【簡介:】目前,世界上只有中國和美、英、法、俄等少數(shù)幾個國家能自主研發(fā)航空發(fā)動機。每當中國在某個子系統(tǒng)的研發(fā)和制造方面取得進步,很多媒體和軍迷就喜歡用“趕超”、“彎道超車”等
目前,世界上只有中國和美、英、法、俄等少數(shù)幾個國家能自主研發(fā)航空發(fā)動機。每當中國在某個子系統(tǒng)的研發(fā)和制造方面取得進步,很多媒體和軍迷就喜歡用“趕超”、“彎道超車”等等形容詞,這種對祖國航空工業(yè)進步的期待可以理解,要想摘下“工業(yè)王冠上的明珠”卻絕非易事。在先進軍用、民用航空發(fā)動機領(lǐng)域,中國與美國、西歐和俄羅斯的技術(shù)差距可能還要用10年甚至20年衡量。
航空發(fā)動機研制涉及氣動力學、傳熱學、材料力學、理論力學、流體力學、斷裂力學、彈性力學等諸多學科,是牛頓力學時代所有力學的集大成,是所有科技成果的結(jié)晶。航空發(fā)動機是氣動、燃燒、傳熱、控制、機械傳動、結(jié)構(gòu)、強度、材料等多種學科或?qū)I(yè)綜合優(yōu)化的結(jié)果,也與計算機硬件能力、商用和專用設(shè)計軟件、材料與工藝、測試與試驗設(shè)備、數(shù)據(jù)采集與處理能力、科技管理水平等密切相關(guān)。
航空發(fā)動機包括難度極大的多個部件,各個部件在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速的復雜環(huán)境下工作且相互影響很大,加之高性能、長壽命、高可靠、輕重量、隱身、經(jīng)濟性、安全性等要求和日益苛刻的環(huán)保性約束,已經(jīng)成為一個逼近極限的綜合性產(chǎn)品。
與航天火箭發(fā)動機相比,航空發(fā)動機并非一次性使用,要求在惡劣的使用條件下,能夠重復、可靠使用,對耐久性具有苛刻的要求。航空發(fā)動機工作范圍相當寬廣且工作環(huán)境極其惡劣的高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速的熱力機械裝置。航空發(fā)動機內(nèi)部的物理、化學現(xiàn)象非常復雜,目前仍然不能完全從理論上給予詳細、準確的描述,只能依靠實際發(fā)動機試驗進行驗證。
而且先進航空發(fā)動機,不是有錢就能造出來的!它需要長時間的技術(shù)儲備和積累,需要大量優(yōu)秀、專業(yè)的設(shè)計人員不斷的探索。以渦輪噴氣發(fā)動機為例,它就是兩端開口的圓筒,但在內(nèi)部安裝有十幾級風扇、壓氣機、渦輪,以及傳動軸、主燃燒室、加力燃燒室和噴管,數(shù)萬個零部件。但就是這樣一個直徑約1米、長度4到5米的圓筒能夠持續(xù)不斷地產(chǎn)生上萬公斤、相當于自身重量8到10倍的推力,這就是它的神奇之處。渦輪噴氣發(fā)動機在全世界得到廣泛應用,將人類帶進噴氣式飛行時代,對世界政治、經(jīng)濟、軍事以及人類生活產(chǎn)生巨大變革。
航空發(fā)動機的零部件工作在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速條件下,而且要有幾千小時的工作壽命,達到很高的可靠性,這對設(shè)計、加工以及航空材料的要求非常高。美國《國家關(guān)鍵技術(shù)計劃》中將航空發(fā)動機描述為“是一個技術(shù)精的領(lǐng)域,它需要國家充分保護并利用該領(lǐng)域的成果,需要長期數(shù)據(jù)和經(jīng)驗的積累,以及國家大量的投資……”
航空發(fā)動機技術(shù)十分復雜,即使在工業(yè)基礎(chǔ)雄厚、科技實力領(lǐng)先的美國,研發(fā)一款先進航空發(fā)動機,也需要十幾年甚至二十幾年的時間,例如F-22戰(zhàn)斗機的發(fā)動機,從1983年開始驗證機研制,到2005年形成作戰(zhàn)能力,研制周期長達22年。與典型的高科技產(chǎn)品航天火箭發(fā)動機相比,航空發(fā)動機結(jié)構(gòu)更為復雜,部件工作負荷更為嚴酷,并且要求長壽命、多次重復使用。