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ws-15“峨眉”航空发动机是什么水平?

发布时间:2019-12-02 22:57编辑:中国军情浏览(167)

      航空发动机的控制系统就像人的大脑,负责接收各个传感器信号,进行计算处理,再控制执行器进行操作,它控制着发动机的启动、运行、调节等一系列活动。“大脑”的重要性不言而喻,是影响飞机和航空发动机研制水平的关键因素之一。中航工业动力所某型发动机数控系统项目团队经过近十年的风雨历程,开辟了国内数字电子控制系统的先河,使得某型发动机数控系统赶超了国外第三代战斗机控制系统水平,真正打造出了航空发动机的“最强大脑”。

    问:中国航空发动机现在处于什么水平?

    问:ws-15“峨眉”航空发动机是什么水平?

      在设计发动机时,要控制生产成本和在全球范围内提供可靠技术和维修支持非常必要;而这恰恰是中国的弱项,可能阻碍其在全球市场的竞争力。对军事应用来说,性能比成本更重要。对民用来说,如果发动机水平足够,整个寿命周期中的总体成本远比性能的提高重要得多。

      一支优秀的团队,始终能够克服一切困难,完成不可能完成的任务。打造出前所未有的航空发动机“最强大脑”的团队由动力所第六研究室及航机总体一部的人员组成。项目研制初期,由于技术难度大,数控系统基础薄弱,研制体系及设计流程不完善,试验条件、试验手段及试验标准不完备,工程化研制经验不足等诸多问题,想打造出航空发动机的“最强大脑”仿佛天方夜谭。但某型发动机数控系统项目团队带着初生牛犊不怕虎的冲劲,在动力所总设计师刘永泉、所长助理蔚夺魁的带领下,全力开展技术攻关。孙志岩、吴新、梁彩云三位副总师各司其职,从前期方案设计、关键技术决策、控制系统与发动机总体匹配,到后期发动机试飞、关键技术鉴定,带领团队稳扎稳打,合作攻坚。

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      民用发动机的售价远远不及整个寿命周期中飞行和维护所耗费的成本;航空产业中,主要的航空公司每年要把数十亿美元用在购买燃料上。中国产品将面临非常不同的考量,如果他们以低价出售,但无法证明自己产品的高可靠性和低使用成本,则可能难以被接受。

      成功的路上总是坎坷泥泞,问题也总是接踵而来。从数学模型的建构、修模,到控制参数及控制品质优化,再到半物理模拟实验,从无到有,从宏观到微观,从理论到实际,在历经了3年零3个月艰苦卓绝的努力后,项目团队突破了多项技术难关,数控系统动态响应、稳态精度等控制品质不断优化,产品可靠性不断提高,技术质量问题逐步归零,航空发动机的“最强大脑”应运而生。

    现在世界上能够独立生产战机的国家也不超过十五个,所以前十五名肯定稳稳的。再扣除印度巴基斯坦印度韩国这种类型的假战机生产国,就已经排到前十了。现在在航发领域整体上能够胜过我们的应该是美法德日俄英六国,暂时位居第7位左右。

    涡扇15“峨眉”作为歼20的定制品,是继涡扇10之后我国要攻克的下一座高峰,随着涡扇10的成熟,峨眉的轮廓变得越来越清晰,要想挑战世界最高水平的F119,除了不能有眀显的短板,还必须要有一两手绝活才行,提高航空发动机的性能无非就是在加大推力的情况下减轻重量。

      目前还不清楚,多少商飞的领导真正意识到获得全球适航证和提高发动机效率的难度。中国公司必须证明它们有能力在设计、获取证书、销售、售后服务和其他售后支持方面取得良好的效果。

      在数控系统研制的过程中,动力所航机总体一部负责站在发动机全局的立场上对“最强大脑”的功能进行设计,研制人员充分利用了数控系统实现复杂设计要求的优势。在施磊、邴连喜、刘亚君的带领下,团队成员设计的起动闭环技术、高空小表速加力接通控制以及数控系统总体技术状态都取得了较好的成绩。

    实际上我们的航发生产水平并不低,我们国家研究航发的时间高达40多年,而且期间还获得了欧美国家的生产图纸,但是最致命的伤在于材料。我们的冶炼工业太差,导致材料从刚性到使用寿命上都大大落后于欧美日本。

    先看增推,增推主要有两种途径,一是高压比,涡扇10之所以迁延日久,很大程度上是受制于高增压比带来的一系列问题,尤其是喘振,提高增压比最直接的手段就是提高压气机转速,但一味提高转速不可取,当压气机的转速过快,就会在转子叶片的叶背处产生气流分离,当气流分离严重时,转子将失去压缩能力,即无法将气流压向后方,而压气机中的气压都是后面级高于前面级,无法将气流压向后方,就意味着后面的高压气体将倒流到前面,这就是喘振,它发生时,气流会沿压气机轴向发生低频率大振幅的气流震荡,这种震荡能量巨大,会使压气机的叶片产生强烈的震动,使叶片在短时间内发生严重损坏甚至断裂。且压气机一出现问题,飞机有极大可能会停车迫降,迫降的成功率是多少,大家都心知肚眀,另一方面,总压比一旦超过30,难度会呈指数级增加,进一步提高总压比有些得不偿失,涡扇10的压比已经达到了很高水平,在这方面留给涡扇15的空间不大。

      另一个区别是中国的军用发动机项目对该国生产战机的能力具有积极影响,可使之自主生产五代机,只需达到美国上世纪九十年代的技术水平(类似于F-22战机上使用的普惠F119发动机)。如果期望再低些,实现能够量产性能的稳定,水平达到上世纪八十年代水平的普惠F100或通用的F110,就能够使中国大规模自主生产歼-10、歼-11和歼-15等战机,这将是重大的战略升级。

      动力所第六研究室的栾东、李春光、荣莉是发动机控制系统的行家里手,也是团队的中坚力量。在面对突发问题时他们沉着冷静,利用过硬的技术和丰富的经验,带领和指导团队成员集智攻关,使一个个难题迎刃而解。作为集团一级技术专家的荣莉,带领成员攻坚克难,在工作中不仅严于律己、刻苦钻研、事事率先垂范,更积极做好传帮带工作。

    以我们歼20的国产发动机为例,歼20太行版的发动机使用寿命是800小时,而俄罗斯进口版本的发动机寿命则是1500小时,这还是建立在发动机不匹配的情况下,俄版设计的寿命是3000小时;而美国配给f22的发动机使用寿命是8400小时;法国阵风战机的发动机寿命也有7000多小时;德国给台风战机配的发动机更是8500小时。这不是因为我们航发设计不好,就是因为材料不行。

    增推的另一个途径是提高涡轮前温度,较高的涡轮前温度,可以提高不加力推力,这对于超音速巡航有直接作用,还可以提高燃烧效率,降低油耗,可缓解小涵道比带来的巡航油耗高的问题。但一味提高涡轮前温度,将对发动机热端部件的寿命造成影响,缩短翻修间隔时间,早期涡扇15的大修间隔可能比较难看。现今西方国家使用的耐高温材料为镍基耐高温合金,而中国另辟蹊径,为涡扇15研制出的新型高温高性能铌钛铝合金,能承受1600-1800摄氏度度的高温,由于铌钛铝合金的密度大约只有镍基合金的一半,使用它制造发动机高温部件,可以大大减轻发动机的重量,从而极大提高了发动机的推重比。

      对于军用飞机来说,这是非常关键的,需要细致的努力提高性能。其他因素可能进行补偿,例如:发动机的维修和寿命限制可以通过购买更多的发动机来弥补。对于一个发展中国家来说,这非常实用,但不适用于充满竞争发达市场的民用发动机。

      经过近10年的戮力拼搏,经历了方案设计、产品设计、数值仿真、台架试车、飞行试验和技术鉴定的六个阶段,某型发动机数字控制系统完成了从暴露问题到完善设计直至试验验证的多次迭代。这是一支目标清晰、分工明确、团结互爱的团队,是一支敢拼、敢做、甘于平淡、善于创新、为梦想不懈追求的优秀团队。你可能不会想到,这个打造了发动机“最强大脑”的团队中“80后”占了一大半。在10年的时间里,“80后”们陆续结婚生子,身份和角色的变化带来了更多的牺牲:李利新婚不久就奔赴外场,高原、阎良都有他的足迹;李昌红孩子体质差、有哮喘,经常生病住院,作为母亲却因为出差和加班不能陪伴在生病的孩子身边;柳阳的父亲身患恶疾,她却无暇在身边照料,远赴离家千里的高原,参加发动机试验;赵明阳顾不上刚刚出生的女儿,连续参加调试多日,保证了新机顺利出厂……每一个团队成员都有类似的故事,只要有发动机出现的地方,就有他们忙碌的身影。外场保障、长试考核、排故攻关、小批交付常常是披星戴月,连续奋战。发动机内外场累计试车试飞数千小时,团队人员精心地伴随发动机度过每分每秒。

    在这里我们不得不检讨一下我们的整体发展思想,都是过分追求噱头,好大喜功,喜欢去做那种看起来很花哨的东西,形式主义面子工程,却不去基础行业做努力,岂不闻打铁还得自身硬,这种思想直接造成在军工领域成了短板,没有好材料,根本造不了好产品。

    至于减重,除上述的铌钛铝以外,继承自涡扇10的高低压转子对转结构,也减轻了传递到机匣的载荷,使其能做得更轻。

      考虑到这些,如果国产发动机难以迅速达到CMF56或新型Leap-X发动机的性能和效率,中国国内航空公司的CEO们可能会支持使用外国生产的发动机。另一方面,北京一直希望商飞能够成为世界级的支线客机和大型客机生产商。

      型号成功我成才!伴随着“最强大脑”的研制,某型发动机数控系统项目团队青年人已经成长为控制系统设计技术骨干,而倾尽他们十年的青春和汗水的“最强大脑”也成为我国自主研制航空发动机征程上的里程碑。(来源:中国航空报)

    世界第四到第五,保守估计落后英美将近20年,但是雄心很大,目前全球唯一的全系列航发在研的国家。

    目前世界航发领域,美英航发第一集团地位难以撼动,美国普惠(PW:普拉特·惠特尼)、通用(GE:通用电气)和英国的罗罗(RR:罗尔斯·罗伊斯,又名劳斯莱斯)牢牢占据航发三甲的位置,难以撼动。同时这三家公司,加上由通用法国斯玛奈克出资组成的CFMI公司,罗罗+普惠+德国日本企业出资组成的IAE(国际航发公司),瓜分了世界民用航空发动机领域95%的市场。

    第一排:通用电气、CFM公司、IAE公司。第二排:罗罗、普惠

    军用航发领域,普惠公司在F-22的F119-PW-100发动机以及F-35的F135系列发动机(注:罗罗在F135发动机项目占40%)是目前军用大推力发动机的王者。罗尔斯·罗伊斯的EJ200发动机也是属于中等推力的第四代航空发动机水平,通用公司在军用航发领域稍微滞后,其最出色的作品是超级大黄蜂的F414-GE-400发动机,同样是推比10一级的中等推力航空发动机。目前航发领域,技术水平最高的属F-35的F135发动机,其不仅仅是20吨的推力,更重要的是设计和制造工艺集合了普惠和罗罗的精华于一身,例如整体式叶盘、不再需要定期检测和使用寿命的健康管理系统,还有模块化设计,例如最近普惠就宣布可以在生产中更换三个模块将推力释放到21吨级,并且省5%的油。

    而在研项目上,罗罗通过兼并美国艾利逊发动机公司,组建罗罗北美公司,参与美国军用航空发动机研发,在美国空军实验室进行的代号为AETD的第六代航空发动机核心机技术研究中,通用和罗罗北美公司一起为一组,跟普惠进行竞争。第六代航空发动机,自适应可变循环发动机示意图。


    而在第二集团中,俄罗斯目前遥遥领先,其在去年年底,终于推出了自己的第四代大推力航空发动机产品30(izdeliye 30)发动机,这款大推力航空里发动机已经在苏-57上进行成功试飞。根据俄罗斯礼炮发动机工厂的介绍,该发动机巡航推力为11吨,加力最大推力18吨,压缩比为6.7,空气流量为21-23KG/S。涡轮前的气温达到1950-2100K水平(F-22的F119发动机涡轮前温度为1970K,F-35的F135发动机涡轮前温度为2250K)。也可以说是达到了第四代航发的水准,成为第二个推出第四代大推力航空发动机的国家。产品30发动机


    而相比较之下,法国是我们唯一可以对付的对手,虽然法国在民用航空发动机以及直升机的涡轴发动机方面优势非常明显,但是法国的军用航空发动机其实并不怎么样。法国当年与美国达成开放民用航空市场等协议,斯玛奈克公司跟通用电气公司出资组建GFM公司的时候,顺便获得了CFM-56的核心机技术,以此进行开发出M88发动机,但是M88发动机性能指标并不比同样核心机技术的F404发动机强多少,只不过整体更小更轻,顺便推力更小,为此法国现在是挤破脑汁想办法给M88增推,以平衡阵风升级后,体重增加带来的负面效果。M88发动机


    而相比较下,我们当年通过偷偷拆发动机,偷偷借鉴CFM56核心机的结构,然后开始研制自己的第三代大推力航空发动机涡扇-10“太行”发动机,期间过程可以说是历经千辛万苦,九九八十一难,到现在终于实现了14吨最大推力,西方国家推比8一级,FADEC全权数字控制的太行B发动机(FWS-10B),跟欧美对比的话,相当于美国90年代中期的IPE92和2004年的F110-GE-132之间的水平,考虑到寿命方面跟其实在还是比不过,所以打折扣,20年差距还是有的。

    从横向角度来讲,我们从90年代时期,撑死相当于西方国家60年代的航空发动机水平(斯贝MK202就是罗·罗在60年代中期研制的,而我们仿制的秦岭在90年代技术还远远达不到成熟)到现在缩短到20年,期间缩短的10年差距,已经是相当了不起了和辛苦了。


    但是值得注意的是,我们发展航发的投入和决心,是当今世界最大的,可以说是当今世界上,唯一一个从大涵道比发动机、大推力航空发动机、中等推力发动机、小型航空发动机,全方位覆盖进行研发的国家。美国在研的大多都是民用发动机,但是军用航发美国把研究重点放在下一代上面。


    而在未来,我们研制的重点,无疑是在涡扇-15“峨眉”和涡扇-17“岷山”之上,峨眉是属于第四代大推项目,为歼-20所配套,是国家的重中之重,计划是在2020年给歼-20装上,从2017年的央视纪录片《大国工匠》中公开曝光涡扇-15的消息来看,该发动机目前已经进入最后的冲刺阶段。

    《大国工匠》中公开披露的涡扇-15。

    用去年珠海航展中国航发同志的话说“歼10B的精彩表现已经说明我们发动机的水平了。”

    歼-10B矢量推力试验机使用的是带矢量喷口的“太行”涡扇-10发动机,在歼-10这种单发战机使用,说明发动机的可靠性已经得到肯定,矢量喷口,则更上一个台阶,说明耐高温动作机构也经受住了考验。全世界能自主研发使用大推力涡扇发动机的最多4个国家,美国,俄罗斯,英国和我国。不谦虚的说法,加入了世界最高水平行列,咱们采用谦虚一点的说法比较稳妥,距离世界一流还需继续努力。

    我国航空发动机最近20年取得了非常大的进展,涡扇-10,涡扇-20,涡轴-9,涡轴-10,涡轴-16等新一代发动机终于追上了世界先进水平,发动机种类比较齐全,上世纪90年代还在仿制涡喷发动机,歼-10差点儿还得用涡喷发动机凑合一阵儿,好在历史机遇难得,引进了俄罗斯苏-27战机及配套等AL-31大推力涡扇发动机,为涡扇-10的成熟赢得了时间,而AL-31发动机也为涡扇-10带来了一些先进技术,俄发有其优点,也有其缺点,比如寿命短,润滑系统有缺陷等,我国并未引进俄发生产线,而是继续研发涡扇-10,终于得到了比俄发推力更大,可靠性更高,寿命更长的产品,下一步将研制15吨级的涡扇-15,进一步逼近世界最高水平。

    航空发动机果然是工业皇冠上的宝石,采访中国航发,看到航空发动机对所需要的材料,加工工艺的严苛要求,我国已经掌握了第四代单晶叶片,空腔结构工艺,粉末冶金等技术的发展,也为生产高水平的航空发动机提供了基础,这也是国家连续多年大力投入带来的成果。

    在去年珠海航展上,我们还看到中国航空发动机集团公开了AEF-3500大推力民用大涵道比发动机,其推力达35吨,与英国罗尔斯罗伊斯公司的遄达1000类似,遄达1000是用于波音787的动力,是我国用于CR-929大型客机的发动机,民用客机发动机对可靠性,油耗,环保要求更高,我国研制CJ-1000,AEF-3500等民用航发,说明我国航空发动机将在军品基础上更进一步,虽然研发之路非常艰难,但这么多年的实践证明,中国航空发动机产业一定会取得更大成绩。N

    在航空发动机领域,我们目前是处于一种比上不足,比下有余的地位,为什么这么说?因为全世界能玩转(自主研发)航空发动机(不仅仅限于军用领域)的国家没有几个,除了五常(美、俄、中、英、法)之外,还可以加上一个乌克兰,至于剩下的国家基本上就可以不看了!

    而在这五个国家中,美国和英国航空发动机技术不管是在军用还是民用,都是顶级的,其次是俄罗斯,中国和法国,俄罗斯不用说,发动机技在目前仍然是甩我们几条街的,我们唯一能比一比的就是法国了,因为法国虽然造飞机厉害,但是航发水平也就一般般,目前最好的M88发动机还是跟美国一起弄的,所以,五常里面,我们和法国之间的航发水平应该不相上下,远远落后于其他三个国家!至于乌克兰,由于在前苏联时期的分工不同,马达西奇公司在民用大涵道比发动机和舰用燃气轮机上的研发能力不错,但是并不具备小涵道比大推力军用发动机的研发能力!

    美国有通用电气(GE)和普惠(PW),英国的话就是罗罗,即劳斯莱斯,有汽车和飞机两个业务的,虽然罗罗在航发上偏向于民用大飞机方面,但是并不代表人家没能力搞军用,所以,美国和英国的这三家公司就代表着目前人类航发技术的巅峰!像F22上面的F119和F-35上面的F135发动机都是美国普惠公司的,其中F-135的则是目前军用大推力航发中最先进的,单台加推力时就在18~19吨左右(推重比达到11.46,唯一超过10的),而最新的增推型据说最大加推力已经超过20吨!

    至于俄罗斯,最主要的两家航发公司是礼炮公司(即莫斯科礼炮航空发动机联合体公司)以及留里卡-土星航空发动机联合体公司(是土星科学生产联合公司和留里卡设计局的结合体),不过感觉毛子现在基本上都是吃前苏联的老本,发动机就是在前级型的基础上改改改,其中礼炮公司的航发代表是AL31F系列和99M系列发动机,而留里卡-土星联合体生产的则是117S以及AL-37FU发动机。总之,我们的航发技术现在还处于补课阶段,距离世界顶级的差距还太大,毕竟西方在航发领域的起步时间是20世纪初期,而我们则是要到上个世纪60年代,起步就有着半个世纪的差距,虽然中途有着弯道超车,但是目前来看,在航发领域我们跟世界顶级起码有着25年左右的技术差距!

    总的来说,中国的航空发动机目前距离世界先进水平还有很长一段距离要走,在军用发动机领域,中国还有涡扇10“太行”系列等大推力发动机,达到堪用的水平,而在民用航空发动机领域,差距更加大,至今没有一款可以装机的高涵道比涡扇发动机,就连C919客机的发动机也是使用的CFM的LEAP-1C。

    在军用航空发动机领域,美国的技术最为领先,准确的说是美国的通用和普惠公司技术最为强大,现在美军最先进的F-22和F-35的大推力发动机均是出自普惠之手,F-22的F119发动机是第一型推重比达到10的大推力涡扇发动机,F-35的F-135则是战斗机发动机的王者,推力达到21吨,目前没有任何实际装备战斗机的加力涡扇发动机能够企及,不仅零件减少15%,而且寿命达到8000小时,是太行发动机的4倍以上。

    而通用在战斗机领域被普惠压着,只好在军用运输机、加油机、预警机等特种飞机上发力,目前美军大飞机平台大多使用的通用的高涵道比大推力发动机,推力涵盖了12吨到50吨,可以说美军的大飞机从来都不缺动力,也没有“心脏病”的。

    C-5战略运输机,使用4台通用19吨级TF39-GE-1C非加力涡扇发动机

    而接下来就是英国,准确的是英国的罗尔斯·罗伊斯公司,罗罗公司目前是全球第二大军用发动机和第二大民用发动机制造商,和分别次于普惠和通用。在军用领域,台风战斗机使用的EJ200先进中等推力发动机就是罗罗主导的,推重比达到10,F-35战机中的升力风扇由罗·罗公司提供,而在民用领域罗·罗公司几乎与通用相抗衡,目前波音787、空客A350等最新一代客机均采用罗·罗公司的发动机。

    罗罗的瑞达1000发动机

    接下来就是俄罗斯,中国航空发动机工业就是在俄罗斯的帮助之下建立的。俄罗斯继承大部分苏联的航空实力,即使其经济江河日下,但是航空发动机的实力还是不容低估的,就拿其为苏57配套的“产品30”发动机来说,其对标的美国的F-119发动机,该发动机巡航推力为11吨,加力最大推力18吨,大于F119小于F135,而且已经装机试飞了。涡前温度最大2100K,推重比超过10,是继美国后第二研制出第四代航发的国家。

    在图-160战略轰炸机上还装备有夫NK-321加力涡扇发动机,单台最大推力137.3千牛,加力推力245千牛,为军用涡扇发动机之最。

    中国和法国则是互有优势,法国在民用航空发动机领域有CFM(和通用合资)公司打底,CF56是全球销量最多的航空发动机,连太行的核心机也是仿制其而来,C919的发动机也是使用CFM的,中国连个成品都没有,比不了。而在军用发动机领域,中国在大推力涡扇发动机领域略胜法国,而法国在中等推力发动机则是有优势,法国目前还没有太行WS-10发动机12吨-14吨推力范围内的发动机,而且也没有预研类似WS-1518吨级四代航发的计划传出,估计是要联合欧洲国家一起搞了。

    阵风上的M88发动机也不是中国WS-13可以类比的

    你退休多少年了?拿历史当新闻?去年6月16日,成飞集团宣布涡扇-15发动机量产,7月16日刘大响院士宣布峨眉涡扇-15小喊道发动机在役,我国涡扇-15有三款,15.5、用于J-10改,18.2吨是J-20标配,24吨,就是为了它耽误J-20的量产,为了单发J-20上航母,我国涡扇-20大函道比发动机2017年服役,各项指标都超过俄罗斯的D-30K,2018年重庆天骄-马达稀奇航空发动机集团于去年航展已经推出D-18TWS,,A-222-25WS,,TV3-117VMA-SBMV窝轴发动机,,Al-450S系列涡桨发动机,在六代发动机研发上中国已经弯道超车无论是爆震发动机,还是三函道自适应变循环发动机,以及双布雷顿核能循环涡扇发动机都已试飞成功,35马赫激波风洞已经建成,证明六代验证机已经进入倒计时试生产阶段

    航空发动机,是飞机的心脏。现代的航空发动机以其高度的复杂性和精密性以及高门槛,被誉为“工业之花”。它的研发需要大量资金投入,更是需要多门顶尖学科参与和长期的数据积累。能独立研制现代航空发动机的国家,用不了一只手就能数得过来。

    对于中国的航空发动机,网上常有两种声音。一种是认为中国很落后,没希望;一种是吹捧中国航发已经跻身世界一流水平。其实,我认为两种说法都不准确。

    世界上能够制造航空发动机的国家并不多,能独立制造的更少,今天来盘点分析一下这些国家的研发实力水平和层次,有助于了解咱们在世界上的位置。

    第一层次:美国。这是毫无争议的,世界三大航空发动机制造商,就有两家在美国,如通用和普惠。这两家随便拉出一家,也能打遍天下无敌手。美国最顶尖的航空发动机,一个是为F-22A研制的双转子小涵道比加力涡扇发动机F119;一个是为F35研制的加力涡扇发动机F135。最重要的是,美国没有停下来等你,它还在进一步预研下一代航发,如果成功,将会进一步拉大对其他国家的领先优势。

    第二层次:英法俄乌。它们的航发研制,都有很高的水准。这里又以英国航发水平最高,它的罗罗可是世界三大顶尖航空发动机巨头之一;法国的次之,但也能搞出个M88发动机来;俄罗斯继承了前苏联的庞大技术底子,但俄乌分家,带走了部分关键技术,虽然现在还能维持它的航发强国地位,但是一旦老本动光了,至于以后,难说。乌克兰幸运地继承了前苏联的很多先进技术,特别是航空发动机领域,所以它的航发水准也能跻身第二层次。

    第三层次:中国。中国的航空发动机,从苏联时代的援助开始到现在,虽然走得比较坎坷,但是一直在努力,一直在进步。进入新时期,国家更是投入了巨额资金和人力,造出了虽不先进但却是独立完成的WS10以及相对先进但还没有正式亮相的WS15。中国的航发,起步晚起点低,但进步速度在世界上是最快的,能够独立研发生产航空发动机就是明证。今后随着国家更多的投入和更多更年轻的人才进入研发领域,中国的航发研制之路:潜力巨大。

    第四层次:德国和日本。它们都算得上是制造业强国,无奈它们都是二战的战败国。战后都受到了各种限制,关键技术不允许它们发展,这使得德日在它们的工业体系中都有先天性的缺失。比如,给它们最先进的航空发动机图纸,两家都能给你造出来。知道怎么造,可是为什么要那样造,它们就不知道了。这是无法以短时间的努力研发来弥补的。在这里说句题外话,德国很本分,日本就一直在搞小动作。

    第五层次:如印度和韩国。它们的水平等于刚刚摸到制造航空发动机的门槛,能独立造出航空发动机的部件,却不能完整造出来。比如印度,它在国人的眼里,一直都是非常非常自信,在研制之初总是满怀自豪和激情,可是它落后的工业体系却总是让它的研发进度陷入泥潭,它的卡佛里涡扇发动机一搞就是25年,到最后还是无疾而终。

    综上所述,中国的排名总体在第三层次。但是如果非要从独立研制军用大推力航发算的话,世界上只有美俄中三个国家有这个能力,中国排名仅在美俄之后。

    这个问题过于笼统,不同种类的发动机不能一概而论,而中国在不同种类航空发动机领域的技术积累差异也很大。

    澳门金莎娱乐手机版,在活塞发动机领域,中国的技术积累并不深厚。除初教-6采用的活塞-6以外,中国根本没有大规模生产的航空活塞发动机。历史上中国曾经研制过活塞-7和活塞-8两种活塞发动机,但这两型发动机均基于苏制ASh-82系列,不但技术老旧而且自主研发色彩并不浓厚。虽然目前活塞式发动机已经不是航空发动机的主流,但缺乏在该领域的技术积累仍造成了中国航空发动机技术结构的不完整。

    涡桨和涡轴发动机是另一个非常显著的短板。涡桨和涡轴发动机在结构和原理上非常接近(可以认为涡桨发动机换个螺旋桨传动方向就是涡轴发动机),因而两者只要其中一者落后另一者也必然落后。中国实现量产的涡桨发动机中没有独立研制核心机的型号,其中涡桨-5、涡桨-6为仿制苏式发动机的产品,涡桨-9为使用涡轴-8核心机发展而来,而涡轴-6、涡轴-8均为法国发动机的授权生产型号。目前,独立研发的1000千瓦级的涡轴-9已经批量装机,功率更大的涡轴-10也在稳步发展,另外还在设计5000千瓦级别的新型核心机,未来可以该核心机为基础设计新型涡桨和涡轴发动机,但尚需时日才能取得成果。

    相比之下,中国的涡喷发动机具有较高的水平。中国通过仿制生产涡喷-5、涡喷-6、涡喷-7、涡喷-8、涡喷-13等型号积累了较强的涡喷发动机技术基础,而仿制J69的涡喷-11、J85的涡喷-10/12则让中国航空发动机工业了解了美制涡喷发动机的设计特点。从涡喷-14由问题重重到能够装机使用的过程来看,中国独立研制性能优秀的涡喷发动机已经没有技术障碍,而涡喷-15的仿制则让中国积累了大推力涡喷发动机的技术,由此来看中国在涡喷发动机领域技术水平不低。

    在普遍评价不高的涡扇发动机领域,中国的水平其实并不算落后。上世纪70年代末到80年代初的涡扇-6的研制,证明了中国当时已经初步具备了大推力涡扇发动机的设计和制造能力。而通过对美、俄先进涡扇发动机的学习和了解,中国已经掌握了大推力和中推力涡扇发动机的设计制造技术(包括最关键觉得核心机部分)。目前中国在推重比7一级的大推力涡扇发动机方面已经能够实现批产和装机,整体水平与美、俄接近;推重比10一级的大推力涡扇发动机虽然尚未研制成功,但发展相对稳健(实际上已经研发除推重比10级别大推力涡扇发动机的国家也只有美国和英国)。中国在涡扇发动机领域真正的问题在于缺乏大涵道比涡扇发动机的技术积累,而这一领域属于与小涵道比涡扇发动机截然不同的技术领域,在这一方面中国所需绝不是一日之功。

    冲压发动机技术是中国较为领先的技术领域。中国的亚燃和超燃冲压发动机都在国际上处于领先水平,而且技术不局限于技术研究和试验领域。在从反舰导弹到乘波体飞行器的多个航空器动力领域,国产冲压发动机已经实现了成体系发展和大范围、批量装备,具有这种能力的国家少之又少。

    中国的航空发动机从上世纪50年代开始仿制涡轮喷气发动机,掌握了制造技术。60年代开始“研究制造”涡扇六发动机。其实就是拼凑,按照已有的发动机部件进行测绘仿制,再组合起来。而且一开始就是10几吨的大推力发动机。涡扇十太行就是涡扇六的延续。不仅是个头大小、性能指标,还有研制方法如出一辙。涡扇10 是抄袭的CFM56核心机加上涡扇六的风扇。所以中国航空发动机很奇葩,直接研制了大推力发动机,没有中小型发动机,是一个“大头儿子”。

    原来搞过一个基于涡喷的中推力核心机,为了涡扇10下马让路。现在还在集中开发核心技术。但是成效不显著,有不可克服的障碍。所以进口了苏-35战斗机。给发动机研制助力。当年就是借助AL-31助力才有了太行。

    中国的发动机还在蹒跚学步,要有个学步车扶着才能走下去。

    中国现在航空发动机还是较为落后。

    第一,虽然有一定的航空工业基础,有能力自行设计和制造达到世界先进水平的航空发动机。但是设计经验严重不足,完全自行设计的,已经列装服役的很少,“ws10,ws15,wz9,wj6c....”数量很少,技术积淀浅薄。

    第二,中国刚刚才成立中航发公司,将其从中航集团独立出来,走向企业化管理。而欧洲的罗罗,劳斯莱斯,美国的通用,普惠已经成立了几十年,在管理方面也有着更丰富的经验。

    第三,中国航空发动机的基础科学研究还较为薄弱,211学校中,航空发动机研究较有实力,有技术积淀的只有南航,北航,西工大三家。复旦,清华等学校才刚刚涉足航空发动机领域,起码要十几年的积累才能赶上。有能力参与研究的高校少,是第三个劣势。

    第四,在航空发动机领域我们也有我们的优势,那就是有巨大的消费市场,有充足的订单,这样就可以不断地进行技术迭代。在独立自主研制两三代后,中国在此一类发动机达到世界领先水平压力不算是特别大。(比如ws15)

    总的来说,中国与国外最先进航发还有三十年左右差距。但这也不意味着我们需要再花五六十年才能追上,随着中国制造2025的实现,中国的材料,制造工艺会上一个大台阶。到时候航空发动机在这个良好的平台下会有一个较快的发展。

    我个人对中国航空发动机的发展还是较有信心的,或许二三十年后,中国的航发就能进入世界第一流梯队了。

    目前我国航空发动机仍处于世界三流水平,远远落后与美英俄法等国,与世界最先进的水平还有起码30年的差距!

    航空发动机被称为工业上的皇冠,由此可见其研制难度。举个例子,航空发动机工作时产生的高温可达1700多度,绝大多数材料都耐不住这么高的温度,而且航发不像导弹发动机那样只使用几分钟,航发的使用寿命要达到上千小时才算合格。所以材料这方面就可以让世界绝大多数国家望而却步,这也是为什么能制造航发的国家这么少的原因之一

    目前世界上最先进的航空发动机技术都被英美两国掌握,美国的GE、普惠和英国的罗罗三家公司掌握着航空发动机最顶尖的技术。美军的F-22战机就是采用的普惠公司的F119发动机,从而能实现战机的超音速巡航。 目前世界英美两国的航发水平当之无愧的排在第一位,法国和俄罗斯排在第二位,我国只能排第三位。

    拿我国目前装备得最多的航发WS-10为例,该型发动机是以美国的F110为指标设计的,这款发动机美国早在上个世纪六七十年代就已经的大量的在F-16、F-15战斗机上使用。而WS-10目前仍未大规模装备,因为技术上还不够成熟,所以我国仍在大量进口俄制发动机。

    所以航空发动机是制约着我国空军战力的一个去重要因素。以我国的J-20战机为例,歼-20在早期发动机远远落后于F-22装备的F119,无法进行超音速巡航,而超音速巡航是四代机的一个重要标准。所以只能在气动布局上做文章。如若歼-20能装上两台类似于F-119那样的发动机,就完全和F-22平分秋色甚至更胜一筹,所以要想提高J-20战力,改进发动机是必不可缺的。

    而目前我国已经能研制出WS-15“峨眉”这样的小涵道比推力矢量涡扇发动机,并且央视也透露过J-20已经装备WS-15,可以说J-20的心脏病得到了解决。但并不意味着WS-15能和美国的发动机相媲美,因为它们的发动机是经过无数次实际验证过的而且还在不断的改进,所以我们还得努力。

    要想在战时不被人卡脖子,自己就要努力发展。航空发动机这项顶尖技术不是一蹴而就的,而是慢慢发展而来的,英美航发先进的原因是因为它们已经有了上百年的历史,中间也遇到过无数次挫折。所以我国的航空发动机也将慢慢的进行验证,慢慢的积累经验,不断的改进,才能更好地为我们的战鹰插上腾飞的翅膀!

    另外,歼20巨大进气道的迎风面积和超长的机身,使得涡扇15可以比F119大一圈空气流量,多几级压气机,虽然增加了些阻力和重量,但收获更大,使涡扇15在总体落后的情况下,各顶指标与F119持平。

      研发和维修挑战

    相信有了太行的工程经验,WS15会非常顺利,我们期待着完全状态的歼20早日放飞蓝天。

      军用涡扇发动机的研发必须在没有外国帮助的情况下独立进行,特别是这对一个刚刚涉足该领域的国家而言(至少是在现今的商用领域)。相比之下,在民用发动机方面,低压部件能够从合资企业及外国工业商提供的子模块中有所收获。而在军事领域,这些几乎是不可能的事情。

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