資料圖:國產(chǎn)大涵道比渦扇發(fā)動機展出模型
8月28日,中國航空發(fā)動機集團在北京掛牌成立,標志著我國航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)將形成全新格局,對我國航空工業(yè)未來發(fā)展具有重要意義。
新掛牌成立的中國航空發(fā)動機集團,是由國務院、北京市人民政府、中國航空工業(yè)集團公司、中國商用飛機有限責任公司共同出資組建的國有控股集團公司。注冊資本人民幣500億元,下轄職工9.6萬人,包括中國科學院和中國工程院院士6名、“千人計劃”6人以及一批專家學者、杰出技術技能人才。
新成立的中國航空發(fā)動機公司將集中致力于發(fā)動機設計、制造、試驗、相關材料研制等方面,建立中國航空動力研制和生產(chǎn)的完整產(chǎn)業(yè)鏈,以提升我國航空發(fā)動機整體水平,立足自主創(chuàng)新解決中國航空動力。
中國航發(fā)研究院院長劉廷毅:探索形成小核心、大協(xié)作、專業(yè)化、開放式的一種研發(fā)生產(chǎn)體系。真正走出一條從基礎研究到關鍵技術突破,到戰(zhàn)略性航空發(fā)動機產(chǎn)品研制這么一條自主創(chuàng)新研制的發(fā)展道路,同時也帶動我國科學技術和工業(yè)技術水平的提升。
航空發(fā)動機由于研制難度高,技術含量高,產(chǎn)業(yè)回報高的特點,被譽為是現(xiàn)代工業(yè)“皇冠上的明珠”,迄今為止,世界上也只有少數(shù)幾個國家掌握先進航空發(fā)動機的研制和生產(chǎn)技術。我國將通過建立中國航空發(fā)動機集團,集中力量發(fā)展航空發(fā)動機。
中國工程院院士尹澤勇:航空發(fā)動機是飛行器的心臟,飛行器的劃時代的突破,都直接和航空發(fā)動機的技術進步有關系。最明顯的例子是民用航空,正是有了大涵道比渦扇發(fā)動機,我們才能夠在24小時以內,通過航空工具到達世界上任何一個地方,真正實現(xiàn)了地球村的概念。正是由于航空發(fā)動機的發(fā)展,改變了我們人類的生活方式。
尹院士告訴我們,航空發(fā)動機的研制覆蓋空氣動力學、燃燒學、結構力學等多個學科,研制周期和產(chǎn)業(yè)鏈長,但一旦研制成功,對經(jīng)濟和科學技術的帶動作用也尤其巨大。
中國工程院院士尹澤勇:有人統(tǒng)計過,每單位重量產(chǎn)生的價值來說,假設船舶的產(chǎn)品價值為1,小汽車是9,電視機是50,飛機只有800,航空發(fā)動機可以高達1400。通過這些數(shù)據(jù)也可以看到航空發(fā)動機的巨大的經(jīng)濟帶動作用。
目前,全世界能夠研發(fā)航空發(fā)動機的只有美國、俄羅斯、英國、法國和中國,而這些國家也一直將航空發(fā)動機放在工業(yè)領域最為優(yōu)先發(fā)展的位置。中國正在研制的C919大型客機、運-20大型運輸機以及未來的寬體客機,都對中國航空發(fā)動機的研制提出迫切需求。
造航空發(fā)動機到底有多難
雖然航空發(fā)動機對于社會發(fā)展和經(jīng)濟帶動具有如此高的價值,但是研制航空發(fā)動機也同樣是世界公認的難題。那么造航空發(fā)動機到底有多難?按照如此苛刻的標準來研制發(fā)動機又是為什么呢?
航空發(fā)動機的難,主要來自它的復雜和精密。說它復雜,是因為航空發(fā)動機的工作原理涉及到科學技術和工程技術幾乎所有的專業(yè)領域;而說它精密,是因為發(fā)動機整體狹小,工作環(huán)境苛刻,要求在有限的空間里,裝下上萬個零部件,實現(xiàn)復雜的功能。
中國工程院院士尹澤勇:拿一臺戰(zhàn)斗機發(fā)動機來說,一般直徑1米,長度4-5米,這么小的空間內要放10幾級,甚至加起來有20幾級的風扇壓氣機、渦輪、還有加力燃燒室,數(shù)萬個零部件。要把我們大氣環(huán)境,一個大氣壓的空氣壓縮到40-50個大氣壓。這個不知道比逆水行舟難多少倍。
而且,完成了最初的設計制造,還僅僅是開始,能夠打造一臺經(jīng)久耐用、性能卓越的航空發(fā)動機更為困難。比如在發(fā)動機的轉速,一分鐘甚至能夠高達數(shù)萬次,如何能保證它的長壽命,這給材料的耐熱和散熱提出了更高要求。
中國工程院院士尹澤勇:普通材料如果不輔佐以精細的冷卻技術的話頃刻之間就會灰飛煙滅,我們最好的高溫合金工作溫度也只有1100度左右。我們要在航發(fā)結構中設置非常復雜的冷卻系統(tǒng),像迷宮一樣的冷卻通道,要加工出數(shù)以萬計的微細的冷卻小孔。有這些都給我們設計制造和試驗帶來極大的挑戰(zhàn)。
此外,全新研制一型航空發(fā)動機的時間,會遠大于研制一型同時期的飛行器,這就意味著,立足自主研發(fā)中國航空發(fā)動機,需要有更好的耐心和科學的方法。
中國工程院院士尹澤勇:之所以研制周期長,研制經(jīng)費多,根本的原因,航空發(fā)動機不只是設計出來的,也是試驗和試飛出來的。按照目前全世界對航空發(fā)動機研制的基礎理論和基本方法掌握的程度來說,沒有哪一個國家可以只憑設計和計算就可以精準預測結果是什么樣。
一臺先進的航空發(fā)動機包括上萬個零件,需要高技術水平的加工生產(chǎn)線、高成熟度的工藝材料體系,以及嫻熟的工人進行精密地裝配。但是僅僅是這樣描述,恐怕我們仍然不能有切實的體會。來看一段90秒的獨家視頻,了解下先進航空發(fā)動機裝配的震撼過程。
航空發(fā)動機分支如下:
老式:活塞式發(fā)動機(如二戰(zhàn)時期大部分帶螺旋槳的飛機)
現(xiàn)代:噴氣式發(fā)動機(現(xiàn)代飛機使用的都是噴氣式了,比活塞式效率更高,能力更強)
其中噴氣式發(fā)動機是個很大的家族,包括:
渦槳發(fā)動機:我國運8、運9都采用自主研制的渦槳發(fā)動機,有螺旋槳,但是也采取噴氣式推進,省油、經(jīng)濟,缺點是速度慢推力小。
渦輪噴氣發(fā)動機(渦噴發(fā)動機):推力大,耗油高,但是不適應低速度,適用于高空高速飛行的飛機,配備我國自主研制渦噴發(fā)動機的有殲7、山鷹教練機等。
渦軸發(fā)動機:我國直-10、直-19都采用自主研制的渦軸發(fā)動機。這是專門為直升機使用的發(fā)動機。
渦輪風扇發(fā)動機(渦扇發(fā)動機):現(xiàn)代航空發(fā)動機的王者,通過風扇結構調節(jié)氣壓,實現(xiàn)更大推力,同時在高速和低速范圍內都能穩(wěn)定工作,現(xiàn)代先進航空器都在使用渦扇發(fā)動機,尤其是大型客機和高性能戰(zhàn)斗機,目前國際上在渦扇發(fā)動機生產(chǎn)上最為著名的是美國通用電氣、英國羅爾斯·羅伊斯(羅羅,也就是勞斯萊斯那家)和美國普拉特·惠特尼(簡稱普惠,PH),另外目前波音新一代737(B737MAX)、空客新一代320(A320neo)、我國C919等先進客機,開始選用美國通用和法國賽峰旗下斯奈克瑪公司合作成立的cfm國際發(fā)動機公司的LEAP系列渦扇發(fā)動機,可見這一行業(yè)也是長江后浪推前浪。