观察人之行说|中国的航空发动机已经到了什么程度？
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中国的航空发动机性能到底怎么样呢？目前技术上已经达到了什么程度？下面 ， 我尝试来解答这些问题 。
航空发动机绝对属于高精尖产品 ， 技术垄断相当严重 ， 而且难以在短时间内有较大进步 ， 因为航空发动机牵涉的学科太多 ， 包括材料学、流体力学、电子设备等等数不胜数的学科 ， 而且因为水桶效应 ， 任何一个学科存在短板 ， 都会导致航空发动机水平受限 ， 可以说航空发动机的水平就是一个国家基础科学的水平 。
【观察人之行说|中国的航空发动机已经到了什么程度？】
战斗机需要先进的发动机
在全世界范畴内 ， 拥有独立研发、制造航空发动机的国家 ， 仅有美国、俄罗斯、英国、法国、中国等寥寥数个 。 准确说 ， 就是5个国家 。 印度和巴西也特别想搞出来 ， 但是根本没有这方面的工业基础 。 其中 ， 美国的技术占据超一流水准 ， 俄罗斯为准超一流 。 英国、法国 ， 为一流水准 。 那么 ， 我们中国的航空发动机质量大致到了什么程度呢？别急 ， 我稍后告诉你 。
能不能制造性能优异的航空发动机 ， 除了需要强大的学科水平 ， 还和一国之经济实力有关 ， 因为航空发动机需要大量的实验数据 ， 某航空发动机著名设计师说过 ， 航空发动机是试出来的 ， 这个实验不是一般的烧钱 ， 基本上这东西烧钱速度比你直接烧钱速度还快 ， 上试车架24小时不停跑那都小儿科 ， 飞鸟撞击试验撞一台废一台 。 再一个就是制造工艺 ， 尤其是大批量生产时的制造工艺 。 例如 ， 涡轮叶片焊接采用的都是线性摩擦焊 ， 通过高频率摩擦使材料局部融化融合再冷却 ， 牢固程度最高 ， 但是对精确度的要求也是最高 ， 这个技术连美国都是引进的！这些东西都是需要长期积累的 。
中国其实在很早的时候就开始了研制航空发动机 ， 1954年仿制的M-11型活塞航空发动机 ， 是新中国制造的第一台航空发动机 。 到了20世纪80年代 ， 中国开始研制新一代涡扇发动机——昆仑发动机 。 该发动机的研制周期长达18年 ， 试飞时间长达8年 ， 一直到2002年才初步设计定型 。 昆仑发动机的的研制成功 ， 标志着中国正式成为世界上第五个具有独立研制战机发动机能力的国家 。
昆仑发动机
研发过程是极其艰难的 ， 除了人才和技术的储备薄弱 ， 主要是研发经费的困难 。 中国在20世纪90年代 ， 年军费只有人民币660亿人民币 ， 这点钱只够勉强维系日常生活 ， 训练都不够用 ， 哪有多少余钱投入高精尖武器的研发？现在不一样了 ， 年军费增长很快 ， 去年是1700亿美金 。 手里有了钱 ， 就可以拿出来做更多的事情 。 在航空发动机研发这一块 ， 是我们技术攻关的重点 ， 每年都会投入巨资 。 这也让航空发动机的研发有了坚实的保障 。
这还是涡喷和涡扇发动机 。 涡喷和涡扇发展到今天 ， 已经非常成熟 ， 短期内中国都难以赶上和超越西方 。 目前来说 ， 截止2020年 ， 中国航空发动机的水平相当于西方20世纪八九十年代水平 。 而如今的发达国家已经开始研制下一代的爆震发动机 ， 且有重大突破 ， 但中国仍然还在研发涡喷和涡扇为主 。
下一代的爆震发动机非常厉害 ， 是最有潜力的全新革命性发动机 ， 利用燃料爆轰产生的爆轰波达到压缩作用 ， 每秒点火爆震100次以上 ， 推重比可达20 ， 具有结构简单、尺寸小、适用范围广、成本低等优点 。 传闻中说“曙光女神”上装的就是这种爆震发动机发动机 。 爆震发动机可用作大型战略飞机、远程战略无人机、高性能战略导弹的动力装置 ， 也可用作航天级轨道转移发动机、行星着陆发动机以及航天器姿态控制、卫星机动的动力装置等 ， 可谓空天通用 。 我国在2017年底刚刚弄出了简单的原理样机 ， 但投入实用还需要至少25年以上 。
脉冲爆震发动机的原理样机
以美军F-22A隐身战机所采用的F-119涡扇发动机为例 ， 它的6级压气机、2级涡轮全部采用带空心单晶叶片的整体叶盘 ， 3级风扇则全部采用宽弦叶片 ， 所以它的推重比达到10 ， 在迎风面积较小的情况下 ， 最大加力推力超过15吨 。 所以 ， 美军F-22A隐身战机能以1.7倍音速进行超音速巡航；而中俄的四代机歼-20、T-50只能暂时采用第三代涡扇发动机 ， 要等待第四代发动机研制成功 ， 飞机才能真正完成研制 。
航空发动机对整个航空工业起到决定性作用 ， 是保证国家安全、彰显强国地位的航空武器装备的“心脏” 。 目前 ， 全世界能造航空发动机的国家就是联合国安理会5个常任理事国 ， 中国虽然位列其中 ， 但整体制造水平相对落后 ， 目前暂时排名末位 。 不过 ， 我相信这个排名是暂时的 ， 因为中国人有冲劲和毅力 。
据统计 ， 全新研制一型跨代航空发动机 ， 需要二十几年的时间 ， 比全新研制同一代飞机时间要长一倍 ， 可以说是当今世界上最复杂、多学科集成的工程机械系统 ， 被誉为“现代工业皇冠顶上的明珠” 。 极大的技术难度也带来了巨额的投入资金需求 。 一台大中型先进发动机研制经费为20亿—30亿美元 ， 更先进的高达50亿美元以上 。
四川的发动机工厂
人们常说航空发动机研制周期长 ， 资金投入大 ， 是因为航空发动机不仅是设计制造出来的 ， 也是试验和试飞出来的 。 但是只有加强设计 ， 才能减少“试验—修改设计—再制造—再试验”的反复摸索过程 ， 设计能力落后是制约我国航空发动机发展的主要因素 ， 因而也拉长了研发周期 。 另外 ， 缺标准、缺积累 ， 也是一大短板 。 世界上先进的发动机制造商最核心的机密就是数百套的设计制造准则 ， 他们凭借多年研发制造经验 ， 积累出了一套标准体系 。 在这方面 ， 我们还有不小差距 ， 需要继续积累相关经验 。
目前 ， 中国致力于开发国产高性能航空发动机 ， 用于装备国产军用飞机的战略方向已经明晰 ， 这一战略选择包含着重大的航空技术挑战 ， 世界上仅有少数几家大公司真正掌握着这项技术 。 自2017年起 ， 中国航发在全集团实施“铸心”工程 ， 发奋要制造出航空动力“中国心” 。 让我们拭目以待吧！我也渴望我们国家早一点拥有爆震发动机！
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