中國從一窮二白發展到現在,很多方面都有了巨大突破,但在航空發動機領域,我們還是落後於世界。
航空航天領域,發動機舉足輕重。新中國成立初期,中國無力自主生產航空發動機,該飛機的關鍵部件得依賴進口。
雖然中國過去多次立項研究航空發動機專案,但大都失敗了。本世紀初,中國才開始重視航空發動機研制工作,技術突破加速,但仍落後美俄等大國。
哎,你知道嗎,就在這會兒,烏克蘭把蘇聯那「國寶級」航空發動機賣給中國了。這在好多人眼裏是件好事兒啊,可為啥俄羅斯專家要給咱們潑冷水呢?
【仍然落後的中國航空發動機】
航空發動機雖也是發動機,但技術壟斷嚴重,高精尖得很,沒實力的話,短時間內很難在這領域突破。
航空發動機涉及無數科學技術,比如材料學、流體力學等,是個技術集合體,任何一個環節有短板,都會讓整個航空發動機研究的技術水平受限。
中國航空發動機技術起步晚,研究進展較慢。雖然現在能「上九天攬月、下五洋捉鱉」,但在航空發動機領域還是比較落後。
比如說,航空發動機中有個特別重要的器件「渦輪葉片」,這是中國的薄弱項。渦輪葉片是全球最難制造的部件之一,可以說是「工業皇冠上的明珠」。
航空發動機工作時內部溫度高達 2000 度,高溫、高壓氣流還直接沖擊渦輪葉片,推動渦輪葉片旋轉、產生推力,這使得渦輪葉片工作環境極其惡劣,所以渦輪葉片必須耐高溫、耐高壓。
還有啊,據科學研究,渦前溫度每升高 100 度,發動機推力能增加 15%,要是渦前溫度差 200 度,那就表示發動機整整差了一代呢。
簡單來說,渦輪葉片耐高溫效能誰更強,發動機推力就更大,也就更先進,這也是中國目前比較欠缺的。
中國航空發動機落後的可不只渦輪葉片這一項。總的來說,雖然中國現在的航空發動機在推力方面追趕得很快,但故障較多、壽命較短,在材料科學、加工技術方面跟美國、俄羅斯比還有明顯差距。
比如說,中國太行 WS10B 發動機的推力是 14 噸,英國 EJ200 發動機的推力是 9 噸,太行 WS10B 發動機的推力比 EJ200 發動機高 5 噸,從推力來看,太行 WS10B 發動機比較先進。
不過,中國的發動機壽命才 3000 小時,不如英國。有分析人士稱,這表明中國的航天發動機技術在精細化方面還需進步。
但不得不說,現在航空發動機技術最厲害的還是美國,他們不僅航空發動機產品最齊全,效能和持續發展能力也強。
美國的大推力噴射式渦扇發動機不僅推力大、推重比高,還故障率低、使用壽命長,真是讓人羨慕啊!
俄羅斯在這方面的技術也很先進,值得一提的是,俄羅斯和美國制造航空發動機的思路不一樣。
美國為了降低航空發動機上多余的連線和縫隙,會采用「整體葉盤」技術,也就是用高端機床直接制造出葉片和中間圓盤。這樣做的優點是核心部件更結實,重量也會減輕,但成本和技術要求也很高。
但俄羅斯可不一樣,他們靠自己厲害的數學能力,能把發動機的受力分布算得特別準,讓壓力均勻分布到各個地方,發動機就能穩穩當當的了。
美國和俄羅斯的航空發動機更先進,盡管中國飛機已開始裝備國產發動機,但在很多時候,我們仍依賴從美、俄進口的發動機。
不過,被「卡脖子」這事讓我們明白,航空發動機這種關鍵技術、關鍵部件老依賴進口不行,得自己研發、生產,這才是我們能進步的唯一途徑。
那我們咋個才能讓航空發動機的研究快點搞出來呢?
【烏克蘭出售蘇聯「國寶級」航空發動機】
想讓中國航空發動機發展快一點,「逆向工程」是很多國家走過的「近道」。
做研發工作得了解同類產品,這跟寫論文得先讀前輩們已經發表的論文一樣,大家都做過借鑒和升級這事兒。
不過,正如我們之前所說,航空發動機這種高精尖的東西,技術封鎖很嚴密,我們要怎麽搞「逆向工程」呢?
這會兒,烏克蘭就派上用場了。如今的烏克蘭,早已不是「歐洲糧倉」,而成了「歐洲子宮」,還被美西方國家忽悠著,陷入了戰火。
不過,烏克蘭以前也挺富有的,它是蘇聯的工業中心,蘇聯把好多先進的工業和武器制造廠都建在了烏克蘭。
比如說,我們都了解的黑海造船廠在烏克蘭;還有,生產大飛機的安東諾夫公司、設計坦克的莫洛佐夫設計局也在烏克蘭;另外,能生產先進航空發動機馬達西奇公司也在烏克蘭。
這麽說吧,烏克蘭在蘇聯整個工業體系中那是相當重要,就跟夜空中最亮的星似的。
蘇聯解體後,俄羅斯繼承了大部份遺產,烏克蘭也分到了不少:烏克蘭分到了蘇聯超過 3500 家大型軍工企業,其生產能力占蘇聯的 35%,烏克蘭當時掌握的先進科技由此可見一斑。
據說,烏克蘭曾是獨聯體中僅次俄羅斯的第二大航空工業國。
但問題是,烏克蘭繼承了豐富的資源,但在接下來的幾十年裏,由於社會經濟問題,烏克蘭未能充分利用這些資源,這給整個航空工業帶來了巨大沖擊。
烏克蘭航空工業一直面臨人才流失和資金短缺等問題,這使其研發制造能力逐漸減弱,陷入了惡性迴圈。在這種情況下,烏克蘭盯上了中國:中國對航空發動機有很大需求,也有錢,無疑是他們的最佳買家。
中國呢,確實需要烏克蘭的航空發動機技術,畢竟前蘇聯在重型戰略運輸機的研發上可厲害了。
比如說,安-225 運輸機是蘇聯研制的大家夥,也是世界上最大的運輸機,它創下的很多紀錄到現在都沒人能破。
這飛機裝的是 D-18T 高效能發動機,1980 年首次試車成功,1985 年透過官方測試。
D-18T 的推力約為 229 千牛,推重比約為 5.7,渦前溫度約為 1600 克耳文,涵道比為 5.6,還配備反推力裝置,是一款高涵道比渦扇發動機,曾被譽為蘇聯的「國寶」發動機。
中國高涵道比渦扇發動機研制相對落後,需要突破,而烏克蘭也正好有這方面需求,雙方一拍即合,決定合作。
據媒體報道,2018 年烏克蘭馬達西奇公司授權中國生產該公司的多種發動機,其中包括 D-18T 高涵道比渦扇發動機和 D-27 對轉渦輪槳發引擎。
這樣一來,中國就可以對這些航空發動機進行一定的研究,這對中國的航空發動機技術進步很有好處,可能會讓我們少走很多彎路。
所以啊,這個訊息傳回國內,好多人都高興得不行。可還沒等我們樂呵多久,俄羅斯專家就給我們澆了盆涼水,讓我們別「太樂觀」,這到底是為啥呢?
【俄羅斯專家為何潑冷水?】
就像之前說的那樣,我們國家以前的航空發動機大多是從美國或俄羅斯買的。那麽,俄羅斯專家給我們潑冷水,是因為他們擔心如果我們的航空發動機技術有了突破,就不從他們那裏買了,會讓他們遭受損失嗎?
有一些人覺得他們可能就是想「壞事」,拖住我們合作的進度,讓我們國家還得繼續用俄羅斯的航空發動機。
也許俄羅斯方面有過這樣的想法,但老實說,俄羅斯專家的分析也不是一點兒道理都沒有。
因為俄羅斯專家說過,烏克蘭的 D-18T 航空發動機生產線已經關停快 10 年了,還得靠俄羅斯才能復產,這說明烏克蘭航空發動機方面的人才不夠,可能沒法給中國的生產線提供有效指導。
而且烏克蘭的技術是前蘇聯時期研發的,這麽多年沒升級改造,已經落後了,他們的生產器材也是前蘇聯的老古董,意味著我們引進的是落後技術,高興也沒必要。
從技術角度來說,俄羅斯專家講的沒啥毛病。
D-18T 的渦前溫度 1800K 數據滯後,這很明顯啊。
現在,國際上認可的第四代大涵道比渦扇發動機的渦前溫度已超過 1950K,中國研發的 CJ1000 的渦前溫度也達到了 1950K,而在研的 CJ2000 渦前溫度更是高達 2200K,這麽看,D-18T 確實落後先進技術好幾代了。
而且,D-18T 的使用壽命才 1500 小時,跟現在的數據比差遠了,這麽看中國是不是不該引進 D-18T 航空發動機啊?
也不是這樣,中國大涵道比發動機研制挺落後的,D-18T 起碼能給我們個研制大涵道比發動機的參考,我們可以在這基礎上改改,造更先進的航空發動機。
分析人士稱,D-18T 通常用於大型運輸機和客運飛機,目前我們的選擇有限,所以 D-18T 算是比較理想的了。
此外,D-18T 是「三轉子」發動機中的一種。
「三轉子」發動機就是有 3 根巢狀轉軸的渦扇發動機,它比雙轉子渦扇發動機多 1 根轉軸,可以讓各級輪盤葉片分別在最佳轉速下工作,從而提高啟動效率,增強發動機穩定性。
研究顯示,三轉子渦扇發動機可以用「落後」材料實作「先進」材料制造的雙轉子發動機的效能。
所以,雖然 D-18T 發動機過時了,但三轉子設計還是很有價值的。要是我們能把這技術研究透了,對提高中國航空發動機整體技術水平有幫助。
從其他幾個發動機來看,俄羅斯專家對此也提出了質疑。比如 D-27 槳扇發動機,曾被認為是能替代渦槳和渦扇發動機的完美之選。
這款發動機的最大功率能到 14000 馬力,而且在高速飛行的情況下,還特別省油,對戰術運輸機、固定翼艦載機預警機等飛機特適用,可以說優點很突出。但缺點也很明顯,就是 D-27 的安全性似乎讓人不太放心。
數據表明,D-27 之前進行了 440 次試飛,然而空中停車次數竟高達 52 次,這故障率明顯過高了。
對於我們國家來說,在槳扇發動機方面的研究幾乎為零,短時間內很難提升相關技術並最佳化其效能,所以引進這款發動機的價值可能還沒完全展現出來。
就因為這個,俄羅斯專家才給我們潑冷水,說我們「高興得太早了」。
但引進「動力沙皇」馬達西奇的發動機,能讓我們更好地吸收先進航空發動機的技術,推動國產航空發動機實作技術突破,使我們能更快地達到世界先進水平,打破其他國家對中國的技術封鎖。即便有幾款不適合我們,從整體來看,其積極影響大於消極影響,我們也沒必要因此覺得「虧了」。
等我們把航空發動機的先進技術都掌握了,中國在這方面肯定還能有大突破,也能給研制新型飛機提供更強大的動力支持,讓咱們的飛機都能裝上「中國心」在天上飛。