航空发动机中国卡在哪(国产航空发动机的最新进展)

很多人都比较困惑,中国大力研发飞机发动机几十年,战斗机早就用上了纯国产发动机,为什么还要把飞机发动机列为被卡脖子的技术,需要重点攻克?中国已经具备了一二三代航空发动机成熟的研发和生产能力,而且具备了四代机和五代机的研发试制能力,掌握了大量航空发动机的专利技术,在全球专利数量上是居于前列的,同时,很多国际发动机大厂的零部件有一大半是在中国生产的。在这样的背景下,居然还是要把航空发动机列为卡脖子技术,中国的航空发动机工业到底缺少了什么?今天咱们一起来分析一下,这也是一位粉丝朋友私信要求我制作的,新老朋友别忘了持续关注东城观星。

大力研发几十年,航空发动机为什么还被卡脖子?主要差在这一点

提到中国航空发动机为什么落后,相信各位看客都有自己的观点,而且也能找出活生生的例子来。但如果我换一个角度问大家,发动机的性能、价格、可靠性哪一个更重要呢?性能不行,我要你干啥?价格太高,我能玩得起吗?可靠性太差,我怎么玩?在确保安全性的基本前提下,性能、价格、可靠性能不能兼顾呢?

一、军用发动机首先追求性能优先

对于军用飞机发动机来说,首先要确保的应该是性能,如果性能不行,在战场上只有挨打的份。中国军用发动机为什么要跳跃式发展,显然是要尽快把性能的短板补上来,这才有了涡扇10太行发动机,即将推出涡扇15峨嵋发动机。既然有了太行发动机,为什么还要大量购买俄制发动机呢?恐怕不仅仅是产量的问题吧?还有哪些因素,欢迎广大军迷朋友在评论区发表高见。

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不管怎样,为了尽快解决国产战斗机的心脏病,国内航空发动机的研发侧重点放到了性能上。在解决性能的短板以后,再慢慢补齐其他短板,逐渐让国产发动机成熟可靠、价格合理。

二、通用航空发动机难在哪

但是,同样的策略用到通用飞机发动机上,恐怕不行。军用发动机,购买是受限制的,中国不得不独立发展。通用发动机却是可以从国际市场购买的,研发一款新的发动机,要面对的是世界顶级发动机企业的竞争,竞争不过人家,就没有市场,也就没有生命力。

1.国产发动机基础

对于今天的中国航空工业来说,研发一款发动机应该不难,但要想研发出一款有市场竞争力的通用发动机却也绝非易事。

先简单说说这个不难,中国航空工业从建国前就开始布局,建国后一直比较重视,尤其是进入21世纪以来,国家在这方面的投入不断加大,可以说要人才有人才、要经费有经费,已经有了发展起来的基本前提。再加上军工领域已经给航空发动机研发奠定了良好的基础,一到五代发动机均有布局,不仅设计研发有了基础,零配件的标准化生产也初具规模,可以说已经到了从突破到爆发的关键阶段。要说中国有实力研发出一款特定性能的航空发动机,应该不会有异议。

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但是,通用发动机和军用发动机不是一回事,发力点也不一样,实现起来可能会更加困难。因为通用发动机要考虑的是市场需求,是自己的市场竞争力。打个不太恰当的比方,衡水中学某学霸,通过努力顺利考上了清华大学,在清华大学努力学习四年又顺利拿到了清华大学毕业证,然后你安排他去四川某农村去种地,你觉得他能胜任吗?

有人说能胜任,也有人说不能胜任。不管怎样,初来乍到的大学生干农活,老农民一定是看不上眼的,不是吗?

2.通用发动机的难点

通用航空发动机,需要考虑的因素比军用发动机还要多,实现起来还要难。对于通用航空发动机来说,性能只是一个必须具备的基本条件,并不要求太卓越。但是其他方面需要不断地加强和完善。哪些方面呢?安全性、经济性、可靠性、维修性、保障性、环保性等等,这些方面都需要考虑,任何一个薄弱环节都有可能是你的产品被市场排挤的重要因素。

安全性自不必说,经济性就要求设计师在每一个设计环节都要斤斤计较。军用飞机和航天飞行为了保障性能和安全性,往往会不计成本地采用新技术、新材料和冗余设计。但是设计通用发动机,就不能一味追求这些。往往是要考虑在满足基本设计要求的前提下,能不能使用更便宜的材料,能不能少做一些备份。举个生活中的例子,我们家里的开关插座,最好的金属材料应该是黄金,导电性好,还防腐蚀,用黄金制作触点的开关使用寿命明显更长,但这样的开关是否有市场呢?这是生产厂商需要认真考虑的问题。

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维修性,也需要解释一下。一般来理解,任何发动机,出现故障应该都是可以维修的,不能维修就太搞笑了。但维修性还要考虑好不好维修,维修成本高不高。相信大家都听说过某位大科学家或工程师在坏掉的设备上画了一条线,收客户一万美元的故事。人家说划线值1美元,知道在哪里画值9999美元。我还听说过部队上有一些兵王,一个士兵的待遇跟团长甚至师长的待遇差不多,因为人家用耳朵一听就知道发动机的故障是什么,应该怎么修。但是,这样的故事不管真假,绝不应该放到通用发动机领域。通用发动机在设计的时候就要考虑好一旦发生故障了,怎样更容易辨别,怎样更容易维修。就像现在的电视、电脑、手机的维修一样,不会坏掉一个元器件,就去努力寻找这个元器件维修好,而是往往直接换掉一块电路板。飞机发动机也是一样,而且要设计一套标准的维修方案,怎么检测,怎么维修,一目了然,能很方便快捷地维修,及时排除故障。

再说说保障性,它和维修性是相辅相成的。所谓的保障性简单点理解就是维修工具箱越简单越好,需要常备的配件越少越好,发动机越容易拆卸越好。对零配件的包装、储存、运输,维修工具的简易化、通用化、小型化等方面都有具体的要求。还要提供详实、易操作的维修说明手册。

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说句实在话,中国的航空发动机从设计上是有一些俄罗斯或者苏联基因的。俄罗斯的发动机一个比较明显的短板就是可维修性,标准件比较少,特殊件比较多,而且可拆卸性也比较差,不出故障还好,一旦出故障,维修起来要比欧美的发动机更困难一些。国内很多专家都提到过,美国的发动机可拆卸性更好,维修更容易。这里主要说的是军用发动机,来到通用发动机,更需要重点考虑这种可维修性。军用飞机设计起家的中国设计人员,想转型设计通用发动机,维修性和保障性是一个不大不小的难题。

以上这些问题,单独拿出任何一个来,都不是不可逾越的难关,但综合到一起,就需要有丰富的设计经验和完备的生产标准体系了。比较尴尬的是,中国的通用发动机相关的标准体系,是由俄罗斯标准、军用标准、西方标准拼凑组合起来的,还没有形成完全独立自主且可靠的标准体系,需要在实施的过程中不断完善。

三、中国发动机输在了这一点

俄罗斯的发动机输在市场上,自己没有足够多的民用市场需求,产品又难以打入国际民航市场,就连军用发动机市场也远不如美国大,缺少了市场的历练,俄罗斯的航空发动机始终比欧美的发动机要差一些。英国的航空工业输在了国家战略上,英国作为曾经的航空霸主,在二战后认为未来的战场主要是导dan的天下,战斗机的作用将明显下降,于是降低了在航空领域的研发投入。同时,在其国内航空企业最需要国家扶持和帮助的时候,没有提供必要的帮助,造成了航空企业的倒闭潮。相反,法国却把握住了最佳时机,通过国家介入和扶持的办法,成就了法国相对独立的航空发动机工业体系,得以跟美国竞争,直到今天。

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中国的情况是,虽然军用航空发动机不断发力突破,但民用领域却建树不多。因为,中国虽然有很大的民用航空市场,未来有望成为世界上最大的市场,但这个巨大的市场中,航空发动机的百分之九十多由国外企业供应,国产发动机只占了一个零头,而且往往是低端发动机,高端领域几乎为零。在日趋完善的民用航空市场上,国产发动机不管研发还是不研发都是比较尴尬的地位。不研发吧,随时都有可能被人家断供,有被卡脖子的风险,研发吧,短时间内不太可能搞出来能跟人家正面竞争的高端产品,而且研发费用很高。

中国想设计研发一款通用航空发动机不难,但要想研发一款有市场竞争力的通用航空发动机难度却非常大。究其原因,就是没有在最佳的市场阶段进入市场,挤进了一个市场容忍度最低的时间段。换句话说,你可以研发一个产品,但市场也很可能并不认可你,因为市场有很多更好的选项。你让中国科技大学少年班的孩子和普通班的大学生来比较,不管少年班的孩子有多聪明,跟普通班的大学生比还是有一些差距的,他们缺少了很多必要的经验。只有到了相似的年龄段,少年班的学生才足够成熟,才更有可能超越。

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总结下来,中国的航空发动机被人家卡脖子,关键差在了时间上,或者更直接点说,差在了经验上。这里的说的经验,不是通过灵光一闪可以替代的那种经验,而是必须有足够时间积淀的那种经验。一台飞机发动机,少说也有上万个零部件,要让这些零件完美配合,既能正常工作,又能满足安全性、经济性、可靠性、维修性、保障性、环保性等方面的要求,绝不是拍拍脑袋就能想明白的事情。需要一台发动机不断试验,在试验中发现问题、解决问题,不断改进设计,即使生产出来卖到市场上,还需要不断收集使用数据,根据使用中发现的新问题不断优化改进设计。

四、未来可期

前期的试验是高花费的,不管多高明的设计,都无法完全替代实际的试验,试验次数越多,获得的可靠性越高。当然,现在民用航空领域,对航空发动机是有市场准入规则的,美国联邦适航条例(FAR)、 欧洲联合适航条例(JAR)、中国民用航空适航条例(CCAR)等。这些适航条例对发动机前期试验需要满足的基本条件都有详细的规定,想完全满足这些规定需要投入的花费是不菲的。一旦通过适航条例进入市场,实际使用中的数据获取是免费的,但一旦问题太多,尤其是出现重大的问题,其市场的代价也是非常巨大的。波音737 MAX就是一个典型的例子。

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让一个刚设计好的产品不经过充足的试验就进入市场,就好比让特朗普替苏炳添跑百米一样,全靠一张嘴。只有经历足够多的实战历练,才能不断成长为真正得到市场接纳的成熟产品。所以,中国的航空发动机最需要的是时间或者说经验。需要前期足够的投入,满足市场准入要求以后,还要拿出一定的市场空间来扶持它,让它不断成熟,待足够成熟以后再进入更大的市场,目前中国应该是能做到这一点的少数国家之一,只是还没有做到。


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