【簡(jiǎn)介:】目前,世界上只有中國(guó)和美、英、法、俄等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家能自主研發(fā)航空發(fā)動(dòng)機(jī)。每當(dāng)中國(guó)在某個(gè)子系統(tǒng)的研發(fā)和制造方面取得進(jìn)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(guó)和美、英、法、俄等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家能自主研發(fā)航空發(fā)動(dòng)機(jī)。每當(dāng)中國(guó)在某個(gè)子系統(tǒng)的研發(fā)和制造方面取得進(jìn)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(duì)祖國(guó)航空工業(yè)進(jìn)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(jìn)軍用、民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域,中國(guó)與美國(guó)、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(dòng)機(jī)研制涉及氣動(dòng)力學(xué)、傳熱學(xué)、材料力學(xué)、理論力學(xué)、流體力學(xué)、斷裂力學(xué)、彈性力學(xué)等諸多學(xué)科,是牛頓力學(xué)時(shí)代所有力學(xué)的集大成,是所有科技成果的結(jié)晶。航空發(fā)動(dòng)機(jī)是氣動(dòng)、燃燒、傳熱、控制、機(jī)械傳動(dòng)、結(jié)構(gòu)、強(qiáng)度、材料等多種學(xué)科或?qū)I(yè)綜合優(yōu)化的結(jié)果,也與計(jì)算機(jī)硬件能力、商用和專用設(shè)計(jì)軟件、材料與工藝、測(cè)試與試驗(yàn)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(dòng)機(jī)包括難度極大的多個(gè)部件,各個(gè)部件在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速的復(fù)雜環(huán)境下工作且相互影響很大,加之高性能、長(zhǎng)壽命、高可靠、輕重量、隱身、經(jīng)濟(jì)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(gè)逼近極限的綜合性產(chǎn)品。
與航天火箭發(fā)動(dòng)機(jī)相比,航空發(fā)動(dòng)機(jī)并非一次性使用,要求在惡劣的使用條件下,能夠重復(fù)、可靠使用,對(duì)耐久性具有苛刻的要求。航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作范圍相當(dāng)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(jī)械裝置。航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的物理、化學(xué)現(xiàn)象非常復(fù)雜,目前仍然不能完全從理論上給予詳細(xì)、準(zhǔn)確的描述,只能依靠實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。
而且先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī),不是有錢就能造出來(lái)的!它需要長(zhǎng)時(shí)間的技術(shù)儲(chǔ)備和積累,需要大量?jī)?yōu)秀、專業(yè)的設(shè)計(jì)人員不斷的探索。以渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)為例,它就是兩端開口的圓筒,但在內(nèi)部安裝有十幾級(jí)風(fēng)扇、壓氣機(jī)、渦輪,以及傳動(dòng)軸、主燃燒室、加力燃燒室和噴管,數(shù)萬(wàn)個(gè)零部件。但就是這樣一個(gè)直徑約1米、長(zhǎng)度4到5米的圓筒能夠持續(xù)不斷地產(chǎn)生上萬(wàn)公斤、相當(dāng)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(dòng)機(jī)在全世界得到廣泛應(yīng)用,將人類帶進(jìn)噴氣式飛行時(shí)代,對(duì)世界政治、經(jīng)濟(jì)、軍事以及人類生活產(chǎn)生巨大變革。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)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(shí)的工作壽命,達(dá)到很高的可靠性,這對(duì)設(shè)計(jì)、加工以及航空材料的要求非常高。美國(guó)《國(guó)家關(guān)鍵技術(shù)計(jì)劃》中將航空發(fā)動(dòng)機(jī)描述為“是一個(gè)技術(shù)精的領(lǐng)域,它需要國(guó)家充分保護(hù)并利用該領(lǐng)域的成果,需要長(zhǎng)期數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)的積累,以及國(guó)家大量的投資……”
航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)十分復(fù)雜,即使在工業(yè)基礎(chǔ)雄厚、科技實(shí)力領(lǐng)先的美國(guó),研發(fā)一款先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī),也需要十幾年甚至二十幾年的時(shí)間,例如F-22戰(zhàn)斗機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī),從1983年開始驗(yàn)證機(jī)研制,到2005年形成作戰(zhàn)能力,研制周期長(zhǎng)達(dá)22年。與典型的高科技產(chǎn)品航天火箭發(fā)動(dòng)機(jī)相比,航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜,部件工作負(fù)荷更為嚴(yán)酷,并且要求長(zhǎng)壽命、多次重復(fù)使用。