|
1/ 發(fā)動機(jī)的格局
現(xiàn)代航空的發(fā)展歷史并不長，在第一次工業(yè)革命孕育下問世、在第二次工業(yè)革命培養(yǎng)下成長，而其最基本的推動力就是航空發(fā)動機(jī)的進(jìn)步，并且，航空發(fā)動機(jī)既是航空器的動力，也是整個航空產(chǎn)業(yè)的動力。從活塞時代到噴氣時代，現(xiàn)代航空飛速發(fā)展，燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)逐漸成為航空動力的主力樣式，在可預(yù)見的未來尚無其它可以替代的。
當(dāng)前，全球航空發(fā)動機(jī)發(fā)展基本上仍然保持著多年以前所形成的格局，美俄英法中五國共分天下，其他的發(fā)達(dá)國家和發(fā)展中國家還沒有能夠躋身的，足見技術(shù)門檻是多么高，而這個格局又實則是美一超、俄英法三強(qiáng)、中一弱的態(tài)勢，這個態(tài)勢多年以來也沒有打破。當(dāng)然，這里所說的格局主要是指由能制造小涵道比大推力軍用發(fā)動機(jī)的國家構(gòu)成的，如果再加上民用領(lǐng)域的大涵道比發(fā)動機(jī)，烏克蘭以及加拿大也可以算進(jìn)去。中國航空發(fā)動機(jī)事業(yè)起步不算晚，而且初期所走過的道路是暢順的，特別是在渦噴發(fā)動機(jī)仿制和批產(chǎn)方面所建立的儲備較為厚實。而近年來的發(fā)展，與自己的過去比較，可謂成果連連，即便是在整體上也是今非昔比，但整體上離國外還有較大差距。
2/ 美國超強(qiáng)大國
美國目前在全球航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域是超級強(qiáng)國，算是自成第一梯隊，以普惠（PW）和通用（GE）2個公司為代表。
美國技術(shù)水平最高的航空發(fā)動機(jī)當(dāng)屬F-35飛機(jī)的F135發(fā)動機(jī)，在全球也是。不僅僅具有20噸的推力，更重要的是在設(shè)計技術(shù)和制造工藝上集合了普惠公司以及英國羅羅公司的精華，例如整體式葉盤、健康管理系統(tǒng)、模塊化設(shè)計，最近，普惠公司宣布在生產(chǎn)中更換3個模塊，可將推力釋放到21噸級，可省5%的油。 通用公司在軍用航發(fā)領(lǐng)域稍嫌滯后。最出色的作品是超級大黃蜂飛機(jī)的F414-GE-400發(fā)動機(jī)，同樣是推比10一級的中等推力航空發(fā)動機(jī)。
3/ 俄羅斯位居第二
俄羅斯、英國和法國三強(qiáng)應(yīng)該是屬于第二梯隊。
俄羅斯在全球航空發(fā)動機(jī)第二梯隊中目前仍然是領(lǐng)先，盡管領(lǐng)先的距離在縮短。去年年底，推出了自己的第四代大推力航空發(fā)動機(jī)產(chǎn)品，即izdeliye30發(fā)動機(jī)，已經(jīng)在蘇-57上進(jìn)行了成功試飛。
俄羅斯的航空發(fā)動機(jī)發(fā)展以禮炮公司和留里卡-土星航空發(fā)動機(jī)聯(lián)合體公司為代表。前者有AL31F系列和99M系列發(fā)動機(jī)，后者有117S以及AL-37FU發(fā)動機(jī)。應(yīng)該說俄羅斯基本上是在啃老本，創(chuàng)新乏力，所謂下一代航空發(fā)動機(jī)主要是在前機(jī)型基礎(chǔ)上大改而成，但技術(shù)和人才2個實力仍然是不可小覷的，連英國和法國都分別在整體上不敵。
4/ 英國名列第三
英國航空發(fā)動機(jī)發(fā)展以羅羅（RR）公司為代表。
羅羅公司的EJ200發(fā)動機(jī)屬于中等推力的第四代航空發(fā)動機(jī)。通過兼并美國艾利遜發(fā)動機(jī)公司組建的羅羅北美公司，現(xiàn)正在參與美國軍用航空發(fā)動機(jī)研發(fā)，在美國空軍實驗室進(jìn)行的代號為AETD的第六代航空發(fā)動機(jī)核心機(jī)技術(shù)研究中，與通用公司為一組，跟普惠進(jìn)行競爭。
羅羅公司在美國的F135發(fā)動機(jī)項目中占有40%研發(fā)份額。目前看主要偏向于民用領(lǐng)域，在軍用領(lǐng)域已經(jīng)涉及到的是“鷂”式戰(zhàn)斗機(jī)、“狂風(fēng)”戰(zhàn)斗機(jī)以及直升機(jī)上的渦軸發(fā)動機(jī)，都是自主研發(fā)出來的。
5/ 法國排第四
法國也是航空產(chǎn)業(yè)大國。陣風(fēng)戰(zhàn)機(jī)上的M88系列發(fā)動機(jī)就是法國最新一代的航空發(fā)動機(jī)，不僅擁有能夠獨(dú)立研發(fā)噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)的達(dá)索集團(tuán)，在航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域也擁有一家非常著名的研發(fā)企業(yè)，這就是斯奈克瑪公司。
斯奈克瑪公司是一家專注于各種推進(jìn)系統(tǒng)的研發(fā)型高科技公司。其發(fā)動機(jī)產(chǎn)品涵蓋了當(dāng)今航空航天領(lǐng)域的各個細(xì)分市場，涉及到軍用運(yùn)輸機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)、直升機(jī)、教練機(jī)等飛行器的動力裝置，最經(jīng)典型號就是M88型帶加力燃燒室的小涵道比軍用渦扇發(fā)動機(jī)，廣泛應(yīng)用于法國達(dá)索公司研發(fā)的陣風(fēng)系列戰(zhàn)斗機(jī)上。
在上個世紀(jì)七十年代，斯奈克瑪公司與美國通用公司合作，共同投資成立了CFM公司，專注于民用飛機(jī)的發(fā)動機(jī)研發(fā)，推出了大涵道民用渦扇發(fā)動機(jī)LEAP-1系列，后被空客A320neo、波音737MAX和中國C919選中，成為定型配置的發(fā)動機(jī)動力系統(tǒng)，研發(fā)實力非常強(qiáng)大。
6/ 國家比較
從技術(shù)水平上看，美國領(lǐng)先，不論軍用民用都走在最前面；俄、英總體上隨后，民用的倒是可與美比肩；法在中小型上與英國有一拼。俄國技術(shù)水平主要體現(xiàn)在軍用大推力上，但從壽命上看與英法有差距。
從技術(shù)儲備上看，美最厚，俄、英次之，法再次。 從試驗設(shè)施上看，美最完善，之后依次為英、俄、法、中。 從制造水平看，美領(lǐng)先，英、法、俄緊隨其后。
中國基礎(chǔ)應(yīng)用研究不足，所行經(jīng)驗總結(jié)和所創(chuàng)理論成果轉(zhuǎn)化為技術(shù)較慢，盡管也有多年的研發(fā)基礎(chǔ)，短板卻太多，在材料、加工設(shè)備方面與西方有很大差距，有些甚至不如日本，但在民用轉(zhuǎn)化為軍用上做的工作比較多。
前蘇聯(lián)航空發(fā)動機(jī)水平可同美國相媲美，如今的俄羅斯由于資金的限制，水平逐漸在降低，有專家稱已經(jīng)落后于英國，本文并未采用此觀點。
7/ 公司的競爭
單單就公司而論，國際航空發(fā)動機(jī)公司亦可分為三大競爭梯隊。
美國GE和PW公司和英國R&R公司、CFM國際公司、國際航空發(fā)動機(jī)公司以及EA公司共同構(gòu)成第一梯隊，憑的是各自出色的整機(jī)研制、總裝集成、銷售及客戶服務(wù)能力。
第二梯隊中則有俄羅斯土星公司和禮炮公司、法國SNECMA公司、美國Honeywell公司、德國MTU以及意大利AVIO公司，憑的是較為完整的航空發(fā)動機(jī)整機(jī)研制能力、在各自技術(shù)領(lǐng)域具有很強(qiáng)實力，所缺乏的是民用中大型航空發(fā)動機(jī)，在這方面主要為居于塔尖位置的航空發(fā)動機(jī)公司提供大型部件及核心機(jī)。
第三梯隊是具有強(qiáng)大航空發(fā)動機(jī)零部件加工制造能力的企業(yè)，如日本三菱重工、川崎重工、石川島播磨重工，又如韓國三星科技公司。
普惠公司、通用公司和羅羅公司牢牢占據(jù)著全球航空發(fā)動機(jī)公司三甲的位置，也都是難以撼動的。這三家公司，加上CFMI公司、IAE公司，瓜分了全球民用航空發(fā)動機(jī)領(lǐng)域95%的市場。
8/ 頗具潛力的發(fā)動機(jī)技術(shù)
以美國為代表，對未來航空發(fā)動機(jī)先進(jìn)技術(shù)的研究從未間斷，研究計劃持續(xù)推進(jìn)并且推陳出新，旨在突出新的航空發(fā)動機(jī)關(guān)鍵技術(shù)。
業(yè)內(nèi)周知，下一代爆震發(fā)動機(jī)是最有潛力的全新革命性發(fā)動機(jī)。利用燃料爆轟產(chǎn)生的爆轟波達(dá)到壓縮作用，每秒點火爆震100次以上，使得推重比可達(dá)20，具有結(jié)構(gòu)簡單、尺寸小、適用范圍廣、成本低等優(yōu)點。
這兩年，普惠公司發(fā)明了一種齒輪傳動發(fā)動機(jī)，把低壓去掉，安了一個齒輪，是革命性的航空發(fā)動機(jī)技術(shù)，成功用于現(xiàn)在的A320NEO飛機(jī)，還有俄羅斯的干線飛機(jī)MC21、日本的支線飛機(jī)上，進(jìn)一步降低了耗油率、減少了噪音，解決了散熱的問題。這種技術(shù)，普惠公司從1980年開始，搞了30年才成熟。
渦輪沖壓組合發(fā)動機(jī)則是另外一種發(fā)動機(jī)。SR-71動力系統(tǒng)是普惠公司1958年生產(chǎn)的，用在SR-71黑鳥偵察機(jī)上，至今飛行高度仍能達(dá)到30000米，最大速度可達(dá)3.5倍音速，飛到2萬米高空時，很多飛機(jī)根本就追不上，連有些導(dǎo)彈也夠不著。這種飛機(jī)采用的就是渦輪沖壓組合發(fā)動機(jī)。是由渦輪(渦噴、渦扇)和沖壓兩種發(fā)動機(jī)組合工作的推進(jìn)裝置，兩種發(fā)動機(jī)共用進(jìn)氣道和尾噴管。2倍半以上音速時有一個閥門打開，渦輪發(fā)動機(jī)就變成沖壓發(fā)動機(jī)，速度達(dá)到音速3倍。 下一代革命性的發(fā)動機(jī)，則是自適應(yīng)循環(huán)發(fā)動機(jī)，在美國已經(jīng)非常成熟了。美國有一些計劃，F(xiàn)35和F22換發(fā)動機(jī)時會采用新一代的自適應(yīng)循環(huán)發(fā)動機(jī)，這是戰(zhàn)斗機(jī)領(lǐng)域的又一次革命。為了使航空發(fā)動機(jī)達(dá)到讓飛機(jī)航程長、速度快的目標(biāo)而研發(fā)，自適應(yīng)循環(huán)發(fā)動機(jī)即低速是用渦扇發(fā)動機(jī)、高速是用渦噴發(fā)動機(jī)，兩者合一，在沒有任務(wù)的時候，巡航就用渦扇發(fā)動機(jī)，能讓飛機(jī)油耗和機(jī)動性根據(jù)不同的任務(wù)要求得到充分的發(fā)揮。
雙模態(tài)超燃沖壓技術(shù)則是另外一種利器。過去，美國洛馬公司搞了SR-71，現(xiàn)在搞了SR-72，都是雙模態(tài)超燃沖壓技術(shù)的航空發(fā)動機(jī)。高速下還能點火，就是在超音速以內(nèi)用的，甚至馬赫數(shù)達(dá)1.5倍，用高速渦輪燃?xì)獍l(fā)動機(jī)；1.5至3倍用亞燃發(fā)動機(jī)；3至6倍用超燃沖壓發(fā)動機(jī)。馬赫數(shù)6以內(nèi)的所有性能都能具備。這種察打一體的戰(zhàn)斗機(jī)，美國第一期要無人，以后要有人，可以飛幾千公里，速度是3到6的音速倍數(shù)，一般導(dǎo)彈可能都追不上。
9/ 小記
發(fā)動機(jī)是極限制造的集大成者。它對材料、裝備都是極端的考驗，更重要的是，它需要大量的工程數(shù)據(jù)積累，只有基于無數(shù)次試驗和實戰(zhàn)所獲得的數(shù)據(jù)，才能造就一代航空動力。來源/知識自動化（ID：zhishipai）；作者/肇俊武。
| 
發(fā)表于 2020-9-10 16:32:03
QQ好友和群
QQ空間
