打造强劲“中国心”

2022-05-02 17:50:02 | 浏览次数:

工业皇冠上的明珠

记者(以下简称“记”):航空发动机是保证国家安全、彰显强国地位的航空武器装备的“心脏”,请您简介一下它的地位和重要性。

李院士(以下简称“李”):航空发动机是飞行器的心脏,飞行器划时代的突破,都直接与航空发动机的技术进步有关系。1903年,美国莱特兄弟设计制造的飞机为什么被称之为第一架飞机?因为它实现了机体重于空气持续留空、可控制、有动力的飞机三大要素,有了动力推动飞机飞行才称之为飞机。而喷气式发动机出现后使飞机突破了音障,使人类跨入超音速飞行时代,所以航空发动机对飞机的发展起着至关重要的作用。可以说,航空发动机是飞机性能、经济性等的主要决定因素。

比较而言,发动机比飞机的研发要难,时间也长,有些航空发动机从设计到定型长达二三十年时间。一架飞机上,发动机的重量(包括燃油的重量)占到飞机全重的百分之五六十甚至更多。在整个飞机全寿命周期的费用中,发动机消耗的费用占比也是多数。先进发动机的研制,是一个国家综合国力和经济实力的体现。目前世界上只有联合国的5个常任理事国,即美国、英国、法国、俄罗斯、中国在研制大中型航空发动机,排名第一的还是美国,法国坚持独立自主研制军用航空发动机,有可能性能差点、时间晚点,但坚持用自己的。世界上其它一些国家以研发小型发动机为主,如无人机、支线飞机上用的发动机。

记:国际上如何评价航空发动机?

李:国际上对航空发动机有很多评述,如美国曾经在国情咨文中描述到:航空发动机是一个技术精深的、新手难以进入的领域,它需要国家充分开发、保护并充分利用该领域的成果,需要长期的经验和大量的数据积累,以及国家大量的投入。指导美军21世纪联合作战的纲领性文件《2020年联合设想》中,列出构成美国未来战略基础的九大优势技术,其中第一位是雷达,因为在作战中首先要看到。航空发动机排在第二位,位于核技术之前。在战场上,美国的航空发动机也展示出了强劲的优势和实力。自科索沃战争、海湾战争以来,空中精确打击成为主要作战样式,航空发动机是战斗力的核心之一,战斗机和无人机有一个好的“心脏”才会有好的性能或效能,也才会有强大的空中精确打击力量。

记:请简略介绍一下国际上航空发动机的发展趋势?

◎F414是通用电气公司为满足美国海军F/A-18E/F的要求而设计的加力式涡轮风扇发动机,它以该公司的F404和F412型为基础,因此曾被称为F404的Ⅱ型推力增长型。图为F414-GE-400 1结构示意

李:总的来看,国际上航空发动机的发展不仅没有停止,而且呈现加速发展的态势。民用和军用的要求不太一样。民用航空发动机主要朝更省油、更小排放、更低噪声、更安全等方面发展。当然,由于远距离飞行(如越洋)的需要,发展超音速甚至高超音速飞行的民用航空发动机也受到一些国家的重视。军用的,则主要朝适应性更好(多用途)、飞行范围更高和更快,以及经济可承受方向发展,军用航空发动机的推重比(推力和重量之比)、涡轮前燃气温度等不断提高,大量采用新结构、新材料、新工艺,变循环发动机、自适应发动机、涡轮基冲压组合发动机等新型发动机都在发展之中。

顺便说一句,我接受你的采访,是想通过你们杂志科普的渠道,使更多青年人了解航空发动机,热爱并参与航空发动机事业。

我们的差距与方向

◎中国航发集团在今年珠海航展上展出的涡轴-16(代号WZ16)新一代涡轴发动机,为中国航发东安与法国赛峰直升机发动机公司合作开发,在研制中以全寿命成本最低为原则,具备低油耗、高可靠性等特点,将首先装备AC352直升机

记:中国航空发动机集团公司8月在北京宣告成立,这标志着我国航空发动机进入自主研发阶段,用装备实力开启“中国创造”时代。我国航空发动机目前处于什么水平?

李:整体看航空发动机技术,我国与世界上相比落后了二三十年时间。20世纪五六十年代,我国主要是修理、组装、测绘仿制航空发动机,或者引进生产线生产航空发动机,没有做更多的自主研发。“文化大革命”后到80年代,国民经济刚刚复苏,对军用飞机发动机的研发投入很少,在这二三十年间,中国航空发动机的自主研制工作基本处于停滞状态,而其它几个国家的研发步伐则大步向前,航空发动机研发在很大程度上要靠经验和实验数据积累,这个时间差就使我们落后了,要赶上肯定有很大困难。从中国人和美国人对战斗机及航空发动机的划代来评价,美国已发展到以F-22战斗机采用的F119发动机为代表的第四代,并在20世纪90年代就列装部队了。我国则初步解决了三代机发动机问题,可以研发二代机、三代机的航空发动机,但在四代机和下一代发动机的研发上还存在较大困难。民用航空发动机方面,我国只是刚刚起步。虽然我国研发了大型客机C919,但发动机只能是采用美国和欧洲的。当然,不只是大型民用客机,我国首批装备的大型军用运输机采用的也是俄罗斯的发动机,这已经不是秘密。目前,新飞机研制,航空发动机拖后腿,自主研发的发动机在进度上跟不上,这种情况被称为“空心化”、“心脏病”。新飞机没有“中国心”很危险,受制于人,竞争力弱。因为大型客机要拿到国际市场上竞争,有关的噪声、安全性、耗油率都必须达到国际上先进水平,否则没有人买。而军用飞机是要面对面对抗的,性能和综合效能不能差很多,落后就要挨打。

记:我国现在重点发展国产航空发动机,研发新型先进航空发动机难点在哪?待解决的主要问题有哪些?

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