说差距,也要看到成绩,看到光明的前景,示人一希望,不能说差一点就盲目夸大,现在说差距,各持一词,说差多少年的都有,根本不了解现在我们的水平。这非常有意思,以前说差四十年的某型号,现在装机就在一夜之间,话说这四十年的差距在哪里?要在不知道,根本就缺乏了解。

鼓足干劲。已建立起全部的科研和生产体系,通过打造重点型号,锻炼出一批扎实过硬的人才队伍,现在国家把航发作为国家的发展重点,理顺健全了体制,保证了长期而持续投入,不缺资金,随着科研和生产手段的进步,实现弯道超车,正变为可期之事,照现在的速度,应当说越来越有信心,前景无限光明,气可鼓而不可泄,怎么一说到差距就变得非常脆弱了呢?网络空间哀叹声一片,似乎不在一天之内完成超越,似乎就毫无任何追赶的希望。我们的专家总是谦虚的,谈及差距,总是把困难摆得多一些,以便取得国人的理解和支持,可是自卑了多少年,有人就听不到这俩个字,说到差距就自形渐愧,以为此种心态非常要不得,差距要看到,但也要看到希望,这才是我们真正需要的。

制空者得天下。作为高尖端,集工业技术之大成的发动机,这二年好消息也是接连不断,2012年突破异型孔加工技术,2014第五代高温合金和单晶涡轮叶片正式投产,2015年中国新一代PST钛铝单晶,猛把承温能力提高到250度,要比世界上最先进的技术六代以上,2016珠海航展通用中国总经理就说,现在最高级的发动机80%都在中国生产,只有20%还在美国加工,因此他们说,我们的进步速度实在难以想像,正是有了这样一次次的突破,才实现了重点型号的成功,多少以前不能做的现在都在做,2016年更成立了国发集团,只有专业才精彩,因为专业我们狂飙突进,实验设备早就建立健全,什么大数据,云计算,大链接,极大地提高了生产自动化和智能化水平,可以这么说,已没有过不去的障碍,要干的,撸起袖子加油干,砸上钱,一项项实验就是了,逼近科学技术极限,假以时日,定能将这颗工业王冠的宝石握之在自己手中。


魂舞大漠


水平怎么样,要看用什么指标衡量。

航空发动机种类很多,比如喷气式飞机用的涡喷、涡扇。螺旋桨飞机用的活塞和涡桨,直升飞机用的涡轴。我想问的可能是喷气式飞机的发动机吧。

世界上能生产喷气式飞机发动机的国家有6个,就是联合国5个常任理事国,美、英、法、俄罗斯和中国和乌克兰。技术水平目前中国排在最后一名。

能完全独立生产,且产品种类齐全的有4个,即美、英、俄罗斯和中国。中国排在最后一名。

能够制造大涵道大推力高性能民用涡扇发动机的国家现在有2个,即美国和英国。中国正在努力加入这个俱乐部。迈入这个门槛,就意味着进入中国国产航空发动机进入世界先进水平行列。当然在这行列里暂时还是排在最后一名。

但是大家不要小看轻了这最后一名的位置。这在世界上也是很难得的。

最近这10年,中国航发技术突飞猛进。主要得益于各个相关基础学科领域的长期投入,在设计、材料、工艺等方面取得突破。比如超级计算机运算能力大幅提升,对发动机设计起到很大促进作用。

一个好消息是,为C919配套的国产发动机CJ-1000AX“长江”装配完成。最近已经进行了100%转速测试。

下图为国产发动机CJ-1000AX“长江”

这款发动机瞄准了商用大涵道发动机第四代技术水平,但根据目前国内相关配套产业的能力所限,部分设计指标有所降低。我判断主要是为了“稳妥”。这次发动机开放强调的是一定要成功,而不是盲目求新、求高,只要第一步成功迈出去,以后就有了改进的基础。所以这款发动机整体水平在第三到第四代水平之间,可保障C919发动机的国产化顺利完成。

该发动机是一型双轴大涵道比直驱涡扇发动机,由1级风扇、3级增压级、10级高压压气机、单环形燃烧室、2级高压涡轮及7级低压涡轮组成,采用全三维气动设计、贫油预混燃烧、主动间隙控制等先进技术,以及宽弦空心风扇叶片、整体叶盘、新一代单晶、粉末冶金等先进材料工艺,具有高效率、低燃油消耗,低排放、低噪音,高可靠性、长使用寿命,低维护成本、良好的维修性等产品特性。

该款发动机预计于2025年服役。

下图是商飞在上海浦东临港新建的发动机生产基地。未来的“长江”将在这里起航。


仁观天下


军用第二集团,民用第三集团,大约落后美英20年,只不过后劲和发展雄心很大,可以和美国比较。

世界第一集团就两个,美国和英国

世界航发三巨头,美国的普拉特·惠特尼公司(简称普惠或PW)、通用电气公司(简称通用或GE)、英国的罗尔斯·罗伊斯公司(又叫劳斯莱斯,简称罗罗或RR)。这三家公司第一集团地位难以撼动,在军用航发领域,都能够研发生产第四代涡扇发动机,同时也在预研第五代航空发动机。英国罗罗研制了目前世界唯一的四代中推EJ200发动机,普惠研制了F-22的F119-PW-100发动机,并且跟罗罗合作研制了F-35的F135-PW-100/600发动机(F135项目上英国罗罗占有40%股份),通用公司在F-22和F-35上的YF-120和YF-136上都输给了普惠,但是有准四代水平的F/A-18E/F超级大黄蜂的F414-GE-400发动机。同时其和罗罗合作,参加美国空军的下一代航空发动机核心机的研究,跟普惠竞争。

下一代航空发动机--自适应可变循环发动机

在当今航空发动机领域F-35使用的F135发动机,无疑是世界第一科技含量的航空发动机,他延用了普惠公司在F119发动机上的核心机设计,并且继承了反向旋转转子、隐身燃烧室设计、陶瓷复合喷管、树脂复合材料机匣等黑科技技术。同时也将罗罗公司在EJ200发动机上的罗整体叶盘技术以及健康管理系统(EHMS),不仅性能强悍,而且可维护性和可升级性非常出色。F135-PW-100发动机,中间128.1千牛(约13吨),加力推力191.3千牛(19.5吨)。其推重比达到7.47和11.4,都是目前航发的最高数据。涡轮前温度达到2250K水平,比F-22A的F119发动机的1970K水平领先一代,同样是目前世界最高水平(太行发动机是1800K,俄罗斯最新研制的产品30是1950K-2100K)。不仅如此,其模块化设计理念也非常出色。普惠第一阶段增推项目,可以在生产线上更换三个硬件模块,使发动机推力增加6-7%的推力,同时减少5-6%的燃油消耗,使发动机最大推力增加到204.12千牛(约20.4吨)。

在民用领域,这两个家优势更是几乎可以用垄断来形容,上述三家,再加上为了通用跟法国斯玛奈克公司合作组建的CFMI集团(最初是为了打入欧洲市场),再加上罗罗拉上普惠,再加上德国和日本一些企业组成的国际航发集团IAE。这五家企业共同瓜分了世界民用航空发动机市场的95%,大型民航发动机100%的市场份额。从左到右,从上到下依次为,通用电气、CFM公司、IAE公司、罗罗、普惠的标志

我们距离第一集团距离至少20年

目前我们属于第二集团行列,相当于能够独立研制第三代涡扇发动机水平,这个世界上能够独立实现这一水平的,总共就五个国家,那就是联合国五大常任理事国。此外,日本可以说是摸到这个门槛,但是没有高空台以及高级试验平台,需要跟国外合作,再后面是印度和德国。

日本给心神研发的XF5-1达到第三代航发标准,不过他是用四代航发的材料水平硬堆出来,而且还是5吨级推力的小推,个人觉得只能算是摸到第二集团门槛。

在第二集团中,准确的讲我们是刚踏入还不到十年时间,距离俄罗斯还有相当的差距,跟法国同一水平。这方面基础和初始落后太多了,我们一直到上世纪80年代末才吃透米格-21的涡喷7发动机技术,这相当于苏联上世纪50年代末的技术啊,落后苏联30年。一直到2003年,涡扇-9秦岭发动机才通过国产化工程技术鉴定,而且工作状态还不大稳定, 到2005年才完成吃透。而秦岭的仿制对象RB162“斯贝”MK202发动机可是英国罗罗公司在上世纪60年末推出的啊,落后英国将近35年。

秦岭发动机的国产化历程整整用了将近30年,走完这30年,才相当于补完之前的功课。

而我们踏入第二集团的标志,涡扇-10“太行”发动机研发历程,同样是历经千辛万苦,渡过九九八十一难。从80年代开始偷偷拆CFM-56发动机,研究核心机技术。到太行-A装机后,出现熄火、喷零件等一系列严重问题。再到技术和生产工艺稳定,最终到完全体的太行-B,拥有14吨级推力、推比8一级、FADEC完全数字化全权控制、AVEN矢量喷管,真正达到先进的第三代航空发动机水平。
使用太行-B的歼-10C战斗机装备,标志着太行终于行了。

如果跟美国进行比较的话,太行B的水平,相当于美国相当于1998的IPE92和2004年的F110-GE-132之间的水平,寿命上可能有所不足,略微打点折扣,估计在20年左右差距。也正是走完涡扇-9和涡扇-10发动机的历程,我们才真正可以说掌握了先进高性能航空发动机的研发过程,才得以缩短与发达国家的差距水平。

但是放眼世界范围,进行全系列铺开,进行发动机研制的也就中美两家,法国和俄罗斯受限于财力,进行选择性有针对性的研发。而英国则趋向于成为美国航发体系的一部分,但是之后能否继续借鸡下蛋,则比较难说了。

目前,俄罗斯已经研发出给苏-57配套的产品30发动机,已经在苏-57上进行装机试飞,该发动机18吨级的推力、1950K-2100K的涡轮前温度都属于第四代航发水平指标,可以说是一脚已经踏入第一集团的门槛。而我们的焦点则集中在给歼-20配套的涡扇-15,目前涡扇-15可以说是破茧成蝶前的最后阶段,但是从央视纪录片《大国工匠》首次进行官方报道来看,应该也快了。


五岳掩赤城


航空发动机一直我国飞机的一块病,无论是军用还是民用领域,如果拿到世界上与欧美大国比,处于怎样的水平?如果按国家来算,在军用发动机方面,美国最强,英俄次之,法国略领先于中国,民用方面,美国依仗通用动力霸占第一,英国靠罗罗居后,法国凭借CFM次之,俄罗斯中国居后。

在军用发动机领域,美国坐拥两大航空发动机巨头,分别是普惠和通用,其中普惠是世界上最大的军用发动机公司,而通用则民用航空的的霸主,两者同时在美国军用市场竞争,熟知的F-15、F-16等世界名机同时可以装备两家的发动机,美军采取策略让两家公司保持良性竞争,现在普惠压通用一头,F-22和F-35均是采用普惠的发动机,其中F-35的F-135发动机是继承F-119(F-22的发动机)而来,最大推力达到20.4吨,为世界之最,除了推力外,寿命,可维护性都极为优秀。通用虽然败给普惠,但是其YF-120和YF-136的技术均保留下来,作为下一代发动机研发的储备。

英国作为传统的航空强国,空军就是二战获胜的最大功臣之一,而与空军战斗力息息相关的航空发动机自然不能落后,世界第二大军用发动机和第二大民用发动机公司罗尔斯·罗伊斯公司就在英国,空客的A380发动机-Trent 900,台风战机的EJ-200就是出自罗罗公司之手,EJ-2000是非常先进的中推发动机,最大推力9000千牛,中间推力6000千牛,推重比逼近10,国内还没有与之媲美的中推发动机。不知道是不是盟友的关系,英国或者是欧洲,并不急于发展第四代大推力发动机,或者是依赖美国吧,反正美欧之间的发动机企业交流甚多,很多都是共用子供应商,技术共享也很多,所以到现在欧洲并没有拿出与俄罗斯117S、产品30媲美的发动机。

俄罗斯自前苏联解体后由于财力的限制和人才的流失,已经跟不上欧美航空发动机的脚步了,但是其基础深厚,还是在航空发动机有一定的实力。在军用领域,俄罗斯近来争气了不少,不再是靠AL-31F混日子,靠一波油价上涨和东方某大国的资金收入,相继推出了117S、99M系列以及第四代大推力发动机-产品30,117S装备了苏-35,最大推力14.5吨,据说寿命、操作性(FADEC)都有了较大的提升,不再是傻大粗黑,而产品30则是装备在苏-57上,属第四代发动机,对标F-22的F-119发动机,最大推力18吨级。而在民用市场,几乎看不到俄罗斯航发的影子,严重落后西方国家,最近才拿出PD-14装备MC-21客机,合格水平的14吨级,这个市场几乎被CFM霸占完,而中俄研制的C929所需的PD-35还在路上,需推力35吨级,而通用和罗罗早有成熟产品。

中国航发是跟着苏联老大哥起步的,从最初的反向测绘开始,其中经历的许多波折,等到步入正轨时,才发现已经看不到欧美同行的背影,落后是事实。现在中国军用航发最为成熟的就是WS-10,但是还是被黑成碳,从2005年定型到现在,不敢说一定可靠,但是连歼-16都使用了WS-10B,这也侧面说明WS-10已经较为可靠了,最大推力14.5吨也与117S相当,但是发动机不能只看推力,其稳定性、寿命、油耗以及可维护性也是重要指标,这点还是不如老毛子,更别说美国了。而千呼万唤的WS-15据说现在处在重要关头,急不来的,这是装备在歼-20上的,与F-119同一等级第四代发动机,推测其推力应该与F-119相似,最大为18吨级。在民用航空市场,俄罗斯尚有PD-14撑门面,中国连一款可靠的喷气式发动机都没有,真的没有,连C919都是使用CFM的LEAP发动机,国产动力CJ-1000A现在还没有装机试飞,日期不明,而军用的WS-20已经试飞,但是目前还没有装备运-20的迹象,现在很多国产特种平台都在等着可靠喷气式发动机,真的是迫在眉睫。

现在看新闻,时不时就冒出中国航发某某领域、某某材料获重大突破,领先美国几十年等等,航空发动机是极为复杂的系统,工业皇冠上的明珠,里面涉及冶金、材料、机构、设计、热力学、空气动力等等,不是单单一个什么材料就可以获得突破,也不是一两年就可以获得成果的,有突破固然可喜,但是这种急功近利的氛围不利于科研人员的研究,要明白一件事,现在欧美就比你强,强十几年,人家不是停下来等着你来超越,人家也在发展,只有比人家发展的更快才能拉近距离!


巴尔干尖刀


说起来都是一把心酸泪啊!我们早就知道航发的重要性,知道落后了。我们砸了多少钱进去啊,结果呢?到现在还没有一款可堪重用的涡扇发动机!我们一味的仿造,仿造,然后国产化。到现在呢,太行发动机?好用吗?我们的运20,两台发动机还不如日本C_2运输机一台发动机的推力大!据说涡扇15马上就要破茧成蝶了!马上,马上,说不定又是5年,10年!

唉,差距何止三十年!中国的科研人员,工人是有志气的,但是国企的弊病太多!


严红


中国的发动机迟迟不进步主要是机制有问题,单位里领头的都是些靠关系上位的腐败分子,真正想做事的上不来。


寒麟君


50年代的B52,60年代的C130,以及70年代的波音737,黑鹰,都仿制不出来。轰6魔改了几代,勉强算60年代水平吧,我估计C130能憋出来,和波音737同级别的C919发动机还是进口,所以我估摸着我国航空发动机水平大概到了国际上70年代的水平


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