中國航空發動機發展遲緩分析及理論對策

金世軼

摘 要：作為飛機的心臟——航空發動機，被譽為“工業皇冠上的明珠”，其研發成為制約中國航空工業發展最大的問題，對中國航空工業、軍工業、國防安全等有著重大影響。但現階段中國的航空發動機與歐美等在此領域領先的航空發動機相比仍有較大差距。因此為了我國航空發動機更快更好的發展，文章對我國當前航空發動機的一些型號以及技術特點做了簡要分析，在思考了我國航空發動機發展遲緩的原因之后，提出了幾點發展對策。

關鍵詞：航空發動機；發展特點；分析；對策

中圖分類號：F426.5 文獻標識碼：A 文章編號：1671-2064（2018）08-0228-02

1 從發展歷程分析我國航空發動機發展遲緩原因

1.1 起步發展階段

建國之后，我國航空發動機行業逐步建成一定規模的生產制造與科研設計相結合的體系，包含了一個燃氣渦輪研究院和三個設計研究所以及一支數量龐大的職工隊伍。在這一期間內生產了大量的各型發動機，對保障國土防空安全做出了重大的貢獻。可見，發展初期我國航空發動機發展水平并沒有落后太多。

1.2 困難瓶頸階段

我國航空發動機起步并不算晚，但是由于長期處于測繪仿制當中，并沒有走完一個預研和研制的完整過程，科研技術基礎也較為薄弱，與俄美等世界航發先進技術水平相比差距較大，比如平均壽命與平均大修時間等關鍵指標[1]。同時，航空發動機技術的落后已經不能滿足我國現代國防的需求并且嚴重制約了我國國防空軍裝備的更新與換代。當前我國許多新型軍機直接購買、裝配國外的進口發動機。 這種依賴于國外裝備的局面一方面不利于國內航空發動機的研究制造；另一方面也對我們的國防安全產生了巨大影響[2]。所以，我國急需研制出具有自主知識產權的高性能先進航空發動機。

1.3 探索徘徊階段

在面臨依賴于國外裝備的這種情況下，一方面來看，我國的航空發動機還是取得了不錯的進展，相繼研制出了WP 5、WP 6、WP 7、“昆侖”、“太行”等一系列發動機。但從另一方面講，這樣的發展速度仍然趕不上歷史的進程，科研力量的薄弱、資金力量投入的不足、自主創新能力的欠缺等等都制約了我國航空發動機更快更好的發展。

2 先進技術對比分析

2.1 單晶渦輪葉片

單晶合金技術與氣冷葉片設計、精密鑄造方法以及防護涂層工藝相結合，可以使航空發動機渦輪前溫度提高300℃左右，燃油效率可提高30%以上，大大延長了使用壽命[3]。現階段，國內外高性能航空發動機都已采用了單晶合金葉片技術。我國從上世紀八十年代開始單晶合金的研究，真正使用過的僅有DD3和DD6合金，而DDS還正在研究當中，相較于歐美已經在發展研究第三代及第四代單晶高溫合金，我國單晶高溫合金技術僅發展到第二代，可見我國單晶合渦輪葉片技術的研究發展仍處于起步階段[4]。

2.2 粉末冶金渦輪盤

粉末冶金渦輪盤技術是航空發動機發展中一項重要的先進技術。前兩代粉末冶金渦輪盤在數十種航空發動機上得到了廣泛使用，使發動機的穩定性大大增強。F100系列發動機累計飛行2000多萬小時的實驗中，只有采用了粉末冶金渦輪盤的系列發動機實現了連續飛行了100萬小時以上[5]。可見，粉末冶金渦輪盤技術對于提高航空發動機的穩定性和整體性能有著尤為重要的作用。而我國在粉末冶金渦輪盤技術的研究進展上也一直存在瓶頸，大大限制了我國先進航空發動機的發展水平。

3 我國航空發動機主要機型及特點分析

3.1 渦噴13系列發動機

渦噴13系列發動機的研制，是我國從仿制改型向自行研制的重要轉折點，使我國結束了不能研制先進渦噴發動機的歷史。渦噴13代表了當時中國航空發動機制造的最高技術，然而從結構上看，渦噴13采用的環管形燃燒室，還是落后于當時主流的環形燃燒室；而渦輪葉片則采用定向凝固合金配合較為先進的無余量精鑄工藝，同樣落后于前面提到的單晶渦輪葉片以及粉末冶金渦輪盤等技術。

3.2 “昆侖”發動機

“昆侖”發動機（渦噴14）是我國第一種完全自行設計研制的國產渦噴發動機，包括其所使用的材料、技術、工藝等[6]。上世紀八十年代正式立項，進入原型機的研制階段。然而“昆侖”發動機的地面試車過程中曾先后出現過發動機管路滲漏油、高壓渦輪葉片斷裂等一系列嚴重問題，在裝機試飛過程中又出現了高空大速度喘振停車與小速度切斷加力停車等一系列重大技術問題。在耗費了大量人力物力以及時間排除故障后，研制工作也進入了最后階段，于21世紀初通過國家測試并正式設計定型。雖然最終完成了“昆侖”發動機的研制工作，但也耗費了18年的時間研制。對于八十年代的超七戰機來說，“昆侖”發動機已經喪失了它的意義。即便時至今日，“昆侖”發動機還是無法滿足渦噴發動機的耗油率等要求。本文結合查閱的一些資料，給出了“昆侖”發動機與國外同類型先進發動機的性能對比圖，如圖1。

3.3 “太行”發動機

現階段，我國空軍所使用的航空發動機主要型號是“太行”發動機（渦扇10A/B），這是國產第三代大型軍用渦扇發動機。“太行”發動機是我國首個具有自主知識產權的大推力、加力式、高性能渦輪風扇發動機，結束了我國先進渦扇發動機研制的空白。“太行”發動機采用全自動數字化控制系統以及大推力涵道比設計，推力可比肩世界先進水平。使用的先進新材料占整機重量超過50%，采用了跨音速風扇、氣冷高溫葉片等一系列先進技術。現在已經大批量地裝載在殲11B戰機，有軍內專家指出，殲20也在采用“太行”發動機進行試飛，可見其優秀的整體性能已處于世界先進水平。但是我國這款有著了俄羅斯以及西方先進技術經驗的發動機，其許多技術指標及綜合性能仍與國外先進航空發動機存在一定差距。其主要原因是我國工業基礎上的材料以及工藝工業水平的缺陷。不過相信這是每一個航空大國都曾走過的路，所以在不久的將來我國勢必可以有借鑒地更快走出技術困境，打造真正屬于世界一流水平的國產航空發動機。

4 我國航空發動機的發展對策

4.1 走自主創新發展之路

因航空發動機研制具有技術難度大、研制周期長、耗費資金多等特點，給研發帶來了巨大的壓力。縱觀我國航空發動機這幾十年的發展歷程中，幾乎一直都在測仿外國先進的發動機，自主創新意識與能力不強，一定程度上導致了我國發動機發展緩慢。測仿雖然可以在短時間內解決研發重點，但是并不能掌握它的核心技術，所以我國航空發動機研發必須要堅持走自主創新發展之路[7]。要在借鑒國外先進發動機技術的同時，自主創新研究自己的核心技術，不斷總結經驗發展新技術，走出一條屬于中國自己的創新之路。

4.2 強化競爭機制

無數實踐與經驗證明，競爭是推動技術和經濟發展的原動力，強化競爭與競爭擇優機制是保證成功研制新機的重要方法和途徑。前蘇聯成為軍用航空大國的一個重要原因，就是采用了競爭擇優機制，西方航空發達國家也是如此。采用競爭擇優機制，會使航空產品的研制進度加快同時節省大量的研制費用[8]。

4.3 加強預研與技術基礎的建設

航空發動機加速發展的今天，我們要牢牢把握機遇，在堅持自力更生謀發展的原則下積極引進國外先進技術。為此，必須加強航空發動機預研與其技術基礎建設。

4.4 提高科研激情與活力

科研的激情活力與科研進度息息相關，上世紀國民投身于科研、熱情高漲，使得我國建國不久后科研力量大增，包括航空發動機的快速研制，極大地增強了我國的國防實力。面對當今航空發動機遲遲不能快速發展的現狀，國家應調動科研者的積極性，鼓勵、鼓舞團隊的自主創新和困難攻克，保護科研者的權益，激發科研者的創新熱情。

5 結語

通過對我國航空發動機發展歷程以及當前航空發動機的一些型號以及技術特點做了簡要分析，我們可以看出我國航空發動機發展遲緩的原因是多個層面多個維度相互作用的結果，并不是幾個方面的原因簡單決定的。本文所提出的一些發展對策也許也不夠全面具體，但在一定程度上可以推動我國航空發動機更好更快的發展。2016年，中國航空發動機集團有限公司正式在京注冊成立，這是我國重視發展航空發動機產業、推動國防建設的重要舉措。相信不久的將來我國勢必可以走出技術困境，實現航空發動機完全自主研發與制造生產，打造一個真正的航空強國。

參考文獻

[1]張北辰，張艷梅，王永佳.論中國航空發動機發展滯緩的原因[J].中國科技博覽， 2011（34）：516-516.

[2]韓蕊，丁香.航空發動機的發展簡述和思考[J].城市建設理論研究：電子版，2012（13）.

[3]陳榮章.單晶高溫合金發展現狀[J].材料工程，1995（8）：3-12.

[4]胡壯麒，劉麗榮，金濤等.鎳基單晶高溫合金的發展[J].航空發動機，2005，31（3）：1-7.

[5]孫廣華，梁春華.航空發動機粉末冶金渦輪盤的新發展[J].國際航空，2008（2）：62-64.

[6]王綜.“昆侖”發動機[J].軍民兩用技術與產品，2006（1）：9.

[7]廖峻鋒.中國航空發動機落后的原因分析及發展對策[J].科技展望，2016（4）：310.

[8]溫俊峰.航空發動機發展簡述與思考[J].世界科技研究與發展， 1998（6）：72-75.