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日媒:中国两至五年内成功研制五代机发动机
Monday, December 10, 2012 22:33
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解放军海军日前利用国产歼-15战机成功在“辽宁”号航母上完成了起降作业,此事令国外观察家颇为震惊。不过,解放军海军尚未解决一个关键问题:歼-15和其他中国战机何时才能够安装中国发动机?与许多其他领域相同,中国在军用飞机领域的整体研发工作也在快速发展。就像帐篷一样,它的功能与性能取决于撑开帐篷的那根“长杆”,而就飞机而言,其最关键、最难产生的部分,就是发动机。虽然目前中国已在该领域投入了巨大的心血,但其成果和这些努力的影响仍然不得而知。不过,文章称,中国至少会在2至5年时间内系列化生产足以为歼-20提供真正五代机性能的强大发动机。

  
   
中国到2015年投入1500亿美元研制发动机
  作为巩固并提高中国军工实力整体努力的一部分,以中国航空工业集团公司为首的中国发动机制造商预计近期将投入1000亿人民币发展发动机,到2015年,这种投入可能会提高至1500亿人民币(近240亿美元)。据路透社报道称,一些中国航天工业专家预测,在接下来二十年的时间里,北京最终将在发动机领域投入多达3000亿美元。在这种级别的资本投入下——是此前相关报道的数倍——中国最终将投入获得发动机领域重大突破的必要资金。据估计,普惠公司为F-35“闪电II”战机研制F135发动机——该发动机是世界上最先进、最强大的发动机——共投入了约84亿美元(至少按照官方公布的资金来看是这样的)。以此为基础可看出,中国已经投入了可同时维持多款先进性能喷气发动机和大型涡轮发动机研发工作的资金。

  中国国防航空工业已经展现了其同时成功处理多个项目的能力——其同时研发至少四种不同类型的战术战机和攻击机,包括两款隐身战机歼-20和歼-31战机。除中国之外,没有其他任何一个国家同时维持着这么多不同的现代战机项目。然而,这种进步也突显了中国军用飞机领域的另外一个事实,即中国仍无力规模化生产足以使其新型战机具备不加力超音速巡航等第五代战机特性的喷气发动机。即便歼-20和歼-31原型机配备了中国研制的发动机,但这决不表明这些发动机拥有足够的使用寿命,并且能够规模化生产足以装备大型战术飞机编队的数量。

  目前中国正在学习如何系列化生产为其部分歼-10和歼-11/歼-11B战机提供动力的WS-10涡轮发动机,还无力生产其未来国产大型运输机或加油机所需的大型高涵道比涡扇发动机。虽然《环球时报》报道称中国目前生产的歼-11B战机全部配备了中国研制的WS-10发动机,但中国最近的喷气发动机进口数量证明中国战机仍严重依靠俄罗斯发动机,由中国研制的发动机仅为约两成中国最现代化的战机与攻击机以及出口至巴基斯坦的JF-17战机提供动力。

  据美国的俄罗斯与中国军用航空领域分析家鲁本·F·约翰逊称,航空发动机可能是中国与其他国家航空领域差距最大的地方。例如,在本届珠海航展期间,虽然中国展出了其性能较低的“岷山”涡扇发动机,但WS-10发动机却没有现身。除这两款发动机之外,中国还在研发多种喷气发动机。

   
  中国或在2至5年内成功研制五代机发动机
  配备在战术战机和攻击机之上的喷气发动机,必须能够在严峻的条件下运行。例如,在飞行过程中,喷气发动机的压缩机叶片要能承受高达自身重量20000倍的离心力。人们常常用“冰质调羹勺搅热汤”来形容涡轮叶片在这种环境下面临的挑战。

  航空发动机以其复杂性、深奥的技术以及苛刻的性能参数,堪称航空发展中的顶峰。据约翰逊称,在战机发展过程中,发动机核心就相当于“撑开帐篷的长杆”,是一个项目之所以会拖延的最大原因。航空发动机的材料通常无法按照工业分类指导方法“加工”,因为以工业规模这样做是不经济实惠的。必须全部掌握合金、粉末冶金、单晶叶片技术。值得注意的是,在五家前苏联大型研究机构中,就有一家致力于材料研究,苏联冶金研究非常活跃。在俄罗斯的发动机项目中,掌握热障涂层技术是关键一步。

  然而,尽管做出了这些努力,但在发动机性能方面,俄罗斯仍然没有可媲美发动机“三巨头”——即罗尔斯·罗伊斯、GE和普惠——的企业。俄制发动机仍然相对较重,而且利用的也并非最顶级材料,燃油消耗率也相对较高;与美制和欧制顶级喷气发动机相比,俄制发动机加速度较差,推力重量比较低,寿命较短,可维护性较差。另外,俄罗斯仍然无法利用最新管理技术获得最佳优势。例如,虽然如“土星”公司的AL-31发动机等新型俄制发动机已经配备了全权数控系统,而且全权数控系统的质量较非俄制产品相差不大,但软件质量仍然是一个关键的区别。即便是首批苏-27战机也加装了不同的发动机,因为AL-31发动机当时尚未到位。

  近年来随着冶金和制造技术的发展,中国在航空领域已经取得了一些进步,系统设计、集成和管理已经成为制约发动机生产的最大薄弱环节。在地面测试和高离心和G力飞行中,中国发动机面临着叶片弯曲、破坏及其他问题。为了攻克这个难关,中国的军用喷气发动机制造商需要实现一些生产和流程管理突破,而这些突破与前几年中国在机身与航空电子领域获得的突破一般无二。为了推动这种努力,中国航空工业集团公司旗下发动机公司聘请了经验丰富的发动机设计人员。鉴于在该领域其他方面的进展,而且中国还在继续通过研发和工业间谍活动,获得技术和流程管理知识,中国有可能在未来几年内研制出一款可规模化的可靠型WS-10发动机。

  WS-10发动机有潜力提供堪比惠普公司F100涡扇发动机的性能——F100发动机为F-15和部分F-16战机提供动力。因此,这种发动机或许能够为与F-15战机尺寸相似的歼-11B、歼-15和歼-16战机提供动力。中国至少会在2至5年时间内系列化生产足以为歼-20提供真正五代机性能的强大发动机。

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