困扰中国多年的第二大军事敏感技术 终于有盼头了

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2017-09-27 19:12:19

1972年,该型发动机首次装备F-15。初期,出现了损耗过快、压气机失速、以及加力点火困难等一大堆难缠的问题,导致大批飞机“趴窝”。

直到14年后,1986年,上述问题才得以妥善解决。

美国航空发动机工业,之所以能克服重重困难、走在世界前列,与重视预先研究是分不开的。

现役装备必须考虑技术风险,预先研究是一个“试错”的过程,其意义在于发现新技术中可能存在的风险,从而克服风险。

然后,将有价值的技术储备下来,推动其进入实用阶段。

但是,由于前沿技术的不确定因素较多,因此,预研失败概率很高,投资风险也大。

可贵的是,美国人顶住了这种压力,允许“失败”,并且,不放弃失“失败”。

就这样,一些“失败”了的项目起死回生了。

如通用电气的YF120,它在F-22动力竞标中败北,但因为美国政府和军方的支持和呵护,没有死掉。

YF120失利的重要原因是采用了太多新技术,缺乏足够的验证。

军方并未就此放弃,而是通过IHPTET(综合高性能涡轮发动机技术)项目与通用电气展开合作,帮助YF120的诸多先进技术走向成熟。


困扰中国多年的第二大军事敏感技术 终于有盼头了

F22战机的标准动力F119发动机正在测试

在IHPTET计划支持下,普·惠和通用电气等企业开发和验证了一大批先进的核心机技术,其中涉及涡扇、涡轴以及用于武器的小型一次性喷气发动机等诸多领域。

通过这项计划,美国的航空喷气发动机预研技术始终跟现役技术保持着合理的时间间隔,互相配合、互为依托,从而确保了技术领先优势。

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“中国心痛”的四大病因

美国国家关键技术部计划说明书上这样写道:

“航空发动机是一个技术精深得使新手难以进入的领域,它需要国家充分开发、保护并充分利用该领域的成果,需要长期的数据和经验积累,以及国家大量的投入。”

确实,航空发动机作为尖端技术,仅凭行业部门的研发是远远不够的——如果没有国家的战略规划、大量投入、长期的数据和经验积累、以及核心技术保护和充分利用其成果,要想一蹴而就是不可能的。

回首中国,航空发动机也一直是困扰中国飞机的“心脏病”,我们的问题主要在于:

第一,缺乏战略规划布局。

建国初期,国家将有限的资金用于研发两弹一星,以在总体上解决国家最紧迫的安全问题。

在航空领域的投入总体上来看缺口较大,只能用有限的资源解决最急迫的问题,缺乏战略规划布局。

因此,在很长一段时间内,我国航空发动机都是“应急之作”,长期处于测绘仿制和改进改型阶段。

第二,受研发生产的机制限制。

发达国家的普遍做法是:根据未来航空动力的需求,预研相应的航空发动机。他们设计飞机时,通常是以已有的航空发动机作为动力依据。

而我国在飞机研制过程中,因没有现成的航空发动机与之匹配,所以,一般都是新飞机和航空发动机同时立项。

航空发动机技术极为复杂,研制周期往往长于飞机。

这样一来,我们的飞机设计完成了,却没有相应的发动机。

为了保证飞机的研制进度,通常采取引进国外同类发动机以解燃眉之急。

当新机有了替代品之后,原立项的发动机便终止研制或下马,形成了“立项-下马-再立项-再下马”的“怪圈”。

第三,缺乏技术储备。

航空发动机是一个国家综合国力、工业基础和技术水平的集中体现。

建国初期,我们的工业基础可谓“一穷二白”,更谈不上任何技术储备。

我国在航空工业起步阶段,走的测绘仿制道路,“照葫芦画瓢”,许多关键问题只“知其然不知其所以然”。

在具体研制过程中,“头痛医头,脚痛医脚”,未能形成系统研究机制。

第四,未能集中力量在关键问题上实现突破。

上世纪七八十年代,为了解决长期困扰的飞机动力问题,我国曾先后投入仿制和研制涡喷-15、涡扇-6、涡扇-8、等多型号航空发动机。

应该说,在当时,无论是投资还是立项,我们都是尽了最大努力的。

为什么这些项目都没有搞成呢?就是因为当时虽然整体投入相当可观,但多项目同时开展,不仅造成研制资源分散,而且也严重影响了整个发动机研制的进程。

在很长一段时间离,我们都没有能够把有限的资源形成合力去解决关键问题。

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彻底治愈“心脏病”!

建国以来,我国与西方发达国家的各项合作早已证明:世界先进技术、特别是核心技术是买不来的。

我们必须要立足于自力更生,彻底根治中国飞机的“心脏病”!

变革,从国家战略高度开始顶层架构。

航空发动机是国家尖端技术和科技水平的集中体现,因此,一方面,必须要从国家层面、从战略高度给予高度重视,把发展航空发动机列为国家重点项目发展战略;另一方面,从体制上实行重大变革,着眼于顶层设计,建立科学专业高效的组织架构。

2016年8月28月,中国航空发动机集团公司的成立,标志着中国航空发动机研制发展已完成重大变革,并把创新发展航空发动机上升为国家意志。

目前,航空发动机及燃气轮机“两机”专项,已被列入“十三五”规划纲要中我国计划实施的100个重大工程及项目。

但是,这仅仅是迈出了第一步,要达到实现航空发动机及燃气轮机自主研发和制造生产等目标,我们仍然面临着艰巨的挑战。

投资,把好钢用在刀刃上。

毫无疑问,航空发动机已成为位于人类工业能力顶端的“巨型系统”,这必须要有强大的经济实力作为支撑。

优秀的航空发动机都是“烧钱货”。

上世纪90年代,F-100-PW-229的价格是350万美元;F-119则是1003万美元。

到了21世纪,研制费用更是高得惊人,通用电气F100发动机研制费用约为4.482亿美元,F-35发动机的研制投资则达到了84亿美元。

一款发动机天文数字的投资,远远超出了许多国家单一项目的投资能力。


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测试中的F135发动机

中国在改革开放以后,在航空发动机研发方面的投入不断加大。

从现有的经济规模来看,中国具备了持续研发航空发动机的实力和条件。但是,面对军航和民航不断扩大的强劲需求,我们也面临着巨大的挑战。

如何让有限的投入产生最大的投资效果?这是决策者必须要慎重考虑的问题。

在投资规模上和项目管理上,要多项目并行,更要注意多项目管控上的先后顺序问题。

我们要集中力量在重点型号及核心技术上实现率先突破,进而不断增加技术积累,并延续发展到其它项目,实现累进式高效发展。

创新,着眼于在核心技术上寻求突破。

今天,中国航空发动机要拿出当年“两弹一星”的精神,集中力量对有决定性影响的核心技术进行攻坚,实现技术突破。

要知道,核心技术突破的意义不仅限于航空发动机本身,更在于核心技术的拓展和延伸。

举个例子,凭借空军投资以及GE9技术验证机和GE13核心机,美国通用电器公司研发出了F101发动机,应用于B-1“轻骑兵”轰炸机。

随后,以F101核心机为基础,通用电气发展出了F110和F118两款涡扇发动机。前者应用于F-14B/D、F-16C/D、日本F-2等多型战机,并成为普·惠F100的竞争对手;后者则成为美空军B-2隐形轰炸机的航空动力。

接着,通用电气公司又向商业领域拓展,大胆拿出F101核心机技术与法国合作,开发出CFM56高涵道比涡扇发动机,应用于A320系列,A340、B737、DC-8-70系列等大型商用客机,累计制造30000台,创造了非常可观的商业价值。


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搭载CFM56发动机的波音737-800客机

不仅如此,通用电气又以J79为基础,改进发展出LM2500型和LM6000型船用燃气轮机,广泛应用于各类军舰、航空母舰、军用两栖舰船、以及游轮和多种商用运输船,具有极其丰富的潜在应用价值。


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美国阿利伯克级导弹驱逐舰的LM2500燃气轮机就是从J79核心机发展而来

不过,航空发动机是当今世界上最复杂、多学科集成的工程机械系统,它的发展不可能一蹴而就。

国产发动机成熟,歼20换发,只是中国航空工业追赶世界最先进水平的一个开始。

未来,会有更多飞机搭载更强大的“中国心”一飞冲天。

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