缺心之痛何时休(原创)

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航空发动机涡扇-6涡扇-10看阅兵随感核心技术杂谈 |
分类: 创新与发展 |
六十周年的盛大阅兵,举世瞩目,其中的亮点之一就是要集中展示一批新型的武器装备,据透露,这批武器的国产率达到了95%,以空军为例,以歼10、歼11为代表的三代机唱主角,这是历经数十年努力的丰厚硕果,这确实是令人兴奋和鼓舞人心,但是同时我们也看到了这样一个现实,我们的新一代的战斗机,无论是歼10还是歼11,还是较早的歼轰-7
图2是太行涡扇10,它将作为歼10歼11的核心发动机,但是从现在的情况看它的研发进度及投产速度晚于飞机的生产进度,造成大批列的装歼10、歼11的三代机必须使用进口的发动机。那么作为现代歼击机的心脏,高性能的涡扇发动机是高科技中的高科技,尖端中的尖端,开发难度之大可想而知,目前世界上也只有美英俄具备这个能力,我国多年以来做了大量的努力,但是仍未能突破,其中包括最近广为宣传的吴大观先生,他们这代人把毕生精力用于推动高性能涡扇发动机的发展,但至终身尚未能如愿。为什么我们能炼出4亿钢,能在短期之内把钢铁、水泥、电力等基础产品的生产能力提升到世界第一,我们也能做出数十万吨的巨轮、搞出两弹一星、神舟号宇宙飞船,但却未能突破发动机这一难题呢?我想这是跟我们整个的科学技术的体系、技术开发的模式体制有着密不可分的联系,在科学到技术到产品的过程中有着逐步加大投入、逐步深化的过程,常说的就是美国的模式,用一分的钱做出样品,再花十倍的钱做出产品,在十倍的基础上再花十倍的钱才能做出具有竞争力商品。在这个过程中中间,新技术的工程化是一个很重要的环节,它是将我们科学研究中掌握的机理原理和原型的技术转换成一个具有实用价值的产品,所以大量的工程应用和实际运输需要被考虑进去。我们作为一个后发性的国家,有着后发优势,在原理和基础开发上大可多采取拿来主义,但在工程技术上“拿来”是很困难的,一是在技术方面,国外往往有严密的知识产权壁垒,另外他们也保守着大量的技术秘密,也就是还有大量的技术诀窍处于保密状态,而不是像原理那样公开。因此,在相对比较粗放、在对产品设计的精确度、优化度、成熟度等要求不是太高,或者是有机会逐步改进的技术和系统,我们都比较容易解决,因为我们可以通过大量的运用,基于经验的完善使其逐步消化吸收,因此我们也做出了譬如钢铁、水泥、能源等行业的大量成套的装备,逐步的国产化,甚至掌握了知识产权使其逐步完善。但它是一个基于经验的积累逐步进步的过程。在这种状态下呈现如下特点:高精度我们能做到,复杂系统我们能做但高精度复杂系统对我们就难了,高可靠性我们能实现,复杂系统的高可靠性就难了,同时实现复杂系统高精度与高可靠性就更难了。航空发动机正是要求高精度、高可靠性的复杂系统,这就是这种方法对于类似于航空发动机这种技术高度集约的系统不适用原因,首先我们知道航空发动机是多学科多门类,从材料到元器件到零件,从声光电热到结构、机械等多学科高强度的相关,是典型的复杂系统技术。在这个里面各个学科之间、母系统与子系统、子系统之间的相关性非常的高,它的发展对基础技术、研究能力、材料工艺等等的要求也很高,是一个复杂的大型系统工程。面对这样的工程,我们传统的开发模式有很多不适应的地方。首先,我们多学科、多专业、多领域的协同机制相对较弱,二是我们对复杂经验、海量的经验数据的积累分析以及采集的体系还不健全,由于长期纵向的条块分割造成了大量的应用的信息及后段信息的反馈渠道不顺畅。这种信息的反馈往往停留在一般分散的经验阶段,较少的从科学的层次进行运用,组织经验的反馈,直接导致长期的复杂系统的可靠性、成熟度提高的比较慢。由于航机是对可靠性和成熟度要求非常高的设备,所以在这方面我们面临更多的尴尬。而且长期以来我们的设计体制处于相对粗放、分散的设计体制,缺乏集约和精准的设计能力,这点来说也是造成我们去开发高性能航空发动机的困难。我们知道航空发动机对精准方面的要求是很高的,因为航机上每多耗1%的油那么飞机的总重可能就会增加10%,航机的重量增加1可能飞机的重量就增加10,所以作为飞机的核心,我们对于它的各种性能指标是追求极限的。但传统粗放的设计是不会做到最好的,这也是我们迟迟不能做出高性能航机的一个主要原因。可以看出飞机缺心,航机落后其关键在于我们缺乏一个基于科学的能实现优精准设计的,能够迅速实现设计装备的高可靠性高成熟度的设计技术和平台,如果我们在这方面有所突破,缺心之痛可解。