在2017年,国产大飞机C919曾经在上海试飞成功,此消息一出令无数国人为之兴奋,似乎飞机国产化的将来指日可待。但是也有国人提出疑问,C919的发动机不是国产的,这怎么能算是国产大飞机呢?
我国在航空发动机领域投入了数千亿元,但是我国航空发动机的水平仍然与世界一流发动机有着较大的差距,即使我国研发出了自己的飞机,但是发动机仍然是首选国外产制的发动机。
为什么重金投入却见效不明显呢?我国的航空发动机究竟差在哪里?
我国的航空工业本来就相对薄弱。刚开始建国的时候,百废待兴,由于资源有限,国家只能集中力量发展最紧要的科学技术。
曾经老一辈科学家进行过一番讨论,究竟是先发展导弹,还是先发展飞机。最终钱钟书的《建立我国国防航空工业意见书》一锤定音,我国决定先发展导弹技术,这样一来航空工业的发展就搁置了下来。
这样一搁置就是好几十年,在这几十年间西方的航空发动机技术取得了长足的发展,而我国的航空发动机研究却陷入了“时断时续”的局面。
“时断时续”意味着国家投入的资金十分有限。
我国自主研发的第一台大推力发动机涡扇-6耗时20年进行研制,国家在这个项目上投入了1.5亿元人民币,而美国在同时期研发一台发动机则需要20亿美元。要知道美国走上自主研发的道路是从20世纪50年代开始的,和我国开始自主研发发动机大体属于同一个时代,但是美国的第一台大型军用涡喷发动机足足比我国的发动机早了将近20年。
令人可惜的是涡扇-6中道崩殂,最终它涉及到的技术也没有得到传承,我国遗憾地错过了与世界一流发动机缩小差距的机会。
涡扇-6的中道崩殂令人扼腕,但是让这个项目下马也是不得已的选择,一开始涡扇-6的研制得到了苏联专家的不少援助。
随着中苏关系恶化,苏联不再在技术方面对中国慷慨解囊,中国失去了技术支持。航空发动机是高精尖的产品,不仅仅是搞明白发动机的设计原理就能制造出来的,其中的材料制造、材料加工技术、流体力学和电子电工技术等等都是那时的中国所不具备的。
我们不仅缺少加工技术,也缺少相应的人才,让项目下马,等待时机继续重启无疑是当下的最优解。
2011年底时机来了,我国开始重视航空发动机的研发,特地成立专项项目并斥以重金打造,这才有了数千亿资金的投入。
自主研发航空发动机远非一日之功,无法斥巨资就能取得立竿见影的成效。
有人曾经说自主研发航空发动机是在考察一个国家的基础科学水平,若想要研制出高精尖的机器,那么每一门学科都不能有短板。这就对我国的基础学科发展提出了较高的要求。除此之外,研发航空发动机也是非常烧钱的。
因为我们需要进行多次试验,研究大量数据,从而才能保障研发出的发动机性能良好。
几千亿的投入在研发航空发动机的领域是正常水平的支出,据统计美国在过去五十年间的投入超过了数千亿美元。
此外,在很长的一段时间内,我国的航空发动机体系不够科学。因为航空发动机的研发是跟着飞机来的,并不是单独的一个系统。
这就会带来一系列问题,当我国处于航空发动机研发的初始阶段,往往飞机技术比航空发动机技术要稍微容易攻克一些,这会出现一些飞机等发动机的情况。
因此发动机要和飞机“分家”,单独划分领域进行研究会比较好。
总而言之,如果在技术和资金上有了巨大的投入,相信假以时日,我国的发动机将不逊色于美英法俄等国家。
美英法俄中是世界上为数不多可以自主研发航空发动机的国家。对于一架战机来说,航空发动机是战机的心脏,其重要性不亚于人类心脏之于人类。试想如果心脏停止了跳动,人类的生命也就危在旦夕,战机也是如此。
一直以来,如何让发动机长时间稳定运行成为各国发动机研发中亟待突破的问题。在突破这个难题中,耐高温材料是其中的一个突破口。温度会影响电子元件的使用寿命,而发动机的运转过程中会释放出大量的热量,如果温度高于电子元件的使用温度范围,那么就会出现故障。一旦让飞行员遇到了发动机故障,在高空中那就是叫天天不应叫地地不灵的境况,恐怕会有性命之忧。
曾经国产战机就遇到过很多次“心脏”出问题的情况,这迫使不少战机改用从外国进口的发动机。
从使用寿命上来看,美国制造的发动机可以使用1.2万小时。俄罗斯制造的发动可以使用四千小时,而我国的发动机从起初的几百小时到如今的四千小时,一路追赶但仍存在不小差距。
除了耐高温材料的难题,还有就是轴承设计的问题。
发动机运转起来,内部一起共振,如果轴承设计不当或者材料使用不当,那么轴承就会断裂。曾经我国的发动机在轴承方面出现过重大事故,甚至一度危及首都的空防。
我国空军曾经在20世纪80年代初统计过涡喷-6发动机的问题,在使用寿命内有数万架飞机返厂,返厂原因最多的就是涡轮轴断裂问题。
相关资料显示涡喷-6的空中停车率竟然高达0.94次/千小时,要知道美国曾经规定的数字是0.2次/千小时,这么一比较我国的空中停车率竟然是美国的4.7倍,这个数字令人心惊胆战。
路漫漫其修远兮,中国航空发动机发展之路漫长,也许路上充满了艰难险阻,但是只要方向确定了,路再远也不会怕。这条路上已经曙光微露,相信在不远的将来,中国航空发动机会迎头赶上,铸造辉煌。
参考文献:
【1】 陈培儒;;无动力,难远航——中国航空发动机产业发展回顾[J];大飞机;2019年10期
作者:贾斯丁 审核henna 校稿编辑:李子