x*****o 发帖数: 2505 | 1 【 以下文字转载自 Military2 讨论区 】
发信人: zhonghangyue (中行说), 信区: Military2
标 题: 为啥中国航空发动机落后?看完沉默了
发信站: BBS 未名空间站 (Sat Jun 6 22:21:14 2015, 美东)
http://i.miercn.com/201506/thread_464391_1.html
发帖者:TOM上将
发帖时间:2015-06-04 23:47
为啥中国的航空发动机技术落后?
中国的火箭都能到月亮了,国产民用大客机也开始发展了,四代战机也诞生了,为
什么战斗机上的发动机一直不能国产化呢?
这个世界上能自行制造第三代战斗机的国家/地区有12个
(暂不算配套航发 按制造地区计 按服役计 按中国战机世代划分 美俄中瑞法欧韩
日台印 还有按照wiki标准我很不要脸的把巴基斯坦和伊朗也算上了 请拍砖)
能自行制造核武器的国家有9个(美俄中英法印巴以朝)
能自行制造洲际弹道导弹的国家有5个(美俄中英法)
能自行制造大推力军用涡扇发动机的国家有3个(美俄中)
能自行制造大涵道大推力高性能民用涡扇发动机的国家则就只剩2个了(美英:GE
罗罗 普惠 或者我打肿脸再撑死算你一个IAE)
(我知道以上标准里争议太多 咱可以评论区慢慢讨论请轻拍。。)
大涵道比涡扇发动机
可以很直观地看到 在这个残酷竞争的人类金字塔上 中国目前距离塔顶还真是有段
距离的。
工业之花-人类工业皇冠上的明珠:航发-涡扇航发-大涵道大推力高性能高可靠度
涡扇航发。可也同时是我们目前怎么绕也绕不开的心脏病。
一、航发为什么这么难?
想象一下,苏27的AL-31涡扇发动机最大加力推力是12.5吨,2台AL-31可推动苏27
以超过2倍音速飞行。但AL-31的风扇直径不到900毫米,涡轮直径不到300毫米;基本物
理学原理,力是相互作用的,也就是说这么小尺寸的风扇、涡轮反过来要时刻承受着12
.5吨的力。
形象一点说,大家应该都看过壮汉用喉咙顶着钢枪推动汽车的表演,涡扇发动机也
大概如此,只是壮汉推汽车是慢慢挪动,而涡扇发动机要推动飞机以2倍音速飞行,各
部件要承受住异常严酷的高温高压考验。
涡扇发动机结构示意图
另外,一台用于超音速战机的涡扇发动机直径一般仅1米左右、长度4米左右。以AL
-31为例,这么小的一个圆筒状物体,要塞进4级风扇、9级压气机、2级涡轮、可收敛-
扩张喷管、燃烧室、加力燃烧室,还要在之间安排冷却空气通道,周围安装燃油控制系
统等。所以,设计、制造一台高性能的涡扇发动机,可谓"螺蛳壳里做道场",难度极大。
在世界范围内,掌握一流水平涡扇发动机制造技术的仅有英国罗·罗、美国普惠和
通用3家公司,俄法两国都属于二流,这是一个真正的垄断行业。
专业一点地描述,涡扇发动机要达到更大推力、更低的油耗,首要的是提高增压比
、提高热效率,涡轮前温度是衡量热效率的一个重要指标。
令美帝骄傲的F119 F22标配动力。
例如第三代苏27的AL-31发动机的涡轮前温度是1665K,而第四代F-22的F-119发动
机将这个指标提高到了1977K;AL-31的涡轮前温度尚在普通钢材熔点之下,但F-119的
已超出约200度。要在这样高的温度下正常工作,F-119的涡轮采用了第三代单晶空心叶
片。
具体什么是单晶空心叶片,在此很难展开描述,只能说一片面积仅几平方厘米的叶
片具有大量自由曲面、复杂的内腔(用于进气冷却),还要控制合金晶体生产连续一致
,这需要极高超的精密铸造工艺。俄罗斯、中国至今尚未或是刚展开单晶空心涡轮叶片
的工业化制造。(不过我们在这方面有好消息:中国突破发动机单晶叶片核心技术 打
破垄断)
而发动机要提高推力与自身重量之比,还要将压气机和涡轮造得更轻巧。压气机和
涡轮的传统制造工艺是将叶片以榫头、榫槽锁紧的方式连接在叶盘上,但西方先进发动
机已开始采用整体叶盘。即用电子束焊接等方法将单晶空心精铸叶片固定在叶盘上,重
量可比传统工艺制造的降低30%。整体叶盘的制造工艺有10多种,但除了上述的美英3家
航发巨头,其它国家也还未能应用于批量生产。
涡扇发动机的风扇远离燃烧室,热负荷低,但它的气动效率也被继续精进。通用F-
119和罗·罗瑞达900发动机的风扇都采用了宽弦叶片,其加工方法是将钛合金毛坯用切
削方法加工成两半叶片,用真空扩散焊成一整体空心叶身,最后超塑成极为复杂的曲面
。这又是一种全新的加工工艺。
这么说,美军F-22A隐身战机所采用的F-119涡扇发动机为例,它的6级压气机、2级
涡轮全部采用带空心单晶叶片的整体叶盘,3级风扇则全部采用宽弦叶片,所以它的推
重比达到10,在迎风面积较小的情况下,最大加力推力超过15吨。所以,美军F-22A隐
身战机能以1.7倍音速进行超音速巡航;而中俄的四代机歼20、T-50只能暂时采用第三
代涡扇发动机,要等待第四代发动机研制成功,飞机才能真正完成研制。
凯特王妃为罗罗公司发展的宽弦叶片宣传。
二、中国航发水平为何与世界一流水平差距这么大?
我国军事工业以苏联技术援助起家,擅长逆向仿制,在过去解决了多个领域的"有
无"问题,甚至有轻武器专家以"山寨之王"自居。对于很多一般装备,逆向仿制即便"不
知其所以然",也至少做到"知其然"。
但涡扇发动机这个"工业王冠",应用有各种新理论、新材料、新工艺,要做到"知
其然"都难,可以说是无法简单复制的。甚至,在没有操作手册的情况下,要将涡扇发
动机正确拆开都困难。
俄制AL-31F型涡扇发动机
例如,我们非常熟悉的CFM-56,其使用在波音737、空客A320这些主流商业客机上
,是世界上使用范围最广的涡轮风扇发动机之一,但是拆解CFM-56的难度仍然很大,几
平方厘米的叶片上分布着许多小孔,这些孔隙的作用是散热的,小孔的位置设置极为讲
究,是根据气路走向而定的……因此CFM-56的维护都是由专业公司来完成的。
即便是能制造出各种类型的发动机构件,但是在装配上仍然需要技术、工艺支撑,
同一生产线上制造出来的不同批次发动机都存在差别,推比相差甚至可以达到0.2。随
着推比达15以上的发动机开始研制,各种新材料被大量应用,发动机结构也越来越复杂
,对加工工艺要求也更高。你要仿制别人的新型发动机,所要花的时间可能比自己从零
开始研发还要多,而且仿制产品的性能还很可能不及原型机。
美第五代发动机的核心机已经问世了
这方面我国是有惨痛教训的,例如"太行"涡扇发动机,其核心机就源于CFM-56,太
行发动机在05年完成设计定型,但8年过去了仍然问题不断,只用在双发的歼11战斗机
上。单发的歼10战斗机对发动机可靠性要求高,直到歼10B量产,歼10系列战机都只能
采用俄制AL-31FN发动机。
从科研体制来看,我国以前航空发动机的研发是跟随型号的,即要研制一款飞机,
才会去研发一款配套的发动机;飞机如果下马了,发动机也就随之下马了。但美英等发
达国家,发动机与飞机研发基本是分开的,发动机核心机的研发提前很多。例如,美国
F-22战机所用的F-119发动机属于第四代发动机,但美国的核心机技术已发展到第六代
,用于接替F-119的第五代发动机核心机也已制造出来。
但正因为难,没有任何捷径可走,才更要完全自主研发,下工夫,花时间,砸银子
,在所不惜。 |
z*******g 发帖数: 1541 | |
s******r 发帖数: 2876 | 3 如果扇叶上的小孔都是精心设计的,不可改变的,
那每飞一次是不是都有很大风险这些小孔被破坏,堵塞,
每次都得专业公司维护?
【 以下文字转载自 Military2 讨论区 】
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标 题: 为啥中国航空发动机落后?看完沉默了
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发帖时间:2015-06-04 23:47
为啥中国的航空发动机技术落后?
中国的火箭都能到月亮了,国产民用大客机也开始发展了,四代战机也诞生了,为
什么战斗机上的发动机一直不能国产化呢?
这个世界上能自行制造第三代战斗机的国家/地区有12个
(暂不算配套航发 按制造地区计 按服役计 按中国战机世代划分 美俄中瑞法欧韩
日台印 还有按照wiki标准我很不要脸的把巴基斯坦和伊朗也算上了 请拍砖)
能自行制造核武器的国家有9个(美俄中英法印巴以朝)
能自行制造洲际弹道导弹的国家有5个(美俄中英法)
能自行制造大推力军用涡扇发动机的国家有3个(美俄中)
能自行制造大涵道大推力高性能民用涡扇发动机的国家则就只剩2个了(美英:GE
罗罗 普惠 或者我打肿脸再撑死算你一个IAE)
(我知道以上标准里争议太多 咱可以评论区慢慢讨论请轻拍。。)
大涵道比涡扇发动机
可以很直观地看到 在这个残酷竞争的人类金字塔上 中国目前距离塔顶还真是有段
距离的。
工业之花-人类工业皇冠上的明珠:航发-涡扇航发-大涵道大推力高性能高可靠度
涡扇航发。可也同时是我们目前怎么绕也绕不开的心脏病。
一、航发为什么这么难?
想象一下,苏27的AL-31涡扇发动机最大加力推力是12.5吨,2台AL-31可推动苏27
以超过2倍音速飞行。但AL-31的风扇直径不到900毫米,涡轮直径不到300毫米;基本物
理学原理,力是相互作用的,也就是说这么小尺寸的风扇、涡轮反过来要时刻承受着12
.5吨的力。
形象一点说,大家应该都看过壮汉用喉咙顶着钢枪推动汽车的表演,涡扇发动机也
大概如此,只是壮汉推汽车是慢慢挪动,而涡扇发动机要推动飞机以2倍音速飞行,各
部件要承受住异常严酷的高温高压考验。
涡扇发动机结构示意图
另外,一台用于超音速战机的涡扇发动机直径一般仅1米左右、长度4米左右。以AL
-31为例,这么小的一个圆筒状物体,要塞进4级风扇、9级压气机、2级涡轮、可收敛-
扩张喷管、燃烧室、加力燃烧室,还要在之间安排冷却空气通道,周围安装燃油控制系
统等。所以,设计、制造一台高性能的涡扇发动机,可谓"螺蛳壳里做道场",难度极大。
在世界范围内,掌握一流水平涡扇发动机制造技术的仅有英国罗·罗、美国普惠和
通用3家公司,俄法两国都属于二流,这是一个真正的垄断行业。
专业一点地描述,涡扇发动机要达到更大推力、更低的油耗,首要的是提高增压比
、提高热效率,涡轮前温度是衡量热效率的一个重要指标。
令美帝骄傲的F119 F22标配动力。
例如第三代苏27的AL-31发动机的涡轮前温度是1665K,而第四代F-22的F-119发动
机将这个指标提高到了1977K;AL-31的涡轮前温度尚在普通钢材熔点之下,但F-119的
已超出约200度。要在这样高的温度下正常工作,F-119的涡轮采用了第三代单晶空心叶
片。
具体什么是单晶空心叶片,在此很难展开描述,只能说一片面积仅几平方厘米的叶
片具有大量自由曲面、复杂的内腔(用于进气冷却),还要控制合金晶体生产连续一致
,这需要极高超的精密铸造工艺。俄罗斯、中国至今尚未或是刚展开单晶空心涡轮叶片
的工业化制造。(不过我们在这方面有好消息:中国突破发动机单晶叶片核心技术 打
破垄断)
而发动机要提高推力与自身重量之比,还要将压气机和涡轮造得更轻巧。压气机和
涡轮的传统制造工艺是将叶片以榫头、榫槽锁紧的方式连接在叶盘上,但西方先进发动
机已开始采用整体叶盘。即用电子束焊接等方法将单晶空心精铸叶片固定在叶盘上,重
量可比传统工艺制造的降低30%。整体叶盘的制造工艺有10多种,但除了上述的美英3家
航发巨头,其它国家也还未能应用于批量生产。
涡扇发动机的风扇远离燃烧室,热负荷低,但它的气动效率也被继续精进。通用F-
119和罗·罗瑞达900发动机的风扇都采用了宽弦叶片,其加工方法是将钛合金毛坯用切
削方法加工成两半叶片,用真空扩散焊成一整体空心叶身,最后超塑成极为复杂的曲面
。这又是一种全新的加工工艺。
这么说,美军F-22A隐身战机所采用的F-119涡扇发动机为例,它的6级压气机、2级
涡轮全部采用带空心单晶叶片的整体叶盘,3级风扇则全部采用宽弦叶片,所以它的推
重比达到10,在迎风面积较小的情况下,最大加力推力超过15吨。所以,美军F-22A隐
身战机能以1.7倍音速进行超音速巡航;而中俄的四代机歼20、T-50只能暂时采用第三
代涡扇发动机,要等待第四代发动机研制成功,飞机才能真正完成研制。
凯特王妃为罗罗公司发展的宽弦叶片宣传。
二、中国航发水平为何与世界一流水平差距这么大?
我国军事工业以苏联技术援助起家,擅长逆向仿制,在过去解决了多个领域的"有
无"问题,甚至有轻武器专家以"山寨之王"自居。对于很多一般装备,逆向仿制即便"不
知其所以然",也至少做到"知其然"。
但涡扇发动机这个"工业王冠",应用有各种新理论、新材料、新工艺,要做到"知
其然"都难,可以说是无法简单复制的。甚至,在没有操作手册的情况下,要将涡扇发
动机正确拆开都困难。
俄制AL-31F型涡扇发动机
例如,我们非常熟悉的CFM-56,其使用在波音737、空客A320这些主流商业客机上
,是世界上使用范围最广的涡轮风扇发动机之一,但是拆解CFM-56的难度仍然很大,几
平方厘米的叶片上分布着许多小孔,这些孔隙的作用是散热的,小孔的位置设置极为讲
究,是根据气路走向而定的……因此CFM-56的维护都是由专业公司来完成的。
即便是能制造出各种类型的发动机构件,但是在装配上仍然需要技术、工艺支撑,
同一生产线上制造出来的不同批次发动机都存在差别,推比相差甚至可以达到0.2。随
着推比达15以上的发动机开始研制,各种新材料被大量应用,发动机结构也越来越复杂
,对加工工艺要求也更高。你要仿制别人的新型发动机,所要花的时间可能比自己从零
开始研发还要多,而且仿制产品的性能还很可能不及原型机。
美第五代发动机的核心机已经问世了
这方面我国是有惨痛教训的,例如"太行"涡扇发动机,其核心机就源于CFM-56,太
行发动机在05年完成设计定型,但8年过去了仍然问题不断,只用在双发的歼11战斗机
上。单发的歼10战斗机对发动机可靠性要求高,直到歼10B量产,歼10系列战机都只能
采用俄制AL-31FN发动机。
从科研体制来看,我国以前航空发动机的研发是跟随型号的,即要研制一款飞机,
才会去研发一款配套的发动机;飞机如果下马了,发动机也就随之下马了。但美英等发
达国家,发动机与飞机研发基本是分开的,发动机核心机的研发提前很多。例如,美国
F-22战机所用的F-119发动机属于第四代发动机,但美国的核心机技术已发展到第六代
,用于接替F-119的第五代发动机核心机也已制造出来。
但正因为难,没有任何捷径可走,才更要完全自主研发,下工夫,花时间,砸银子
,在所不惜。
【在 x*****o 的大作中提到】 : 【 以下文字转载自 Military2 讨论区 】 : 发信人: zhonghangyue (中行说), 信区: Military2 : 标 题: 为啥中国航空发动机落后?看完沉默了 : 发信站: BBS 未名空间站 (Sat Jun 6 22:21:14 2015, 美东) : http://i.miercn.com/201506/thread_464391_1.html : 发帖者:TOM上将 : 发帖时间:2015-06-04 23:47 : 为啥中国的航空发动机技术落后? : 中国的火箭都能到月亮了,国产民用大客机也开始发展了,四代战机也诞生了,为 : 什么战斗机上的发动机一直不能国产化呢?
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Q***k 发帖数: 1419 | 4 哥认识很牛的北大毕业生右普惠作流体模型计算。。。这贴可能会导致不少菌斑小将今
夜勃起困难了。。。 |
y********l 发帖数: 3970 | 5 “看完沉默了”是个什么文体?日完原作者他妈,我沉默了。
【在 x*****o 的大作中提到】 : 【 以下文字转载自 Military2 讨论区 】 : 发信人: zhonghangyue (中行说), 信区: Military2 : 标 题: 为啥中国航空发动机落后?看完沉默了 : 发信站: BBS 未名空间站 (Sat Jun 6 22:21:14 2015, 美东) : http://i.miercn.com/201506/thread_464391_1.html : 发帖者:TOM上将 : 发帖时间:2015-06-04 23:47 : 为啥中国的航空发动机技术落后? : 中国的火箭都能到月亮了,国产民用大客机也开始发展了,四代战机也诞生了,为 : 什么战斗机上的发动机一直不能国产化呢?
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d*b 发帖数: 21830 | 6 完全是外行看问题的眼光,你以为计算机不复杂么?汽车不复杂么?这电线的多少对土
鳖来说完全没问题,拆个机也不是什么问题。航空发动机转子盘没几千小时就得换了,
要有你说的那么难拆的话,那飞机还用维护么?
对土鳖的问题是材料。和新材料的加工,比如这个压气机叶片是空心的,需要粉末冶金
,这很长时间内土鳖做不了---其实也不是做不了,是做出来的寿命短。
【在 x*****o 的大作中提到】 : 【 以下文字转载自 Military2 讨论区 】 : 发信人: zhonghangyue (中行说), 信区: Military2 : 标 题: 为啥中国航空发动机落后?看完沉默了 : 发信站: BBS 未名空间站 (Sat Jun 6 22:21:14 2015, 美东) : http://i.miercn.com/201506/thread_464391_1.html : 发帖者:TOM上将 : 发帖时间:2015-06-04 23:47 : 为啥中国的航空发动机技术落后? : 中国的火箭都能到月亮了,国产民用大客机也开始发展了,四代战机也诞生了,为 : 什么战斗机上的发动机一直不能国产化呢?
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w*****n 发帖数: 2693 | 7 大傻这水平。。。这些年是怎么一直蒙过来的?
说的完全不着边际啊
【在 d*b 的大作中提到】 : 完全是外行看问题的眼光,你以为计算机不复杂么?汽车不复杂么?这电线的多少对土 : 鳖来说完全没问题,拆个机也不是什么问题。航空发动机转子盘没几千小时就得换了, : 要有你说的那么难拆的话,那飞机还用维护么? : 对土鳖的问题是材料。和新材料的加工,比如这个压气机叶片是空心的,需要粉末冶金 : ,这很长时间内土鳖做不了---其实也不是做不了,是做出来的寿命短。
|
T**********e 发帖数: 29576 | |
b*d 发帖数: 285 | 9 看了这篇,终于有了答案。中国落后的原因是以为自己和英美发动机技术平起平坐。以
为军用发动机超过R&R,让人无语 |
B*******c 发帖数: 5056 | 10 mark
【在 b*d 的大作中提到】 : 看了这篇,终于有了答案。中国落后的原因是以为自己和英美发动机技术平起平坐。以 : 为军用发动机超过R&R,让人无语
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h***i 发帖数: 89031 | 11 你发了这个帖,才能撸的爽快
【在 Q***k 的大作中提到】 : 哥认识很牛的北大毕业生右普惠作流体模型计算。。。这贴可能会导致不少菌斑小将今 : 夜勃起困难了。。。
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w********e 发帖数: 605 | 12 什么狗屁文章,还以为要找出落后原因,开出药方,结果图文并茂讲了半天:英美很强
大、技术很复杂、我们还很差,然后原因是万金油般的“体制问题” |
s********i 发帖数: 17328 | |