世界绝无仅有——我国喷气式航空发动机70年的仿制史

从建国至今,我国一直没有停止过航空发动机的仿制,正因为仿制,使我国在一穷二白的基础上,在最短的时间内,建立了强大的空防。

我国航空发动机的仿制大致经历了三个阶段:

第一个阶段是从建国至70年代对苏式涡喷发动机的仿制。歼5的涡喷5虽然还是离心式发动机,但它使我国绕过了活塞式发动机直接迎来了喷气式发动机时代,用于歼6的涡喷6则是我国第一种轴流式涡喷发动机,它是产量最大的国产航空发动机,达29316台!歼7的涡喷7则从涡喷6的单转子过渡到双转子结构,由涡喷7发展而来的涡喷13至今仍大面积装备歼8。轰6的涡喷8至今仍然是我国推力最大的涡喷发动机。虽然这些型号在仿制的过程中出现过很多质量问题,但总的来说,这一时期对相对简单且粗糙的苏式涡喷发动机的仿制还算顺利,这就造成了很大的错觉,从上到下都把发动机作为飞机的附庸看待,对仿制形成了路径依赖,也导致对仿制更先进涡扇发动机的艰巨性估计不足。

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采用离心式压气机的涡喷5

第二个阶段从70年代至21世纪初,主要是对英系斯贝发动机的仿制。从60年代起世界主要航空大国的航发都开始了从涡喷到涡扇的转变,但在这个节骨眼上,美苏两大集团的联合封锁使我国的航发仿制一下子断了档,没有母型可仿了,又设计不了,只能对原先仿制的涡喷发动机稍加改进,修修补补过日子。好不容易盼到英国同意转让斯贝MK202的部分技术,自然是如获至宝,终于有仿制对象了!于是在人为、财力、物力上大开绿灯,以我国当时的经济实力,自研的涡喷6和仿制斯贝MK202的涡扇9只能二造一,鱼与熊掌不可兼得,但在今天看来,当年为涡扇9舍弃涡扇6或许是正确的。涡扇9最终成了我国航发从涡喷过渡到涡扇的分水岭。

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装备涡扇9发动机的飞豹机群

但令人始料不及的是,从涡喷到涡扇难度一下子增大了好几个数量级,从1975年项目开始到2003年全部完成国产化,仿制工作断断续续竟跨越了28年,但这对我们而言是必修课,别无选择,通过涡扇9我国航发从苏式路线转变为更科学合理的欧美路线。

第三个阶段是从21世纪初至今,这个阶段航发从单纯的仿制到在局部有所创新,随着经济实力的增强,我国终于有实力同时进行数款发动机的仿制或自研项目了。首先,比较成功的是仿乌克兰AI222小推力涡扇发动机的岷山发动机,装备于教练10高教机,特别值得一提的是用于攻击11无人机的岷山发动机改进型,其尾喷管融入了整体隐形设计中,让人眼前一亮。再就是已进行多年的仿苏式RD93发动机的涡扇13,用于枭龙和歼31。更大的项目是涡扇18,它仿自苏联的中等涵道比发动机D30KP2,用于轰6K、轰6N和运20的整个机队,可以说撑起了我国的战略空军。这几个项目的共同特点是通过新材料减重,充分利用后发优势。

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美仑美奂的攻击11无人机

这一阶段,唯独最重要的的大推力涡扇发动机太行没有仿制,这不光是因为AL31F来得太晚了,没有可以作为备份的仿制项目,导致我国大推力涡扇发动机的风险急剧增大,直接危级了歼10和歼11两大主力的战斗力,但太行经过此劫,却因祸得福,最终成长起来,走完了独立研制的整个过程。

随着航空发动机的日趋复杂,单纯依葫芦画瓢的仿制已经行不通

由于种种原因,我国的仿制项目,最多只能拿到原型的样品或组装图纸而已,至于原始设计图纸和试验试飞的中间数据,想都不要想。随着航空发动机越来越越复杂精密,单纯的模板越来越行不通了,虽然在仿制与自研过程中,发现和暴露的问题是几乎一样,但只能靠自己摸索来解决,最终的结果住往是以不同的方法解决同样的问题,谓之“殊途同归”。因此,实际上仿制成功的复杂涡扇发动机,已与其原型有很大的不同,充其量是形似而神不似而已。

长期仿制航空发动机的危害

长期仿制航空发动机的结果是对现成的设计方案形成依赖,设计水平长期得不到提升,尤其欠缺系统的设计能力,创意更是谈不上。要知道对航空发动机而言,没有原创的优秀设计,不管你的制造工艺多么精湛,试验水平多么高超,都将无从发挥,而且仿制原型的落后设计框架(如斯贝发动机落后的环管形燃料室),也是对制造和试验的一种桎梏。因此,虽然我国某些制造工艺强于俄罗斯,风洞的水平也不比其落后,可就是没有优秀的发动机设计方案,更谈不上像苏联一样,涌现出众多的设计局和大师级人物了,一句话,仿制不可避免,但几十年如一日的仿制是不健康的,是走不远的。

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图160的HK32发动机达到了航发的一个巅峰

仿制的深刻历史原因

我国是从半殖民地半封建社会的深渊中走出来的,错过了至关重要的第一次工业革命,没有形成良好的传统和意识。这次工业革命跨越上百年,奠定了西方领先世界的基础,虽然建国以后,在苏联的大力支持下,我国迅速建立了门类比较齐全的工业体系,但长期处在大而不强,全而不精的状态,而航空发动机号称工业王冠上的明珠,非常考验技术积淀,是西方工业文明最后的壁垒,我国需要补得课太多了,说百年铸就航空发动机并不为过。

未来逐步转向全面自行研发是大势所趋

仿制不过是在特殊历史时期的权宜之计,它最大的作用是为核心机预研,为实用型号的成熟赢得时间,为仿制而仿制将会本末倒置,今后我国将会继续贯彻航空发动机两条腿走路的方针,仿制与自研并重,逐步将自研领域从大推力发动机向小推及大涵道比发动机扩展,最终形成自己的全系列航空发动机科技树,完成最后的冲刺!

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涡扇15发动机是局部接近世界先进水平的希望


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