加载中…重大：中国未来战机的发动机瓶颈有望突破在即
(2010-01-12 06:24:57)
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军事 |
我国空军装备的战斗机长期落后于世界各军事强国，在上世纪八十年代末，我军空军的歼击机主力机型是歼-六和歼-七，数量虽不少，达3000余架，但性能和战斗力实在难以满足打赢现代化战争的要求。
在此后的二十年时间里，我国致力于先进战机的研发与引进。首先是在九十年代进口了俄制的Su-27侧卫，有了真正意义上的三代战斗机，随后中国自主研制的枭龙、歼-10相继亮相，并已初步形成战斗力。中国空军的装备水平得以大幅度提高。
但是，就在枭龙、歼-10等相对先进的战斗机亮相的时候，人们也注意到：它们的核心部件——航空发动机还是使用着进口产品。比如歼-10，它采用大三角翼 加鸭翼布局，是一种单座单发的轻型三代战斗机，采用了很多国内的先进设计和自主研发的新技术，但它的发动机却是俄制的AL-31FN涡扇发动机。结合我国 自主研制武直十和干线大飞机时遇到的问题，不少朋友非常感慨：中国在什么时候才能真正解决航空发动机问题呢？这个问题解决不了，中国的航空工业和空军的装 备就无法独立自主，在处理各种问题时就很受掣肘，恐难以在短时间内完成现代化强军的建设目标。
这个论点击中了要害。航空发动机被喻为飞机的“心脏”，它直接影响着飞机的性能、可靠性和技术经济指标，没有性能先进而且可靠度高的航空发动机，要造三代 或四代先进战斗机简直就是天方夜谈。国产飞机的“心脏”不好，大家心里都清楚，它已成了新机型研发的瓶颈。就在近二十年来，中国军事科研部门和军工部门经 过不懈的努力，已经在这一领域取得了很大的进步，缩小了我国与世界先进国家在该领域内的差距，有了重要的阶段性成果。可以说，中国再往前迈一步就真正实现 突破了。
这个阶段性成果就是2005年年底设计定型的“太行”航空发动机。“太行”发动机属于第三代涡扇发动机，它的最大推力132KN，推比7.5，涡前温度 1747K，采用了涡轮粉末盘和单晶合金叶片，各项参数在三代涡喷发动机中属于比较先进的。太行发动机是中国参照了俄罗斯和美国的技术，并将它们有机的集 合起来形成的自主产品，它的问世说明中国在设计、试验、材料、加工、总装等方面取得了重大突破，已经初步具备自己生产航空发动机的能力了。
在发动机研制的六阶段中，太行已经完成了前四项，即突破单项关键技术、部件验证、核心机、验证机，目前型号研制的工作估计也基本完成，剩下的就是使用发展 了。首批歼-10之所以没有使用国产太行发动机，主要还是在稳定性、可靠性上存在顾虑——毕竟太行还是刚刚新研制出来的，不排除还存在某些隐患，而歼十采 用单发，如果在空中发动机出了问题，后果将很严重。前几天，我国的一架歼-10在训练飞行时就出现了发动机空中停车的情况，好在飞行员临危不惧，处置得 当，得以成功迫降，避免了坠机事故，并为技术人员提供了宝贵的实物及参数。
太行发动机历经18年的研究，才修成正果，时间是长了些，但中国通过它得到的太多了。有了太行这个平台，有了研制先进发动机的经验，中国以后的进展将大大 加快。有文章称：中国的第四代涡喷发动机可能在2012年问世，它的重推比将达到9-10，涡前温度将超过1800K，并将采用矢量喷管，性能将逼近美国 F-22采用的发动机。笔者觉得：这种说法从时间上看似乎还早了些，但推迟得可能有限，其他方面则很可能做到。倘若实现了这一步，中国在航空发动机方面与 美俄的差距将小于一代，国产先进战斗机就有了大量列装的可能。由于在发动机方面有了底气，在与俄谈判武器进口的时候，中国自然就硬气了，通过最近的一些事 情可以隐约看出中国在这方面的变化。
这意味着我国在航空发动机的自主研发进程中，步伐要大大加快。为什么敢得出这种论断呢？
一、我国经过长时间自主研发的摸索，在付出很大的代价，走了不少弯路后，认识到了发动机研究发展的规律，并已经把航空发动机作为一个相对独立的研究和制造 行业来重点发展。以往中国把航空发动机作为研制新飞机的从属工作，由军方提出新机型的技术要求，再根据该要求来进行发动机的研究。如上世纪六十年代开始研 制的涡扇-5（歼-八的要求）和七十年代开始的涡扇-6（已经流产的歼-九的要求），千辛万苦完成了核心机，由于性能改变、资金短缺等问题又下马了，殊为 可惜。
航空发动机虽然只是飞机的一个子系统，但它涉及的技术和学科相当多，几乎可以与整个航空器本身匹敌。发动机研制周期长，技术难度大，需要资金多，但研究成 功后的发动机经过型号研制可以与多种机型匹配，也能根据成型的东西适当改进达到升级的要求。所以，要形成成熟的航空产业，必须高度重视航空发动机并把它作 为单独的产业对待。
二、我国经过长期的研究和试验，在发动机领域有了一定的人才和技术储备。搞科学研究，归根结底是要有人才的。经过多年的积累，中国在航空发动机研究领域形 成了具有一定规模的人才梯队，目前挑大梁的多为上世纪八十年代大学毕业的中年科研人员，他们有才华、有经验、有精力，是自主研发的主力军。
再看技术储备：以往由于很多单项关键技术缺乏基础研究方面的成果，又遭到外国封锁无现实资料可寻，必须逐项进行技术攻关，浪费了很多时间。而现在中国也积累了大量的技术资料，基础研究进步也不小，加上对外交流方面的辅助，在单项技术上频频卡壳的情况将大为减少。
三、有了比较先进的实验设备和比较充裕的资金。航空发动机的研究，有很多是属于实验科学，它不能完全按理论推导来完成，要靠实验检验和分析。比如：涡扇叶片的根部裂纹的处理、喘振问题、加力燃烧室布局问题都得通过反复试验、经过测试分析来合理解决。
航空发动机，尤其是大推力发动机的研制，必须要有高空模拟试验台。我国曾经采用过飞行试验台（即在大型飞机上加装吊仓）作为其替代品，但其缺点是有些数据 无法精确获得。在上世纪九十年代后期，中国终于在四川建成了第一个高空试验台，那就是有着亚洲第一台之称的SB101试车台。为了加快新型号发动机的研 制，我国拟再兴建三个高空台，形成涡喷、涡扇、涡轴发动机高空模拟试验的高空台群，其2号舱将在2009年建设完成。高空台群的建成标志着中国已跨入发动 机大国的行列。
进行新型号发动机的研制，是非常耗钱的。据估计，开发一个新型号的涡扇发动机，需要投入约20亿美元。一个国家如果没有强大的财力，就别搞这种烧钱的研究。好在经过三十年的积累，中国的底子比较厚实，有能力持续投入，不至于再出现因资金短缺而下马的尴尬。
四、我国的材料科学和制造加工技术有了很大进步，基本上可满足高性能航空发动机的要求。以往的粗放式发展使我国的民族产业无法制造出性能和精度要求高的部 件，那些高要求只能停留在纸面上，无法兑现。而在太行发动机中，可以看出它的发动机涡轮采用了粉末盘，说明中国的钛合金粉末激光照射成型技术已经过关；定 向结晶的单晶金属叶片中国也能搞出来了。这些细节说明在产业升级方面国家已经有了一些动作，使制造业具备了让科技进步落实到实际产品上的能力。再完美的设 计都必须要靠强大的制造业来实现，中国在产业水平升级上虽然有进步，但还远远不够，以后几年的步子有可能会更快些。
以上四点就是中国经过多年的摸索和积累，获得的丰硕成果，也为航空发动机进一步发展打下坚实的基础。在航空发动机的研发上，各个环节都要真功夫、硬实力， 是偷不得懒的。尽管中国在这条道路上费了不少劲，但把重要的关口都过了，这才能使“短时间内向前突破”不是一句空话。有人提到印度的卡佛里发动机，说它也 有很大进展，而且比中国的先进，对此笔者不以为然。武器大国对印度不进行技术封锁，还友好地提供合作条件，所以印度把卡佛里发动机的不少指标提得很高，似 乎把好东西都要堆砌在一起。但印度人想得太简单了，好象搞发动机就和他们搞软件一样容易。现在印度的制造业和基础设施那么差，就连飞行台试验和高空台试验 都要跑到俄罗斯进行，它想投机取巧地搞出来这个卡佛里发动机，根本不可能，因为它没有完成必须要做的关键步骤。印度如此折腾下去，它的卡佛里只能是长期停 留在试验阶段，突破不了的。
有个航空业专家把航空发动机比喻为“皇冠上的明珠”，只要把这颗明珠摘下来，其他问题就迎刃而解了。中国的现状是已经触摸到了它，但要摘下来还得加把劲。 在今后的几年时间里，尽管还有不少工作要做，但难度已减小，实现突破是可以预见的。我们衷心希望这一天早日到来。
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