为什么有人认为中国造不出世界主流水平的发动机中国与世界一流水平还有多少差距

制造一流的航空发动机需要在“材料和设计”上分别达到一流的水准,目前来看,我国航空发动机要达到世界一流水平,还需要在设计和材料上都有突破才行。我国航空发动机技术与国际一流水平还有十多年的差距,毕竟F22战斗机安装的F119发动机是在2005年就装机使用的,而国产涡扇-15如今还没有装备歼20。

为什么有人认为中国造不出世界主流水平的发动机中国与世界一流水平还有多少差距图1

现阶段,我国国产最先进的航空发动机就是歼20和歼10C使用的“涡扇-10改,至于是涡扇-10C,还是涡扇-10D也未知,只不过其加力推力最起码与原来用的的AL-31F99M1相当,甚至达到14吨级别也是有可能的”。涡扇-10的核心机是在民用CFM-56得基础上改进而来的,经过十数年的发展已经成为国产歼11B,歼16,歼10C,歼20等战机的动力源泉。

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先来看与航空发动机推力息息相关的涡轮叶片的材料。

高压涡轮工作叶片的材料先后经历了“变形高温合金,精密铸造合金,定向凝固合金,单晶合金与金属间化物”这4个发展阶段。被如今航空发动机普遍使用的就是“单晶耐高温合金与金属间化物”,而变形高温合金与精密铸造合金以及定向凝固合金在以前的航空发动机上应用极为广泛,只不过其耐高温性能,抗蠕变性能,寿命比不过单晶耐高温合金,所以慢慢就被淘汰了。

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国内单晶耐高温合金的发展。我国单晶耐高温合金已经发展了3代,第一代单晶耐高温合金是DD403,对标美国CMSX-2和Pwa1480以及ReneN4,其工作温度在1040摄氏度以下。第二代单晶耐高温合金是DD406,对标美国CMSX-4和Pwa1484以及ReneN5,其工作温度在1070摄氏度以下。而在1100摄氏度高温的环境下持续旋转100个小时,强度可以保持148兆帕不变。第三代单晶耐高温合金就是DD409了,主要对标美国CMSX-10。其工作温度1100摄氏度以下,不过其在1100摄氏度和140兆帕环境下的持续寿命为226小时。

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国产高压涡轮工作叶片除了单晶耐高温合金之外,还有金属间化物。像IC6,IC6A,IC10。其中IC6在1100摄氏度和100兆帕环境下的持续寿命为100小时,IC10的工作温度是在1150摄氏度以下。而材料在某个环境下的持续寿命的大意是“在特定的环境下,航空发动机持续工作的时间在哪个时间以内的话,其强度是不会变化的,就拿DD409来说吧,其在1100摄氏度,140兆帕的环境下持续工作226小时而不会变形,超过这个时间就难说了,毕竟战斗机也不会一直飞行226个小时吧,最多飞行10个小时就可以了”

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可以说,在前三代航空发动机高压涡轮工作叶片的材料上,我国与世界先进水平并没有什么差距。不过日本在后面的单晶耐高温合金材料上已经拿出实物了,第4代的是TMS-138,第5代的是TMS-162,第6代的是TMS-238,不过以上的只是在实验室里面,还未量化。而我国后面的单晶耐高温合金材料不知道发展到第几代了。

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除了高压涡轮工作叶片之外,涡轮盘使用的材料也很重要。现如今航空发动机的涡轮盘所用的材料就是粉末高温合金,该合金先后经历了3个发展阶段。知道上世纪九十年代才发展成熟,并被大规模应用。

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制造粉末合金涡轮盘坯件的方式主要有“变形工艺,粉末冶金工艺,喷射成型工艺”这3种。而将坯件制程涡轮盘成品的工艺有“等温超塑性锻造,接近等温变形锻造,热等静压成型”这3种方法。我国航空发动机的涡轮盘在2013年之间采用“热等静压+包套锻模”方式制造的,在2013年突破热挤压技术之后,应该采用了此种技术进行制造的。所以说,从涡轮盘的材料以及所用制造工艺来看,我国的技术也不比世界先进水平落后多少。

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综合来看,我国在航空发动机高压涡轮叶片的材料上是不落后国际先进水平的。这些材料与航空发动机的寿命,大修时间,推力都有关系。另外,就是万年的轴承了,国内轴承的性能与国际先进水平也有差距,而在航空发动机这样开始工作就是要旋转的,就更离不开高性能的轴承了。制造高性能的轴承就需要轴承钢了,目前的高性能的轴承钢还是被国外垄断着。

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航空发动机的设计问题。关于设计是仁者见仁,智者见智的。怎么设计才能让发动机的寿命更长,减少发动机的震动,也是个极为重要的问题。比如航空发动机设计中最常用的错频减震方法,每个发动机的叶片都不尽相同,这样一来就减少了发动机的震动。不过除了设计之外,还有装配问题,装配的质量也会影响发动机性能的发挥。

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其实,说白了我国航空发动机还是经验太少了,像美苏等航发强国已经制造了十多种航空发动机,从中积累了丰富的经验,也可以少走很多弯路。而我国一切都要从头开始,总要一步一步来,科学发展也不可能是一蹴而就的。只有积累了丰富的经验,才能厚积而薄发。

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总而言之涡扇-10系列航空发动机已经成为我国海空军战斗机主要动力,接下来的就是静待四代大推涡扇-15,和四代中推涡扇-19的问世吧,也只有这两型发动机装机使用之后,我国航空发动机技术才可以赶上俄罗斯的水平,进一步拉进与美国的差距。

我们的飞机喷气发动机到今天不过关,但是喷气发动机是谁发明的?是个中国人! 邓小平到英国引进斯贝发动机时,斯贝同意把发动机卖给我们。邓小平问军用的发动机卖不卖?英国人回答说卖。其实中国想买民用发动机,主要做民航机的备件,后来英国人军用发动机也卖,也就是现在轰炸机6用的发动机。邓小平站起来向英国科学家致敬,英国科学家吓坏了,赶紧站起来回礼,说“感谢中国科学家的伟大发明”。邓小平回来查是谁发明的,是个名叫吴仲华的人。邓追问这人在什么地方?组织上一查,原来这个吴仲华在文革中被戴高帽、抄家、大批判,早已经调离原科研单位,发配下放劳动改造在湖北某地一个猪场里养猪。邓小平责令赶紧调回北京,并任命他去做了中国科学院热物理研究所的所长,还妥善地安排好他的家庭子女生活。

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