僅次于核武的軍事技術如何掌握

僅次于核武的軍事技術如何掌握

自上世紀開始，美國便把航空發動機列為僅次于核武器的第二大軍事敏感技術。航空發動機的重要性，由此可見一斑。長期以來，一直有人不理解，為什么中國造得出神舟飛船、造得出殲-10戰機，偏偏造不出先進的航空發動機？

花再大代價也買不來先進的航空發動機

國資委日前發布公告，宣布組建中國航空發動機集團有限公司（“中航發”），位列國家電網、“兩桶油”和三大運營商等超大副部級央企之前，足見國家之重視。

航空裝備中，最受關注的就是飛機的心臟——航空發動機。

目前真正具有技術和商業優勢的只有美、英、法三國的四家公司。“這四家公司在全世界民用發動機市場份額接近90%。”國防973首席科學家丁水汀表示。

中國的國產太行發動機，也叫渦扇10系列發動機。太行發動機的1978年預研，1987年立項，2005年12月28日完成設計定型審查考核，歷時27年。但到目前為止，它仍然無法成為中國主力戰機的可靠動力來源。

中美航空發動機技術的差距令人感到不安，80年代，當F-15戰斗機已經開始安裝推重比達到8 的F-110發動機，而同一時期的中國還在落后的渦噴發動機上苦苦掙扎，如今，即便我們在WS15發動機上取得了巨大成就，但是我們仍然與美國差距至少30年。

2010年11月有媒體報道，一款推力27500磅的渦扇10“太行”發動機已投入批生產，將用于裝備殲11B。盡管如此，仍然有證據表明中航工業在擴大渦扇-10量產過程中質量穩定性控制存在問題，造成發動機可靠性不足，致使中國戰機仍然嚴重依賴俄羅斯進口發動機。

有一種說法，稱“我國航空發動機在上世紀50年代與國外相當，后來才逐漸拉大差距。”

“這些告訴我們，花再大的代價也買不來航空發動機先進的設計、試驗、制造、材料技術，我們必須堅定不移地走自主創新之路。”中航工業發動機公司總經理龐為說。

必須“燒錢”試驗

“航空發動機是經典力學在工程應用上逼近極限的一門技術，本身具有超常的難度。”北京航空航天大學航空發動機結構專家杜發榮表示。

航空發動機的主軸承，是關鍵部件之一，要在高速、高溫、受力復雜的條件下運轉，其質量和性能直接影響到發動機的性能、壽命、可靠性。目前，國外發達國家航空發動機主軸承的壽命均能達到1萬小時以上，國內基本在900小時以內。

高溫、高壓和高速，單獨看的確可以通過一些技術手段解決。比如：宇宙飛船、火箭，可以在高溫處覆蓋隔熱瓦，解決高溫問題；地面和水面動力，可以把發動機做得大一點，解決壓力、強度問題；一次性產品，如導彈動力、火箭動力，不需要考慮長壽命，一些難題也就迎刃而解，最后燒掉或者不再使用就行了。

但是，航空發動機不一樣，其研制還有“體積要小、重量要輕、壽命要長、可以重復使用”的要求，這意味著難度成倍增加。“設計航空發動機就是要讓它在這些苛刻的約束條件下使性能得到最大發揮。了解這些特點，也就能夠理解研制航空發動機為什么這么難。”龐為說。

航空發動機的另一個難點在于，這是一項涉及空氣動力學、工程熱物理、機械、密封、電子、自動控制等多學科的綜合性系統工程，“到現在都還不能從理論上給予詳盡而準確的描述，只能依靠大量的實際發動機試驗。”丁水汀解釋。

因此，一款航空發動機設計制造出來后，必須做大量的試驗進行驗證，以充分暴露問題。

比如美國、英國的航空發動機的地面試驗和飛行試驗所用發動機臺數少則50臺、多則上百臺，發動機地面試驗都要上萬小時，最高達16000小時以上，飛行試驗則需5000小時以上。

由于航空裝備的特殊性，這些數據只能靠自己試驗獲得，絕對無法照抄。可以說，“航空發動機不單是設計出來的，更是反復試驗出來的，一定程度上就相當于直接‘燒錢’”。劉江說。

“比如，做整機試驗時需要幾千小時，甚至上萬小時，真的‘燒’發動機。”劉江說，“按照規范，一些疲勞壽命等性能指標，試驗累積不到一定時數，就無法知道達不達標。試驗暴露出的問題，改進后還要繼續試驗。”

“有些就是破壞性試驗，需要破壞零件或整機。如渦輪盤破裂試驗，做完就報廢，而且一做就是幾十個盤，因為要累積數據。再比如民用飛機發動機中的風扇包容試驗和鳥撞試驗，試驗需要損毀整臺發動機。”劉江說。

據外國媒體推測，這種大涵道比渦扇發動機已經進入飛行試飛階段，將在未來5至7年內投入使用。至此，我國成為繼美、英、法、俄之后第五個能夠獨立研制大涵道比高性能渦扇發動機的國家。

這些，意味著巨額的研發投入。

據統計，過去50年，美國投入航空發動機預研經費就超過1000億美元。裝備美國第四代飛機F-22的F119發動機，從最初的部件研究到具備完全作戰能力，歷經32年，其中僅驗證機研制和原型機研制就投入31億美元。

“不過，研發過程雖然‘燒錢’，但是最終成果應用的時間也會很長，一款定型的航空發動機甚至可以用三四十年。”杜發榮說。

推動中國空軍邁向戰略空軍

目前，中國發動機還存在著不少問題——

1、在航空發動機的發展歷程中，缺少像錢學森院士那樣學貫中西的大師級人物。回顧“兩彈一星”的研制歷程，大師級領軍人物所起的作用至關重要；

2、雖然我國航空工業長期受俄羅斯的影響，但是并沒有很好地領會他們的設計理念。他們在經濟上并不富裕、研究人數相對較少的情況下，利用系統的觀念把復雜問題簡單化，將蘇聯各個生產或研發部門提供的性能并不算高的部件和材料，集成出主要性能突出、綜合技術水平較高的航空發動機；

3、我國歷來重學術而輕技術，加上我國當前教育體制、模式的限制，使得航空發動機行業嚴重缺乏對機械產品悟性深刻的設計師和技術工人。航空發動機行業的一位廠長說：他發現一個兒童時代很少玩玩具的人很難成長為“心靈手巧”的技術工人。

外界估計，中國將在2到3年內在批量制造高性能噴氣發動機方面取得突破，但對于制造可靠的頂級航空發動機，則還需要5到10年。一旦中國邁上這一臺階，將會促成中國空軍和海軍航空兵的強勢崛起。

“當前我國航空發動機面臨著前所未有的嚴峻挑戰，也迎來了前所未有的發展機遇。舉全國之力，我們一定能夠取得徹底根治飛機‘心臟病’的成功，一定能夠為軍民用航空裝備提供健康強勁的‘中國心’。”劉大響院士說。龐為表示，隨著國家綜合實力的增強和企業自身的發展壯大，到2025年，中國的航空發動機裝備有較大把握取得突破，實現與世界航空動力強者同臺競技。

此前，運-20運輸機正式加入現役。這意味著中國軍工又填補了一項國產武器空白，為中國實現自主國防再下一城。但運-20存在的最大短板就是發動機，一是發動機選購自俄羅斯，二是俄羅斯的D30-KP-2發動機與伊爾-76所用的一模一樣，單臺推力僅僅12.5噸，這就讓身板強健的運-20少了一顆更為脈動強勁的心臟。就算是仿制成功的渦扇-18也就是D30-KP-2發動機的技術水平，改進余地不大，僅僅停留在維持運-20可用的技術狀態。而全力以赴自主研發的大涵道比的渦扇-20才是運-20的“最愛”和最佳拍檔。

據稱，渦扇-20與現役俄制D-30KP發動機相比技術明顯提高，在同等條件下，將使大型軍用運輸機航程增加10%以上，并具有一定的先進性，可滿足我國大型軍用運輸機對動力裝置的需求。只要這個唯一的短板盡快補齊，那么中國的運-20整體技術性能還將有一個很大的提升，與美軍的C-17差距也將進一步縮小。

大型軍用運輸機是二十一世紀軍事強國的名片，也是衡量一國是否具備戰略空運能力的重要標志。因此，作為戰略空軍的基石，運-20裝備中國空軍后，將使中國空軍具備強大的戰略投送能力。而解決了發動機問題，無疑會使運-20更加強大。

（新華社2016.7.11、《瞭望東方周刊》萬宏蕾/文等）