中国的软肋:为什么造不出好的航空发动机

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2017-10-12 21:56:22

随着中国国产大飞机C919进行了第二次成功试飞,中俄合作远程宽体客机亦正式公布了名号——CR929,中国的大飞机国家战略日渐浮出水面。

国际航协预测,未来20年全球客运需求将翻番,其中大部分增长将来自亚太地区。中国航发商用航空发动机有限责任公司的相关报告亦呼应了国际航协的预测,称未来20年全球将需要新交付客机3.8万架,发动机需求量达7.4万台,市值1万亿美元,而亚太地区预计将占到这1万亿市值的三分之一。

从支线飞机翔凤(ARJ21)到首飞的单通道中型窄体干线客机C919,再到中俄联合设计的宽体飞机,已成为中国国家战略一部分的飞机制造业正在大陆逐步推进。

2016珠海航展,中国航空发动机集团展馆中展出的中国国产“太行”发动机(图源:多维记者/摄)

与国际航空制造巨无霸相比,中国飞机制造水平尚处于弱势,尤其是作为飞机“心脏”的发动机制造一直是中国的软肋。

据从事军用航空发动机设计的中国工程院院士甘晓华向媒体介绍,航空领域飞机的设计制造通常需要15到20年,发动机则要20到25年;全世界能制造飞机的企业大约有二三十家,但是能制造发动机的却只有屈指可数的3到5家。

中国大陆军用航空发动机跟国际最先进水平几乎相比落后一代,甚至更多,用时间来折算大约落后20到25年。甘院士表示,“民用发动机,因为没有基础,也不好比较,恐怕也差了一代甚至更多。”

为改变发动机研发严重落后的现状,制造可商业化的发动机,中国航发商用航空发动机有限责任公司于2009年1月成立。2016年,中国宣布在“十三五”期间启动实施航空发动机和燃气轮机重大专项。业内人士称,估计“直接投入在1,000亿元人民币(1元人民币约合0.1517美元)量级,加上带动的地方、企业和社会其他投入,专项投入总金额约达3,000亿元人民币”。

中国涡扇19发动机曝光,推力达到10吨(图源:央视视频截图)

在C919首飞中,其搭载的发动机LEAP—X系由CFM国际公司研制。中国航发商发总经理、民用航空发动机专家冯锦璋对外表示,“长江1000和长江2000发动机,和现在运营的最先进的发动机基本上相当,如果按计划2025年能够顺利设计出来,那从时间上讲,起码也要晚10年。”

中国造出好的航空发动机为什么这么难?发动机被誉为“工业王冠”,应用有各种新理论、新材料、新工艺,还涉及到要求极高的焊接技术,以及燃烧室、风扇、叶片、机械系统、涡轮制造等诸多方面。

有业内人士一语道出天机,早前为了国防急需,资金又有限,均是测绘仿制后赶紧装备部队,基本上没有核心技术。中国擅长逆向仿制,在过去解决了多个领域的“有无”问题,对于一般装备而言,逆向仿制即便不知其所以然也至少能做到知其然,但发动机制造必须要知其然,更要知其所以然。“说一千道一万,航空发动机的问题是基础不牢,核心在这个地方。”

中国在航空发动机制造上是有过惨痛教训的,2005年完成设计定型的“太行”涡扇发动机的核心机源于国际主流的CFM-56, CFM-56被使用在波音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,但是多年过去了,太行发动机仍未完善,它曾用在过双发的歼11战斗机上。而单发的歼10战斗机因对发动机可靠性要求高,直到歼10B量产,歼10系列战机都还只能采用俄制AL-31FN发动机。2017年10月初,中国太行版歼20试飞照曝光。

国际航空界流行一句话,开发航空发动机,最好不要走“建造再摧毁”的流程。西方先进航空企业对发动机的设计更多的是一系列的数值计算和分析,并以此为基础进行精细化优化。有专家称,“目前中国的发动机从设计到完成起码10年,国外也就是30到36个月,三年左右。”现在中国做基础创新,底子必须打牢,缩短迭代的周期和次数,革新发动机设计的理念和方法显然已是迫在眉睫。

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。以英国为例,它可以放弃飞机工业,但对罗罗公司却一直小心翼翼地呵护,因为英国明白,只需凭借罗罗的先进航空发动机技术,就没有哪个国家能够轻视英国在世界航空工业中的地位。

随着3D打印、AI等诸多科学技术日新月异的进步,与之同时也带来了新的可能。或许中国在跟跑国际先进航空制造企业的同时,可以后程发力,创造新的设计,进而实现领跑,一切都还未知,也意味着一切皆有可能。

撰写:刘言

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