只有4个半国家能搞,航空发动机到底有多难造?

昨天,由国务院、北京市人民政府、中航工业集团、中国商用飞机有限责任公司共同出资组建的中国航空发动机集团(简称“中国航发”)在北京挂牌成立。一时间,世界关注度陡然提升。

中国航发成立为何如此高调、高格、高热?因为“航空发动机”实在高逼格,制造难度太大。航空发动机由于研制难度高、技术含量高、产业回报高的特点,被誉为是现代工业“皇冠上的明珠”。

目前,全世界能搞发航空发动机的只有4个半国家,4个国家:美国、俄罗斯、英国、法国四个国家,半个国家:中国。由此可见,有多难!下面,我们就来看看航空发动机制造到底难在哪?!

一、不仅复杂,而且精密度要求极高。

说它复杂,是因为航空发动机的工作原理涉及到科学技术和工程技术几乎所有的专业领域;而说它精密,是因为发动机整体狭小,工作环境苛刻,要求在有限的空间里,装下上万个零部件,实现复杂的功能。

二、进入门槛极高。

航空发动机的研发制造不仅本身的设计制造门槛都极高,而且对基础工业、材料学要求也不一般。 首先,一台先进的航空发动机包括上万个零件,需要高技术水平的加工生产线、高成熟度的工艺材料体系,以及娴熟的工人进行精密地装配。基础工业及零配件加工纯粹靠积累,不是想提升立马就能提升的,需要一代又一代的叠加,需要各个领域的齐头并进。

其次,材料学水平和能研发力要求极高。发动机要能耐高温、保证足够长的寿命、能高负荷运行、能耐腐蚀、同时又保证重要比较轻就得靠金属材料学。提升材料研发水平和能力,不仅需要冶金技术,还需要经验的积累,投入大量的人力、物力、资金,进行大量的实验测定。

再次,就是设计能力。基础工业和材料都具备了,设计能力跟不上也白搭。不要说设计能力好解决,日本的工业和材料学都是世界一流的,可是涡扇发动机就一直造不好,推力上不去,就是因为设计的问题。

而且,完成了最初的设计制造,还仅仅是开始,能够打造一台经久耐用、性能卓越的航空发动机更为困难。比如在发动机的转速,一分钟甚至能够高达数万次,如何能保证它的长寿命,这给材料的耐热和散热提出了更高要求。普通材料如果不辅佐以精细的冷却技术的话顷刻之间就会灰飞烟灭,我们最好的高温合金工作温度也只有1100度左右。我们要在航发结构中设置非常复杂的冷却系统,像迷宫一样的冷却通道,要加工出数以万计的微细的冷却小孔。有这些都给我们设计制造和试验带来极大的挑战。

三、研发周期长、研制经费多。

航空发动机的研制覆盖空气动力学、燃烧学、结构力学等多个学科,研制周期和产业链长,其间还要解决:油耗、推重比、组合动力、组合材质、成本等一系列难题,解决设计与加工、材料的匹配问题及无数的试验,没有10几年的时间,难以设计成型。

还有一个核心问题就是,航空发动机不只是设计出来的,也是试验和试飞出来的。按照目前全世界对航空发动机研制的基础理论和基本方法掌握的程度来说,没有哪一个国家可以只凭设计和计算就可以精准预测结果是什么样。

全新研制一型航空发动机的时间,会远大于研制一型同时期的飞行器。没有很强的经济实力、科技实力和综合国力,不可能支撑航空发动机的研制。

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