航空发动机发展的瓶颈

中国航空发动机发展的瓶颈

发表日期：2012-11-3 16:32:03

航空发动机一直就是中国的软肋。

从周恩来总理在世时评论中国飞机的“心脏病”开始，到现在50多年了。中国的发动机依然是兵器工业最大的软肋。

不仅仅是你提到的歼击机和大运的涡扇发动机，就是直升飞机的涡轴发动机，中型运输机的涡浆发动机，大型舰船的燃气轮机，中小型舰船和坦克的柴油发动机……无一例外，都是中国的软肋。航空发动机，更是软肋中的软肋。

与美国至少差距30年，什么意思，差一代到一代半吧。这个是事实，没有争议的。

但是另外两个问题就有争议了。一个是这样落后的原因是什么。另一个是，我们究竟什么时候能赶上去。其实这两个问题有内在关系的，搞清楚原因是什么，就更好判断什么时候赶上去。简要提供一些个人的看法，不一定正确。

落后的原因

一：底子太差

新中国建国时，工业基础太差。别说航空发动机，像样的工具钢都没有。要不是朝鲜战争，中国人用大量年轻士兵的无价鲜血去消耗美国的廉价钢铁，换来苏联人把涡轮喷射发动机的制造技术给我们，中国是不可能在1957年就能生产涡喷-5发动机的。

二：航空发动机工业的涉及面太广

虽然同样底子差，同样有文革的挫折，同样有改革开放的机遇，为什么航空发动机就是赶不上来？

对比之下，中国造电冰箱、电视，甚至造手机、雷达、火箭、飞船都慢慢赶上来了：洛阳光电展上曝光的歼击机最新航电系统直追F22，美国人看了也吃一惊;中国空空导弹专家悠然的说，我们距离美国人，也就10年吧，一脸的骄傲自满;美国官方认为，中国的空警2000，在技术体制先进性上超过了美国现有装备一代。真的，兵器上，我们很多东西距离美国的差距就是10年。什么意思，就是至少没有代差。

而航空发动机呢，差一代到一代半。原因在于，航空发动机工业涉及的面太

广了。

设计

当年苏联人先后给了中国涡喷-5（用于歼5）和涡喷-6（用于歼6）、涡喷7（用于歼7）的图纸、技术工艺资料和样机，但是有两样东西我们没有得到。

一个是设计原理，就是这个发动机为什么要这么做，它的设计原理是什么，它的流体力学模型是什么？

另一个是设计实验数据，这个弯管为什么要用这种材料，别的材料配方行不行？弯75度，延长8CM，那么弯74度行不行？延长7.9CM行不行？正向偏差和负向偏差的后果究竟是什么，这个设计为什么就是最优的，最优设计中的安全裕度是多少？

没有这些东西，中国人在工厂里照猫画虎造出了涡喷5/6。有人就据此评论说，50年代，中国和美国人的差距也就是半代到一代怎么现在反而大了呢？包括你看到那篇文章，高歌说60年代我们和苏联差10年。呵呵，笑话。能造出来，并不代表能设计这样的发动机了，你的制造能力也许和人家差半代。你的设计能力差多少？不知道，因为你是零，没法比。

没有设计能力，别说设计新发动机你还是不会，就是对现有发动机改一改，你都不知道怎么改。中国原来仿造了那么多航空发动机，想提高性能，大多只能吃安全强度储备和寿命储备，是以牺牲可靠性和安全为代价的。而国外，在已有发动机整个结构不变的情况下,只做一些局部的小改进,就可以使发动机的性能有较大幅度的提高,5-10年下来提高到原型机的120%是很正常的，而且不影响寿命和强度。

没有设计能力，别说改，就是发挥现有能力都不知道如何下手。中国的歼6发动机涡喷6，全寿命只有100小时,被美国人讥笑为“一次性发动机”(同期美国人是1000-1500小时)同样的涡喷6,美国人拿到手，分析一下，重新装配，寿命高了一倍，高手啊。

材料和工艺

航空发动机的材料，上千种之多，从钢、合金钢、铝合金到钛合金、陶瓷、单晶高温合金……

生产这些材料，需要工艺。比如高温合金吧，定向凝固、单晶生长、粉末冶

金、机械合金化、陶瓷型芯、陶瓷过滤、等温锻造，工艺多了。现在美国人第四代单晶合金出来了中国第二代还很少呢，30年的差距都是少说。

材料出来了，加工这些材料，也需要工艺。

比如发动机的叶片，最高级的要用采用：定向凝固无余量精铸复合冷却空心涡轮叶片——好难念的名字！相信我，那玩意的工艺更难。美国的空心定向和单晶合金叶片的生产加工合格率70%~90%，中国也就是30%~40%, 有些型号甚至不到10%。工艺不过关啊。

再比如钛合金，世界上钛合金有钱随便买，很多国家买到加工不了.美国F-22飞机中尺寸最大的Ti6Al4V钛合金整体加强框,零件重量不足144 kg,而其毛坯模锻件重达2796 kg,材料利用率不到4.90%,数控加工周期长达半年以上。到现在，能完整加工钛合金的国家只有四个美俄日中。

再比如机床，目前，中国是世界第一机床消费大国和数控机床进口大国，而数控系统是数控机床的重要组成部分，其成本占机床总成本的30％~50％。而中国高档数控系统约70％的份额被海外数控公司所占有。去沈飞、黎明看看，多少机床是中国的，中国机床又有多少数控系统是中国的？

试验

前面的设计理论和生产工艺，都是需要大量的实验来验证的。因此需要大量的试验。比如前面谈到的空心涡轮叶片，中国虽然有这方面研究的基础,但缺乏项目应用的经验，制造出来发生断裂故障，反复试验后发现是因为叶片根部壁厚超差,气膜孔再铸层微裂纹及孔边锐角形成疲劳源等综合因素造成。改进后又经过5000多次冷热冲击循环试验,叶片完好无损。这才又通过大量考核试验,证明故障原因分析正确,排故措施有效，这才终于拿下这技术了。

所以，中国没有这些工业基础的时候，造飞机要等发动机，发动机要等设计，设计要等理论基础和试验数据，有了设计造发动机要等材料，材料要等工艺，工艺要等制造设备…..

要吃米，先种稻啊。

航空发动机是什么，这是对整个国家的工业基础的大考。别说中国了，你看德国和日本，二战前的发动机多牛。二战后美国人一限制，呵呵，到现在他们汽车发动机做的那么好，航空发动机就是不行，为什么，缺环节，已经不完整了。