文/虎哥
中國航空發動機水平究竟如何,這是很多關心中國航空事業的朋友最關心的問題。由於我國航空工業相比於西方已開發國家開始較晚,並且初期由於工業基礎較差,國家經濟落後資金投入少等原因,導致一直落後於西方已開發國家,尤其是在航空發動機方面的落後,時至今日都在影響我國空軍裝備的發展。
那麼我國現在的航空發動機相比於世界頂尖水平到底還差多少呢?今天虎哥就來談一談這個問題。總的來說,我國的航空發動機水平,不管是軍用還是民用,大致上和國際頂尖水平的差距在一代左右。就拿我國的殲20戰鬥機來講,目前渦扇15仍然還在緊鑼密鼓的試飛之中,已經服役的殲20戰機使用的還是俄羅斯製造的AL-31FM1發動機,該款發動機則屬於典型的第三代發動機,不僅推力小,重量大,可靠性也比較差,完全不能匹配四代性能。和美國空軍F22配備的F119或者是F35使用的F135發動機差了整整一代。
而新批次的殲20戰機儘管已經換裝了國產的渦扇10B航空發動機,儘管性能比AL-31FM1好不少,推力和可靠性有了比較大的進步,但是本質上仍然屬於第三代發動機,所解決的僅僅只是國產化以及推力小幅度增加的問題。
而大型航空發動機,就拿運20來講,其目前使用的仍然是俄羅斯的D-30KP2發動機,該型發動機還是俄羅斯第一代渦扇發動機,並且涵道比較小,運行起來更加費油,而目前國際上大型飛機使用的大涵道比航空發動機早已經發展到了第三代。我國目前正在試飛中的渦扇18航空發動機也是仿製自俄羅斯D-30KP2發動機,主要也是為了解決國產化的問題,性能方面還是落後於世界水平。
那麼我國的航空發動機和國際先進水平相比,到底差在哪了呢?有很多老鐵相信都聽到過一個說法,就是說我國是因為材料技術比較落後,因此航發水平才上不去。但是實際上,我國早在幾年前就已經突破了發動機材料上最困難的第三代單晶葉片技術,然而到現在更加先進的渦扇發動機也沒有服役。
實際上,我國在航空發動機上最大的問題,是設計。就拿典型的渦扇10航空發動機來講,其核心機是仿製自美國的CFM-56/F110發動機,而核心機到手之後,還要為其匹配低壓級,從而組成典型的雙轉子發動機,太行發動機也就是在這個地方出了問題,當時由於我國航空工業並沒有研製大低壓級的經驗,因此只能選擇仿製手頭的進口發動機,也就是俄制AL31發動機,將從F110仿製來的核心機和AL31發動機的低壓級拼湊在了一起。
但問題在於AL31發動機低壓級和F110的旋轉方向是反過來的,本來正常設計是兩個級同向旋轉,雙方葉片和軸之間的轉速差就是高壓級轉速-低壓級轉速,也就是三、四千轉而已,之前氣流的匹配也不算難。
然而搞成兩級反轉之後,其相對轉速達到了驚人的兩萬多轉,比正常高几倍,中間的軸承根本就承受不了這個相對轉速;同時風扇的氣流進入高壓壓氣機的時候也非常紊亂,導致匹配困難。後來太行發動機又來來回回折騰了十幾年,直到如今才真正能用。從太行發動機研製時出的問題我們就能知道,難倒我國科研人員的其實並不是材料問題,而是缺乏航空發動機的設計經驗。
與此同時還有一個問題,就是研發資金比較少,很多該做的試驗根本就做不完,比如說我國的渦扇6發動機,在研製的十幾年間其整機試車時間才僅僅數百個小時,隨後便正式下馬,這麼短的時間根本就不足以找出所有的問題,如果當時真的服役了其性能肯定也會慘不忍睹。而正常的一款渦扇發動機想要正式服役,試車時間至少也需要9000到15000小時才可以。
當然了,如今我國經濟迎來了大發展,相應的能夠投入到航發部門的資金也比較充裕,因此如今我們也終於能夠正兒八經的研製性能先進的軍用或者民用航空發動機,比如說渦扇15,其性能大致上已經能夠達到美製F119的數據,再比如說為運20準備的渦扇20大涵道比發動機,或者是民用的長江1000大涵道比發動機,如今的研製進度也都比較順利,當然了,由於起步較晚,因此這些發動機還都在試車階段,但虎哥相信,過不了幾年,大家就能見到這些發動機真正服役的時候~