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A413792 METSO每年砸千亿研制,仍落后30年!中国航天发动机弯道超车还很遥远?

文章作者:作者 人气:发表时间:2023-08-10 09:29:43


航空发动机作为高度复杂和精密的热力器械,可为航空飞机提供所需动力,因无可替代的重要性被誉为“飞机心脏”,它的性能、稳定性、经济性直接决定了飞机的整体表现。

目前世界上动力最强劲的航空发动机来自于美国的GE9X,2020年美国通用电气公司将此发动机推向市场,一经问世便是冠绝全球的存在。毕竟高达61吨的推力放眼整个航空发动机领域都是无人能敌。

GE9X发动机应运而生


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飞机发动机由三万多个精密零部件构成,其复杂的系统主要分为五大部分:进气道,压气机,燃烧室,涡轮和尾喷管。五大部件就像是人体内脏的主要器官,彼此间协同工作万无一失方能保证发动机的正常运行。

发动机进气道是集气装置,用于在不同工作状态下,保证以最小空气流动损失将足够空气引入压气机。压气机通过高速旋转的叶片对空气进行绝热压缩,提高压力为燃烧室的气体提供燃烧条件。燃烧室的作用至关重要,它介于压气机、涡轮之间,核心作用是将压力空气和燃气掺杂燃烧,形成高温高压燃燃气。简单来说这就相当于人体的胃,用于消化提供能量,将燃油能量彻底释放。涡轮将能量转化为机械能,这是航空发动机中工作环境最为恶劣的环节,扇叶需要保持高温高压高转速,来为飞机提供能量。

当涡轮产生的机械能传输至尾喷管,尾喷管早已在后方蓄势待发恭候良久了,它的作用是负责将涡轮产生的燃气能量加速膨胀,排出动能产生巨大推力,飞机经过这五种环节的循环往复最终得以成功升天。

这五个环节涉及到数万零部件,它们需要在保证组装设计万无一失的同时,拥有极强的耐用性,有相关要求至少达到上万个小时无出错。也正是因为航空发动机制作步骤苛刻严谨,制造成本高昂,每个发达国家都不会将自己的研究成果外泄,均视若珍宝高度机密。

尽管各航空大国对于自身研发技术可能都有所保留,但目前世界第一依然毫无疑问当属美国,其麾下超过五万个专利占比全球36%,是航空领域内绝对的无人能及。细数美国的先进航空公司,通用电气、道格拉斯、波音公司等都拥有技术超前、核心稳定、性能优越的优势,吞下了全球航空市场近80%的份额,是货真价实的龙头。

为了节省航行成本减少燃油,飞机在起飞时会想方设法的减少自身重量。比如飞机在起飞时不会保证满油状态,只会装载单程1.5倍的燃油量。其实这是有说法的,飞机满油会在发生事故时在落地造成严重大爆炸,极易造成二次伤害,1.5倍载油量能保证应对突发情况,也能减少航行成本。大多数客机根据自身重量会选择配备2~4个10~50吨推力的发动机,然而这样的配置实际上燃油消耗是非常之大的。人们在研究时发现,如果在发动机推力上能取得突破,研制出一台大推力发动机,能极高的提升飞机飞行效率,降低航行成本。于是2020年GE9X发动机便应运而生了。

每年砸千亿研制,仍然落后


航空发动机的研发难度,是世界都公认的不容易,我国从最初的研发,突破从零到一,到现在的逐渐取得更新换代的成绩,中国航空发动机的工作,取得了长足的发展,也有着存在的问题。

西方是从20世纪3、40年代就开始研发涡扇发动机,有着丰富的技术基础,美国的航空业之所以发达,就以航空发动机的过硬技术,领先水平而称霸世界。到目前为止,我国自主研发建造的国产航空发动机,在使用寿命耐用等方面还是和美国的发动机有着悬殊的差距。欧美有着将近百年的研发历史,对于涡扇发动机领域更是长达80多年的建造经验,这中间积累了无数的实践数据,有着非常过硬的技术基础。

我国60年代的沈飞公司研发的涡轮风扇发动机,从研发之初,就比美国的同类设备技术落后了20年左右,此后在涡扇发动机领域也遭遇瓶颈,一直没能有好的突破,导致该领域的研发一直停滞不前。一直到了90年代才重新启动研发的工作,到这时国际方面也认为,中国的涡扇航发技术,要比美国等发达国家的技术,落后半个世纪之遥了。

当我国的涡扇15型发动机正式亮相,甚至安装到我国的飞行器上之后,还有媒体表示,涡扇15发动机的水平,不过就是对标能追赶上美国的F119涡扇发动机而已,这款F119是美国20世纪90年代的产物,距今已经使用超过30年了,如果这样比较,是在说我国的航发设备还是处于落后的态势。我国的航发每年的研发经费都要砸上千亿元的巨资,但是依然比西方要落后不少于30年的程度,我国的航发设备真的落后这么多吗?

F119涡扇发动机已经在欧美使用了30年了,此后没有更好的航发升级替换该设备,新研发建造的F35五代隐身战机,发动机也是通过F119基础改造得来的,从本质上来说,还是可以视为同款的航发设备,也就说美国三十年前发明的这款航空发动机,一直使用到现在,依然在为先进的五代战机提供动能支持。从另外一个角度来看,美国的航发水平也在30年时间里缺乏自身的突破和提高,依然在原地踏步般,继续在吃F119型航发设备的老本。

这也从侧面说明,小涵道比发动机的研发突破难度是极大,美国如此擅长航发研究,都没能取得更大的进展,看来这个领域的天花板还是一直压在行业头顶上。

弯道超车,中国“主轴承”已世界领先


这是世界十大航空发动机:美国入围4个,俄罗斯入围3个。中国的航空发动机已弯道超车,最关键的“主轴承”寿命已超过世界先进水平。这是国家权威发布,属于公开信息,中国院士团队使用新技术治愈航发“心脏病”问题,破解主轴承寿命问题。用不了多久,世界十大航空发动机就有中国一席之地。

世界航空在不断发展,各国技术在不断进步,但发动机领域美国依然是一骑绝尘,水滴石穿非一日之功、冰冻三尺非一日之寒,这是几十年来技术沉淀造就的成果。

作为发展中国家,我们不应为此沮丧,不应为此颓废,巨大的进步空间应该让我们感到兴奋和激励。以美国为标榜而提升自身,进而超越美国,才是中国未来几十年科技发展的正确道路,在此祝祖国日新月异、一飞冲天!