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中国航空发动机的现状与短板

中国航空发动机的现状与短板

节选自 公众号 星海情报局 Author 老局长

原文标题及全文链接:这才叫“顶级强国入场券”:中国航发,开加力,起飞!

“设计并制造航空发动机”本身就是一个非常艰巨的任务。但对中国来说,各种制裁和禁运,让我们的难度系数还要乘以2。
不过,在经历几十年、几代人的努力之后,中国军用航空发动机已经仅仅次于美国和俄罗斯。各类技术相继追赶成功,除了少数型号需要从俄罗斯进口,我们已经基本实现了军用发动机的独立自主。
以战斗机发动机为例,下一代国产发动机WS-15的推重比在10左右,基本和俄罗斯土星公司的117S相当,已经接近号称“最完美发动机”的美国F135。

▲ 各国主流军用发动机的对比
但在民用领域,因为要求更高且我国起步更晚,至今还没有实际量产。在民用航空发动机的市场上,还没有中国人的身影。不过,目前我们自主设计的CJ-1000A(长江1000A)发动机已经开始进行各种测试了,如果能够投入市场,中国将成为“世界航发俱乐部”的新玩家。

▲ 英美公司在民用发动机行业举足轻重
不过,纵观新中国航空发动机的发展历史,我们的确也走了不少弯路,犯了许多错误。技术上的成败,是科学的探索;但管理上的弯路,值得我们警惕。

其一就是研发体系不够科学——在过去很长一段时间里,中国航空发动机的研发设计是从属于飞机研发的。这样做的好处很明显:作为从属于飞机设计的一个子系统,航发和飞机之间可以实现完美的匹配。
但问题是,那时中国的航空工业底子还很薄弱,研发发动机的时间远远长于研制飞机的时间,所以经常会出现“飞机等发动机”的情况。
以60年代、为H5轰炸机升级而准备的“涡扇5”为例:1963年1月,涡扇5发动机设计成功,但由于叶片加工的问题,涡扇5直到1970年才试车,1971年才开始试飞。但很遗憾,随着轰5改进项目的取消,涡扇5发动机的项目也被取消了。
从西方的普遍经验来看,发动机的研发本就是一件非常长期的事情,随着技术指标越来越高,对发动机设计和材料的要求也越来越高,导致研发时间直线上升。

▲ 发动机研发周期很长
由此可见,先进航空发动机的研发本来就是一个需要持之以恒的事情。所以,发动机的研究应当作为一个独立的领域进行发展,而不能因为飞机项目的中断而中断——不同时代多个型号的飞机使用同一系列发动机的情况即便是在财大气粗、技术先进的美军之中也很常见。

▲ 从F-14到B-2 发动机居然是一个系列的
目前,这个问题已经得到了妥善的解决。我们成立了中国航发集团和航发动力公司来专门进行航空发动机的相关研制工作,表明中国的航发研发和设计也已经成为了一个专门的独立领域,不再从属于其它项目。在经过了“聚焦主业、瘦体健身”的改造之后,航发动力裁撤了很多和核心发动机业务无关的业务,航空相关的收入占比从2014年55.98%上升到了2018年的85.33%。
第二个问题则是军民融合不够深度——出于保密和国防安全等需要,很长一段时间以来,中国航发从设计到制造都完全与民营经济绝缘。航空发动机的零配件都是由军工体系中的各种以数字为代号的工厂负责制造的。
全球范围来看,欧美的大型航发企业都很重视军民协调的发展。在过去,军/民用发动机之间的销售比值可达4:1,但如今,情形已经完全逆转了。2017年,美国通用电气公司的民用航发收入是军用部门的5倍以上。

由此可见,尽管随着中国未来的发展,我们会有大批新式战机入列,会给相关军工企业带来巨大的收入。但不论是军工企业还是民间企业,如果不抓住现在的基于加紧航发技术的研究,就很难吃到这波“民航红利”。

▲ 中国航发产业链
今天,在航空发动机领域,中国的军民融合已经开始逐渐走入深水区了——军工企业的技术开始在民用市场上使用,民营企业也承接了相当一部分的军用订单。

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Harvey Yan

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