刨根问底国产航发不行还是中国航发太

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舆林军整理综合

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加装了国产涡扇-10B发动机的歼10B/TVC验证机在此次珠海航展上的爆裂表现,让很多人为此热泪盈眶欢呼不已,它证明中国国产航空发动机的设计生产已经有了足够骄傲的本钱了。这是中国航发的高光时候。

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谈起中国航发,就算是军盲也能第一时候反应出一个词——心脏病。是的,发动机不仅是中国战机的“心病”,也是中国军队的“心病”。但在科技人员的不断攻关下,中国航发有了长足的进步,已经跻身第一梯队。这里面的故事,小编就详细跟大家聊一聊吧。

一、中国的航空发动机主要型号

弔炸天的的歼10B/TVC验证用的是国产涡扇-10B发动机,也就是我们说的“太行”发动机。

“太行”发动机是一个系列产品,有涡扇10、涡扇10A、涡扇10B、涡扇10C、涡扇10D等型号。WS10A太行发动机,大推力涡扇,加力推力12.5T,年已批量生产,用于战机J11系列。太行系列发动机最长寿命小时。

涡扇-10B是一个采用矢量喷管技术较新的型号,年2月,《中国航空报》披露了“太行”发动机改进型号(即涡扇-10B)由中航工业动力所研制成功的消息。相比涡扇-10发动机,涡扇-10B不仅加力推力增加了约10多千牛,达到了14.5吨(.1千牛),更为重要的是实现了全权限数字电子控制系统。但寿命减少了约个飞行小时。主要装备歼10B,也有传言,其将作为歼20在涡扇-15发动机研制成功之前的过渡型号。

航展上展出的由中航工业研发的涡扇-10B发动机

目前,我国主要航空发动机型号(这里说的发动机指的燃气涡轮发动机)是有以下几种:

(一)涡轮喷气发动机

涡轮喷气发动机是一种涡轮发动机。特点是完全依赖燃气流产生推力。是燃气涡轮发动机时代最早设计使用的发动机种类,通常用作高速飞机的动力,但油耗比涡轮风扇发动机高。英国的惠特尔和德国的奥海因分别在年7月14日和年9月研制成功离心式涡轮喷气发动机WU和HeS3B。在我国以昆仑涡喷发动机为代表。

昆仑涡喷发动机军用代号涡喷14,中推力涡喷,加力推力8.2T,5年已批量生产,用于战机J7、J8系列、教练机JL9(山鹰)升级。

昆仑涡喷发动机

(二)涡轮风扇发动机

涡轮风扇发动机,又称“涡扇发动机”。是指由喷管喷射出的燃气与风扇排出的空气共同产生反作用推力的燃气涡轮发动机。涡扇发动机发展源于第二次世界大战。世界上第一台运转的涡轮风扇发动机是德国戴姆勒-奔驰研制的DB(或-),于年4月在实验台上达到千克推力,但因技术困难及战争原因没能获得进一步发展。世界上第一种批量生产的涡扇发动机是年定型的英国康维。是各国飞机目前使用的最主要发动机种类。我国的太行发动机、峨眉发动机、长江发动机、WS13泰山发动机(仿俄罗斯RD93改型)等等都是属于涡扇发动机。目前在研的有WS15峨眉发动机、WS20涡扇发动机(WS10太行核心机改进)等型号。

1.秦岭/WS-9涡扇发动机

“秦岭”发动机是“WS-9”发动机的全国产化+改进版本。而WS-9则是引进英国斯贝MK发动机技术在国内组装的产品。“秦岭”发动机研制成功是继“昆仑”发动机后我国航空发动机制造领域的又一重大突破,填补了我国自主生产涡轮风扇加力型发动机的空白。加力推力9.2T2年批生产,用于歼轰机JH7A(飞豹)系列。

2.太行WS-10涡扇发动机

“太行”发动机也叫涡扇10(WS-10)发动机,太行发动机的研制始于上世纪八十年代末,5年12月28日完成设计定型审查考核,历时18年。太行发动机是中国首个具有自主知识产权的高性能、大推力、加力式涡轮风扇发动机,它结束了国产先进涡扇发动机的空白。太行发动机由中国所研制,是国产第三代大型军用航空涡轮风扇发动机。

3.峨眉涡扇发动机

WS-15全称涡扇15“峨眉”涡扇发动机,是为我国第五代战斗机而研制的小涵道比推力矢量涡扇发动机,主要用于第五代双发隐身战斗机歼-20。在年5月首次台架运转试车成功。

4.涡扇发动机-CJA发动机

在研,“CJ-A”发动机是我国第一款商用航空发动机产品,是装配国产大飞机的惟一国产动力。CJA发动机的验证机年上半年在上海点火成功,核心机转速最高达到rpm,初步实现了设计目标,随后将转入新一阶段的测试。预计在5年后开始投入量产。

(三)涡轮螺旋桨发动机

驱动原理大致上与使用活塞发动机作为动力来源的传统螺旋桨飞机雷同,是以螺旋桨旋转时所产生的力量来作为飞机前进的推进力。中国第一台涡轮螺旋桨发动机――WJ5于年试制成功,至今已经形成了涡桨5、涡桨6、涡桨9等一系列涡轮螺旋桨发动机,在国产运-7、运-8和运-12等运输机上广泛运用。目前在研的还有涡桨发动机-AEP发动机。

1.涡桨-5发动机

WJ5E涡桨发动机(东安WJ5改进型),中功率涡浆,功率0千瓦,年已批量生产,用于运输机Y7系列。

2.涡桨-6发动机

WJ6C涡桨发动机(仿苏联改型),中功率涡浆,功率千瓦,年已批量生产,用于运输机Y9系列。

3.涡桨-9发动机

WJ9涡桨发动机(涡轴8A核心改型),小功率涡浆,功率千瓦,年已批量生产,用于运输机Y12系列。

4.涡桨发动机-AEP发动机

在研,0KW级民用涡桨发动机,年首台核心机实现转速达标。计划0年完成首台验证机试制和试验,8年适航取证。主要用于中型客/货运涡桨飞机。

(四)涡轮轴发动机

在工作和构造上,涡轮轴发动机同涡轮螺桨发动机根相近。它们都是由涡轮风扇发动机的原理演变而来,只不过后者将风扇变成了螺旋桨,而前者将风扇变成了直升机的旋翼。除此之外,涡轮轴发动机也有自己的特点:它一般装有自由涡轮(即不带动压气机,专为输出功率用的涡轮),而且主要用在直升机和垂直/短距起落飞机上。中国主要型号有涡轴-8系列发动机、涡轴-16发动机、涡轴发动机-AES发动机。

1.涡轴-8系列发动机

在法国阿赫耶涡轴发动机的基础上研制的一型直升机用涡轮轴式发动机,WZ8A/8D是kW级涡轴发动机,WZ8A于年投入小批量生产。WZ8E及WZ8D于年年底装机首飞。WZ8G功率千,5已年批量生产。该系列主要用于直升机Z9(AC)、WZ19系列、Z11(AC)系列,中国军用直升机大都配置了此型发动机。

2.涡轴-16发动机

在研,中国与法国透博梅卡公司联合研制的大功率发动机的代号,法国编号为“阿蒂丹”-3,年实现了首次台架试车,预计将于年生产下线,将首先装备由中法合作的直-15/EC直升机,坊间普遍认为,未来装备武直-10的可能性非常大。

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3.涡轴发动机-AES发动机

在研,于年立项,年完成首台样机试制,并通过新机整机试验的关键环节,将于4年适航取证。主要用于5—6吨级民用直升机,同时也适用于3吨级单发民用直升机。

各型发动机的应用情况,为方便大家理解,小编找到了两张表格。

至于中国发动机与世界先进水平的差距,则找取了以下图。

二、曾经被称为“航空界的中国国足队”中国航发的尴尬往事

中国航发曾被广大军迷称为“航空界的中国国足队”,这个外号很好的表达了军迷们的极大失望的同时寄寓殷切期望的复杂情绪。

当年太行发动机仓促通过定型、出现故障让歼-11B等发动机、最后直到涡扇-10A才大批量装备歼-11B和歼-11BS。这一款发动机由此赢得了“‘太行’不行”的揶揄。

1年使用“太行”涡扇-10进行试飞的领先试飞机,喷零件、空中停车,问题不断。5年12月28日,“太行”通过了定型审查。然而出现了叶片断裂等严重事故。

太行是一种非常容易出现空中停车的发动机,从定型开始应用开始,就频频发作,以至于单发战斗机J10只安装了飞了一次,就赶快拆下来送回工厂,以后再也不用了。而双发飞机J11B则为这个背了很多黑锅,好在双发飞机不容易两个发动机同时停,只要再启动可靠,还能勉强使用(更令人发指的是J11B这种双发飞机也遇到多次双发同时停车)。经常一个机场的几十架歼11B飞机,平均每架飞机的年飞行小时数几乎不到两位数,一个基地几十个飞机,每天可以飞的起来数量一个巴掌数的过来。

在太行服役的前三年,爆发了非常激烈的故障和性能问题争论,以至于高层高度重视,专案专组调查这件事情,在此期间,空军海军委屈的提出了2万多个不同类型的问题和故障,这甚至超过了当初昆仑所创下的故障记录的总和的好几倍。8年起,歼-11B和歼-11BS排队等着太行,就有了这张著名的“菊花残”……

经过排故,年“太行”和歼-11B才大批量装备。这也说明“太行”行了,不过在硬件上终于“行了”的涡扇-10A,还不能算是能和西方先进大推力航发齐平,充其量是和AL-31F各有千秋。现在我们知道,带FADEC的涡扇-10B才能说是一台完善的“太行”。

太行发动机的窘况是中国航空发动机生产制造的一个侧写,从建国以来,中国航空发动机研发生产其实一直处在一种尴尬境地。

(一)航空发动机算不算高技术?

这个在今天不算疑问的问题,却曾经是中国航发的大问题。

航空发动机从年代开始,我们起步其实也不低,当时从俄罗斯引进了米格17,19,21的飞机全套技术资料生产线,同样也包含发动机资料和生产线,几乎和世界同步。之所以后来在航发方面滞后于世界,最主要是发展思路的偏差。

据中航工业原科技部部长张聚恩先生在《航空知识》年第6期的“中国航空发动机现状、症结、差距”一文中记述:

年2月17日,受到周恩来总理的鼓励,回国不久的钱学森向中央提出《建立中国国防航空工业的意见》,从当时刚刚成立的新中国的现实情况出发,认为应集中力量发展火箭和导弹。其后,中央在进行一系列调研讨论后,把航空航天作为一个整体看待,在统筹飞机发展(照苏联的改进图纸仿制生产)时,将注意力先行集中于突破导弹和火箭。

两弹一星成功之后,本应把全面推动航空发展提到日程上来,遗憾的是,航空的地位不仅没有提升,反而在持续下降。以至连航空是否高技术都成了问题。在20世纪中叶全球性“要导弹,不要飞机”的浪潮中,国内一些专家也认为,导弹可以替代军用飞机。军用飞机只是一种常规武器,航空技术只是保障常规武器的常规技术。在这种意见的影响下,我国科技界长期把航空排除在高新技术之外。

年下半年,在《中共中央关于制订国民经济和社会发展九五计划和年远景目标的建议(征求意见稿)》中,再次将航空技术排除在高新技术领域以外,引起广泛的异议与忧虑。中国航空学会在时任理事长朱育理和副理事长张彦仲领导下,组织研究航空技术属性,并据此向中央建言。9月22日,王大珩、师昌绪、马宾、高镇宁、庄逢甘、张彦仲、顾诵芬等7位知名学者、专家,联名向中央书信陈情,阐明航空技术确属高技术的理由。

中央听取了业界的强烈呼声,终于将航空列进了国家需重点发展的高技术领域。在年3月17日全国人大八届四次会议通过的我国年远景目标发展纲要中明确:“要把握世界科学技术发展的趋势,重点开展电子信息、生物、新材料、新能源、航空、航天、海洋等方面的高新技术,在一些重要领域接近或达到国际先进水平”。至此,航空高技术地位在我国方予确立,其时已步入20世纪末。

(二)怎么样才算是高质量的自主?

现在在关于中国航发历史的介绍或宣传里面,经常可以看到这样一段话:

“昆仑”WP-14发动机是我国第一种完全自行设计研制的国产涡喷发动机,具有完全的“自主知识产权”,其所使用的技术材料工艺等完全立足国内,是国内目前最先进的中等推力级的军用涡喷发动机。

昆仑涡喷14发动机

那么,这款自主发动机到底是什么情况呢?

年,上级下达了研制“昆仑”发动机验证机的任务。年正式立项,开始进入原型机的研制阶段。而此时恰逢我国颁布了“全新的发动机通用规范”,上级要求“昆仑”发动机的研制要全面贯彻新的国军标,这使“昆仑”发动机研制进度大大拖慢。

“昆仑”发动机的地面试车过程中曾先后出现过高压涡轮叶片折断高压压气机和低压压气机叶片断裂发动机管路渗漏油空中润滑油消耗量过大舱壁温度过高等问题,而在装机试飞中又出现了部分加力脉冲加力点火成功率低高空大速度喘振停车高空小速度切断加力停车等各种重大技术问题。公司技术人员经过近一年多的攻关,将出现的所有技术问题都圆满解决了,研制工作也顺利进入了最后阶段,最后在1年12月通过了国家测试,于2年正式设计定型,历经18年的时间。

后来,我国又先后推出“昆仑”Ⅰ“昆仑”Ⅱ型发动机。尤其是“昆仑”Ⅱ型发动机,其最大推力和加力推力分别比“昆仑”型发动机提高到了53.9千牛和76.4千牛,最大推力和加力推力时的耗油率则下降到0.千克/牛小时和0.18千克/牛小时,推重比为7。

由于“昆仑”Ⅱ型发动机的安装方式和外形尺寸与我国大量在役的涡喷7涡喷13系列发动机基本相同,具有很好的互换性,因此可以很方便地安装到现役各型歼-7歼-8飞机上,从而使这两种飞机的性能有了一个跨越式的提高,极大地提高了我海空军航空兵的空中作战能力。

但空军现役二代战机大部分用的还是经改进后的WP13涡喷发动机,昆仑发动机并没有得到很广泛的应用。并非昆仑发动机的自主不可靠,而是因为出生的太晚了。在本世纪初,世界主要的航空强国都已经处于三代成熟或转向四代航发的生产研制了,而昆仑发动机只能算入门的三代产品。

也有很多人说,太行发动机是中国首个具有自主知识产权的高性能、大推力、加力式涡轮喷气发动机,它结束了国产先进涡扇发动机的空白。虽然涡扇10A的性能参数在国内还是首屈一指,但这也只是达到了发达国家80年代中期水平。这种“自主”和“先进”,装备部队后却遭遇了各种窘况。直到这一次珠海航展涡扇10B的出现才大有改观。

这些都让我们反思,我们曾经宣传的自主到底有多高的质量?

(三)国产航发能不能靠得住?

一些军迷对中国航发由爱生恨,经常说,太行是国际笑话,WS6、昆仑、太行是TG航空吹过的三个最大的牛皮,等等,归根结底,是对国产航发的不信任。而引发这种不信任的最大原因,则是因为国产航发的状况百出。

据了解,由于担心“太行”发动机出现空中停车和其他可靠性问题,直到年珠海航展,加装太行发动机的歼10才首次出现,但这一款飞机属于试飞院,并未装备部队。因为歼10战机,我国先后从俄罗斯引进了近台套AL-31FN发动机。

而国产大飞机C已经选定了CFM国际公司的LEAP-1C型发动机作为C现阶段的动力,并计划引进LEAP系列发动机的组装线在国内生产;专门研发的长江发动机CJ-A尚未定型。

我们自研的CJA与计划替代的、C选用动力Leap-1C(斯奈克玛国际公司产品)推力同为13千克力,涵道比10~11,但在时间上也至少相差20年。此外,还有其他重要指标也存在差距,诸如首翻期(在规定条件下,产品从开始使用到首次翻修的工作时间和(或)日历持续时间)为国外同类产品的1/2~3/4。

还有一个例子就是武直10的涡轴9发动机。

中国早期进行直-10武装直升机的试验机型实验时使用的是加拿大普惠公司(就是给F-22提供发动机的那个)PT-6C-67C型马力涡轮轴式发动机。

但随后一次飞机坠毁,中方使用PT-6C-67C发动机用于军事用途被加拿大方面强行叫停并停止发动机的供应。没了马力的发动机,西飞只能使用国产的马力涡轴9型发动机。但该发动机与飞机的匹配出现了一系列重要问题,使得直-10武装直升机试飞成功后,历经十余年研制久未列装。

经过中国航空发动机工业的努力,在本世纪中国研制了涡轴-9发动机,从各方面性能来说,其战术技术水平不错,但功率偏小,根据资料其功率在KW左右,用于武直10显然偏小。

举个例子,国外发动机功率与涡轴-9相近的是法德联合研制的虎式武装直升机,它的空重为3吨,最大起飞重量在6吨左右,这两个指标分别比AH-64少了3吨和4吨,这意味着如果武直10直接采用涡轴-9替代进口发动机,其最大起飞重量大约在6吨左右,去掉自身的5吨,那么燃料和武器的挂载数量只有1吨左右。而一枚蓝箭-7反坦克导弹的重量就达到了50公斤,因此涡轴-9难以直接用于武直10,需要加以改进,以提高最大起飞重量。

为了维持直-10系列武装直升机的机动性能,除了采用复合材料外直-10也在装甲防护和挂在上进行了相当一部分的取舍,最终国产的直-10武装直升机正式亮相。但真正要发挥出直-10武装直升机的战力,大家更加看好中法联合研制的涡轴-16发动机。

三、新的起点

以年5月31日中国航空发动机集团公司成立为标志,中国航发研制正式进入快车道、进入新纪元。中国航发有关负责人表示,成立中国航发,使创新发展航空发动机成为国家意志,缘于航空发动机具有重要战略地位和巨大技术经济带动作用。

这段话的背景是我国用航空发动机力量分散,研制流程不合理的现实。中国常常以型号来带动相应发动机研制,忽略了发动机研制周期长,研制难度高,需要进行预研的客观情况,以致于出现许多型号研制的时候却发现无发动机可用的尴尬局面。实际上国产直升机动力系统面临的问题在中国其他装备的发展中也都不同程度的存在着。就像中国军网的报道所说的那样,这是为了举全国之力突破核心技术。

其实在中国航发成立之初,已经有了相当不错的“家底”。

年2月,中国航空报披露了“太行”发动机改进型号由中航工业动力所研制成功的消息。涡扇-10“太行”发动机历经了30年的艰苦研制,终于在这一刻算是圆满收官了。新“太行”不仅把推力增加到了14~14.5吨,而且据中国航空报去年的报道,“太行”发动机改进型号也是在动力所刘永泉总师带领的团队手中,完成了全权限数字电子控制系统的研制。这一姗姗来迟的喜讯,让中国迈入了航空发动机制造强国的大门。

张聚恩先生总结了目前我们的基础条件方面的三个长处:

一是生产体系完善。以发动机设计研究院所和主机生产企业为核心,建成了包括一批专业化配套生产企业和科研所在内的航空发动机研制生产体系。迄今,我国以航空发动机为主业的企事业单位共26家,其中设计研究所4家,主机生产企业6家。

二是研制能力齐全。从年到年的62年间,我国航空发动机的总产量不低于00台。即年产量大约1台,包括涡扇、涡喷、涡桨、涡轴和活塞式发动机等。国产航空发动机数量占现役军用配套总数的90%以上,基本满足了国产歼击机、强击机、轰炸机、运输机、教练机和直升机等航空装备的需求。

三是科研条件与基础设施较好。即使是在国家财力不够、投入不足的过去,仍然构建了包括高空试验台等在内的一大批高水平基础科研设施。近十多年来,国家对航空发动机的投入大幅增加,科研设施条件得到全局性的显著改善。

应该来说,这一次歼10B/TVC验证机的震撼表现,证明了中国航发的实力,体现了中国航发的水平,虽然前路依然艰难,但再创佳绩、迎头赶上对于奔驰在快车道上的中国航发人已经是不再可望不可及了,相信,再过五年,再过十年,中国航发人一定能够大大刷新我们的认知。

文章到最后,还是有三个句话想说一说。

一是千金买不来早知道。中国航发的历史就是因为认知偏差而错失良机的一个深刻教训。而导致认知偏差的原因,最主要的是陷入一种闭合的逻辑圆环中,对外界的形势变化不敏感,丧失了忧患,走入了歧途。这一点,到了现在仍然应该深刻的引以为戒。

二是感谢给予压力的所有人。不管是给于我们安全压力、技术封锁的外国人,还是喜欢给中国航发判“死刑”的国人,都应该得到一吨重的大奖章,如果没有他们,很难想象我们会不会有这么大的决心和这么强的动力。伟人说,让他们去说我们这也不行,那也不行吧,中国人民的不屈不挠的努力,必将稳步的达到自己的目的!

三是多一些信心,多一些耐心。虽然近年来中国航发面临很多的质疑和实际问题,但通过一步一个脚印的奋斗,如今已经快要看到曙光了。我们应该多一些信心,多一些耐心,相信中国航发人一定能够不断再创辉煌。

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[8]大水,从长跪不起变可靠能用:由涡喷7到太行B,中国走得有多难,企鹅号,-01-02

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[10]航空知识官方账号,中国航空科技和航空发动机发展历史进程中的一段认知弯路,搜狐军事,-05-17

[11]e制造mp,始于山寨,盛于创新——中国航空发动机发展历程回顾,航空制造网,-10-14

[12]杀倭灭日,国产发动机害惨了武直10难以全部发挥战力,铁血社区,-11-20

[13]张聚恩,战斗机发动机差距:一代半|中国航空发动机现状、症结、差距,航空之家AH,-05-23

责编:米小虫

编辑:顺溜

校对:安知




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