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干貨   為什么中國航空發動機這么落后,看完后沉默了!
干貨 為什么中國航空發動機這么落后,看完后沉默了!
鐵血軍事     阅读简体中文版

為啥中國的航空發動機技術落后?
中國的火箭都能到月亮了,國產民用大客機也開始發展了,四代戰機也誕生了,為什么戰斗機上的發動機一直不能國產化呢?

以下內容轉載自網友 賀羽 發表于知乎社區的回答。

原文出處:http://www.zhihu.com/question/26981346


賀羽的回答

這個世界上能自行制造第三代戰斗機的國家/地區有12個

(暫不算配套航發 按制造地區計 按服役計 按中國戰機世代劃分 美俄中瑞法歐韓日臺印 還有按照wiki標準我很不要臉的把巴基斯坦和伊朗也算上了 請拍磚)


能自行制造核武器的國家有9個

(美俄中英法印巴以朝)


能自行制造洲際彈道導彈的國家有5個

(美俄中英法)


能自行制造大推力軍用渦扇發動機的國家有3個

(美俄中)


能自行制造大涵道大推力高性能民用渦扇發動機的國家 則就只剩2個了


(美英:GE 羅羅 普惠 或者我打腫臉再撐死算你一個IAE)

(我知道以上標準里爭議太多 咱可以評論區慢慢討論請輕拍。。)


可以很直觀地看到 在這個殘酷競爭的人類金字塔上 中國目前距離塔頂還真是有段距離的。


工業之花 人類工業皇冠上的明珠:航發 渦扇航發 大涵道大推力高性能高可靠度渦扇航發。可也同時是我們目前怎么繞也繞不開的心臟病。


一、航發為什么這么難?


想象一下,蘇27的AL-31渦扇發動機最大加力推力是12.5噸,2臺AL-31可推動蘇27以超過2倍音速飛行。但AL-31的風扇直徑不到900毫米,渦輪直徑不到300毫米;基本物理學原理,力是相互作用的,也就是說這么小尺寸的風扇、渦輪反過來要時刻承受著12.5噸的力。形象一點說,大家應該都看過壯漢用喉嚨頂著鋼槍推動汽車的表演,渦扇發動機也大概如此,只是壯漢推汽車是慢慢挪動,而渦扇發動機要推動飛機以2倍音速飛行,各部件要承受住異常嚴酷的高溫高壓考驗。


另外,一臺用于超音速戰機的渦扇發動機直徑一般僅1米左右、長度4米左右。以AL-31為例,這么小的一個圓筒狀物體,要塞進4級風扇、9級壓氣機、2級渦輪、可收斂-擴張噴管、燃燒室、加力燃燒室,還要在之間安排冷卻空氣通道,周圍安裝燃油控制系統等。所以,設計、制造一臺高性能的渦扇發動機,可謂"螺螄殼里做道場",難度極大。


在世界范圍內,掌握一流水平渦扇發動機制造技術的僅有英國羅·羅、美國普惠和通用3家公司,俄法兩國都屬于二流,這是一個真正的壟斷行業。


專業一點地描述,渦扇發動機要達到更大推力、更低的油耗,首要的是提高增壓比、提高熱效率,渦輪前溫度是衡量熱效率的一個重要指標。


例如
第三代蘇27的AL-31發動機的渦輪前溫度是1665K,而第四代F-22的F-119發動機將這個指標提高到了1977K;AL-31的渦輪前溫度尚在普通鋼材熔點之下,但F-119的已超出約200度。要在這樣高的溫度下正常工作,F-119的渦輪采用了第三代單晶空心葉片。

具體什么是單晶空心葉片,在此很難展開描述,只能說一片面積僅幾平方厘米的葉片具有大量自由曲面、復雜的內腔(用于進氣冷卻),還要控制合金晶體生產連續一致,這需要極高超的精密鑄造工藝。俄羅斯、中國至今尚未或是剛展開單晶空心渦輪葉片的工業化制造。(不過3/19我們在這方面有好消息:《中國突破發動機單晶葉片核心技術 打破壟斷》中國突破發動機單晶葉片核心技術 打破壟斷)


令美帝驕傲的F119 F22標配動力。


而發動機要提高推力與自身重量之比,還要將壓氣機和渦輪造得更輕巧。壓氣機和渦輪的傳統制造工藝是將葉片以榫頭、榫槽鎖緊的方式連接在葉盤上,但西方先進發動機已開始采用整體葉盤。即用電子束焊接等方法將單晶空心精鑄葉片固定在葉盤上,重量可比傳統工藝制造的降低30%。整體葉盤的制造工藝有10多種,但除了上述的美英3家航發巨頭,其它國家也還未能應用于批量生產。


渦扇發動機的風扇遠離燃燒室,熱負荷低,但它的氣動效率也被繼續精進。通用F-119和羅·羅瑞達900發動機的風扇都采用了寬弦葉片,其加工方法是將鈦合金毛坯用切削方法加工成兩半葉片,用真空擴散焊成一整體空心葉身,最后超塑成極為復雜的曲面。這又是一種全新的加工工藝。


這么說,美軍F-22A隱身戰機所采用的F-119渦扇發動機為例,它的6級壓氣機、2級渦輪全部采用帶空心單晶葉片的整體葉盤,3級風扇則全部采用寬弦葉片,所以它的推重比達到10,在迎風面積較小的情況下,最大加力推力超過15噸。所以,美軍F-22A隱身戰機能以1.7倍音速進行超音速巡航;而中俄的四代機殲20、T-50只能暫時采用第三代渦扇發動機,要等待第四代發動機研制成功,飛機才能真正完成研制。



凱特王妃為羅羅公司發展的寬弦葉片宣傳。


二、中國航發水平為何與世界一流差距巨大?

我國軍事工業以蘇聯技術援助起家,擅長逆向仿制,在過去解決了多個領域的"有無"問題,甚至有輕武器專家以"山寨之王"自居。對于很多一般裝備,逆向仿制即便"不知其所以然",也至少做到"知其然"。


但渦扇發動機這個"工業王冠",應用有各種新理論、新材料、新工藝,要做到"知其然"都難,可以說是無法簡單復制的。甚至,在沒有操作手冊的情況下,要將渦扇發動機正確拆開都困難。例如,我們非常熟悉的CFM-56,其使用在波音737、空客A320這些主流商業客機上,是世界上使用范圍最廣的渦輪風扇發動機之一,但是拆解CFM-56的難度仍然很大,幾平方厘米的葉片上分布著許多小孔,這些孔隙的作用是散熱的,小孔的位置設置極為講究,是根據氣路走向而定的……因此CFM-56的維護都是由專業公司來完成的。


即便是能制造出各種類型的發動機構件,但是在裝配上仍然需要技術、工藝支撐,同一生產線上制造出來的不同批次發動機都存在差別,推比相差甚至可以達到0.2。隨著推比達15以上的發動機開始研制,各種新材料被大量應用,發動機結構也越來越復雜,對加工工藝要求也更高。你要仿制別人的新型發動機,所要花的時間可能比自己從零開始研發還要多,而且仿制產品的性能還很可能不及原型機。


這方面我國是有慘痛教訓的,例如"太行"渦扇發動機,其核心機就源于CFM-56,太行發動機在05年完成設計定型,但8年過去了仍然問題不斷,只用在雙發的殲11戰斗機上。單發的殲10戰斗機對發動機可靠性要求高,直到殲10B量產,殲10系列戰機都只能采用俄制AL-31FN發動機。


從科研體制來看,我國以前航空發動機的研發是跟隨型號的,即要研制一款飛機,才會去研發一款配套的發動機;飛機如果下馬了,發動機也就隨之下馬了。但美英等發達國家,發動機與飛機研發基本是分開的,發動機核心機的研發提前很多。例如,美國F-22戰機所用的F-119發動機屬于第四代發動機,但美國的核心機技術已發展到第六代,用于接替F-119的第五代發動機核心機也已制造出來。



美第五代發動機的核心機已經問世了


但正因為難,沒有任何捷徑可走,才更要完全自主研發,下工夫,花時間,砸銀子,在所不惜。


三、別說中國 毛子都落下一大截了

蘇(俄)的航空發動機制造理念不同。美國制造發動機,考慮了翻修期和壽命,因為一臺發動機能更長時間的使用,就說明飛機能更少的更換發動機,這樣比較經濟。可是蘇聯根據衛國戰爭經驗,發現坦克和飛機的實際戰場壽命往往只有幾十到一百多個小時,然后就被摧毀了,所以蘇聯設計武器就以簡單、便宜、容易大規模生產為原則。而二戰后蘇聯軍隊總是枕戈待旦準備打第三次世界大戰,所以更認為航空發動機沒有必要需要長壽命和翻修期。在這種指導思想下,蘇聯制造的發動機翻修和壽命要比美國的短得多。


蘇聯解體以后,俄羅斯認識到了這種思想已經過時,所以也在改正。現在AL31的改進型號的首翻期和總壽命已經比早期型號有所增加,但是因為基礎設計問題,俄羅斯航空發動機的推力、壽命、耗油率、噪聲水平和環保水平等主要指標都落后于世界先進水平,所以仍然遠不及美國同類的發動機。美國則由于有強大的工業基礎,生產武器不計成本,精益求精,不怕最貴,但求最好,所以美國有很多天價武器裝備,而且都是做工精良,技術先進,使用壽命也很長。


這里就講一個段子:


“記得原來有一門課是航空發動機,講課老師是北航一個毛系航發大師級人物,(俄語說得絕對比漢語標準,妥妥的),參與過WP11,WP7,(等等)的研制,后面就不方便透露了。


一次上課,老師給我們講解毛系發動機和鷹系對比的時候,拿的老先生最得意的WP7,一個同學很細心的問燃燒室邊上為什么會有兩個像熱水瓶膽容器,而美國發動機沒有,老先生說,兩個瓶子一個裝的汽油,一個裝的純氧,大伙不解,老先生悠然自得地說,因為毛發有個毛病,容易熄火,加上J7的設計機頭進氣,導致每次導彈發完幾乎必然熄火,然后老先生轉而一臉得意,傲嬌萬丈啟動:這個時候就打進霧化汽油混合純氧,加上內燃裝置2000K+打火,所以,我們的發動機雖然容易熄火,但是空中再點火成功率百分之百!同學們不要担心!”


“。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。”


綜合考慮美俄發動機在型號研制和技術實力方面的因素,兩國在航空發動機研制領域的差距可能已經增加到了20年以上。


四、擁有先進的航發的意義到底在哪里?

大英帝國日薄西山,可以放棄飛機工業,但卻矢志不渝的呵護羅羅公司,因為憑借羅羅的先進航發,就沒人能夠輕視英國在世界航空工業中的地位。


前蘇聯盡管擁有強悍的航空工業,但在民用大推力渦扇發動機方面比起前三個西方公司也不過爾爾,再加上之前在適航標準制定上吃的大虧,毛子始終沒能在世界商用飛機這塊無比巨大的蛋糕上分到一口。


即便是我自己一個小本科生而言,都能感受到“只要引擎猛,板磚也上天”的意義


去年DBF我們prototype NO.1首飛時,連夜加裝的landing gear硬是沒用上= =發動機馬力太給力 幾乎直接垂直起飛了。



俺們的小寶貝


更何況,大國重器的心臟……
更何況,那未來就是是大把大把的銀子啊……
即便退一萬步,就光從看臉效果來講:

分別為俄中美當家大運,你告訴我配上哪家的發動機最好看?

D30(中間圖)那小細管子看著都脆


五、中國航發的現狀及未來之路

中國致力于開發國產高性能航空發動機,用于裝備國產軍用飛機的戰略方向已經明晰,這一戰略選擇包含著重大的航空技術挑戰,世界上僅有少數幾家大公司真正掌握著這項技術。



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。中國渦扇-10“太行”渦扇發動機及其改進型的性能指標與美國普惠F100和通用電氣F110相當,這兩款發動機是目前美軍F-15和F-16戰機的動力裝置。“太行”家族設計為殲11家族、殲10家族的標準動力,可能最后取代俄制AL-31。目前情況是已有大批筷子B開始使用了太行。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。



圖為F119發動機的地面測試。


F119發動機是F-22戰斗機的動力來源。到目前為止,我們只能仰視它的偉大,而它僅僅只是美國上世紀90年代的產品。我們還需要看到的是,那些技術領先者在絲毫沒有放慢前進腳步的同時,又不斷以環保等堂而皇之的理由在我們前面設置障礙。美國從上世紀50年代開始核心機預研計劃,至今已經發展出七代核心機,而F119的核心機僅僅是其中的第四代,其航空動力工業的技術潛力由此可見一斑。但美國政府從未放松過對航空發動機技術的控制,不僅對我國保持封鎖,甚至在某些核心技術上對其歐洲盟友也實行“禁運”。與此同時,發達國家還在人力資源方面實行看不見的封鎖,不僅限制其他國家人員進入航空發動機核心研制領域,而且限制本國相關人才向國外轉移,以此來保持產業實力。



圖為我國自行研制的太行發動機。


到目前為止,它仍然無法成為殲-10B單發戰斗機的動力來源。著名航空動力專家劉大響院士曾撰文認為中國航空發動機研制較世界先進水平主要存在五點較大差距:


1.基礎研究薄弱,技術儲備不足,試驗設施不健全;

2.國家經濟相對落后,研制經費嚴重不足;

3.對發動機的技術復雜性和研制規律認識不足;

4.基本建設戰線過長、攤子過大、力量過散、低水平重復;

5.管理模式相對落后,缺乏科學民主的決策機制和穩定、權威的中長期發展規劃。


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。目前中國需要重點監控的領域是設計能力、工裝設備、制造能力和系統運營與維護能力,這些問題將會影響國產發動機的性能及使用效能。



F135 F35的標配動力


美國人認為中國的發動機發展差距巨大,主要是體_制_問題。比技術問題更難解決的,是體_制_問題。中國國防目前存在裝備來源單一的問題。中國國產軍用航空發動機完全由中航工業提供,該集團公司旗下的沈陽、西安和貴州等發動機企業在某種程度上存在競爭,但競爭的積極效應并不明顯。如果存在適度競爭,那么競爭壓力會促使企業生產具有創新技術且價格較低的產品,加快研制進度,提高售后服務的水平。


上世紀70年代末80年代初,針對當時美國空軍航空發動機領域普惠一家獨大的情況,美國政府決定促進通用電氣和普惠之間的合理競爭,此舉使得美國戰斗機在設計過程中可以擁有兩家競爭企業提供的諸多動力選擇方案,成果顯著。中國目前的情況與美國不同,發動機領域宏觀的競爭不足,而在微觀問題的競爭又過多,這會造成局部利益交換和利益保護,進而造成重復工作,資源使用不當,延長研制和生產周期。中國需要決定其航空發動機行業的組織系統結構和運行方式,這樣才能從上層解決其結構和體_制_問題。


和美英等國軍用航空發動機工業相比,中國航空發動機工業在人員規模上仍顯不足,但已經超過了俄羅斯和法國的水平。黎明公司和西安航發這兩家中航工業最大的軍用發動機企業,人員總和接近20000人。與之相比,普惠、羅羅和通用電氣航空分部每家企業人員都超過了35000人。為了追求軍用航空發動機自給化,中國航空發動機工業可能在未來會擴大規模。俄羅斯UMPO目前總人員規模為15 000人,計劃在2010年生產109臺AL-31和AL-41發動機。通用電氣航空分部每年大約能交付200臺高性能渦扇發動機和總數800臺軍用發動機和直升機用渦軸發動機。


航空發動機是個很典型的傳統工科專業。我國這一領域院士至今僅有五人,且年齡偏大,年紀最小的也超過了70歲這一現象不僅存在于航空發動機專業,各個傳統工科專業都面臨院士級、大師級尖子人才奇缺和后繼乏人的局面。有業內人士認為,由于鋼鐵、機械等傳統工科專業早已喪失了對理科生的吸引力,中國頂尖工程技術人才嚴重短缺的局面短期內無法緩解。而缺乏的不僅是科研人才,制造人才也是一樣,對機械產品悟性深刻的技術工人一樣稀缺。


千言萬語一句話:大國重器,路漫漫其修遠兮


在中國各方面日益發展的今天,越來越多的行業完成了趕超甚至開始成為新一代的模范,然而對于這種最基礎的工業底子方面的差距,我們需要正視需要加力,更需要理解需要等待。


參考資料:
《航空發動機為什么這么難?》——磐石的博客
《中國造大飛機攻克“心臟病”有多難》——騰訊評論 今日話題

《中國航空的拿來主義》《GENX渦扇發動機》——163軍情觀察室


---------------俺是補充分割線--------------------

另加一句:各種留言私信來問我是不是”我航"的。。。。我不是不是不是你航的!!!也不是西工大的!!!老子在美帝痛苦地為著祖國學航空呢!!!


先補幾條看來的關于中國航發落后的分析和總結,比較雜亂先湊活看:


  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曾對筆者說: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。


4.獲得特殊的材料并正確地加工,對于制造航空發動機以及保證制造成本的競爭力,都極為重要。日本石川島播磨重工株式會社航空發動機工廠經理曾表示,航空發動機零部件成本的50%都來自材料本身。現代高性能航空發動機需要采用一些高強度、耐高溫材料,包括鈦、鎳、鋁、復合材料以及鎳基和鈷基超耐熱合金。中國在鈦、鎳和鈷等金屬的產量十分巨大,理論上,從資源供應量來看,對航空發動機產業構不成任何制約,但僅僅是理論上而已。中國航空發動機制造商面臨的材料制約并非是取得鎳、鈷和其他金屬等原材料,最為復雜的問題是制造或購買到能夠用于航空發動機的耐高溫合金材料。有分析認為,中國現在超耐熱合金還不能完全自給,據估計中國每年超耐熱合金的生產量約為10000噸,而需求量則為20000噸。


5.中國需要建立先進的發動機生產線,以保證國產發動機的量產質量,生產自動化水平還需要進一步提升有消息稱現在生產中加工超耐熱合金材料仍然是一個難題,加工過程常常造成切割工具的頻繁損耗。就質量穩定性而言,同型發動機需要在同一條生產線上生產,這樣才能保證生產線的規模效益和質量穩定性。一旦設計定型投入批量生產,就應該盡量避免分線生產,這樣會影響產品的一致性。在實驗室制造一片渦輪葉片是一回事,而批量生產數以千計的標準化且性能可靠的渦輪葉片則完全是另一回事兒。一臺噴氣發動機往往需要400~500片各類葉片,穩定的量產質量是發動機制造業的必需。要做到這一點,中國必須解決冶金技術和工業流程的科學化問題。


咱來看看美帝的試車臺


F119試車臺



F135試車臺


6.在人類進入電氣時代之前,西方國家有一段特殊的時期,這段時期是機械工業飛速發展的一段時期,被譽為“大蒸汽時代”。有興趣的可以搜一搜這一時期內的作品,幾乎所有能動的東西都是齒輪機械,其繁榮程度前無古人,后無來者。


由于我國沒有接受這一時期的洗禮,少部分民族資產后來也被帝國主義壓迫致殘,再后來又被社會主義充了公,所以基本上沒有任何技術積累。而工程積累的核心就是兩個字:秘方。無論是做飯、釀酒、制藥還是冶鋼、加工,其技術本質不外乎這兩個字。


而秘方則是完全私有的,一般由家族或公司的形式來傳承。而傳承需要時間沉淀,也需要民族氛圍。一個崇尚速度,敢于挑戰人類極限,敢于質疑權威的民族,才會有足夠的動力去研發這種鐵與火的機器。這一點我覺得我們做的很不好,我們的教育似乎不太鼓勵培養這種冒險精神。


7.作為工科狗,我們從心里有這樣的體會:工業革命那100多年國外不是白走的,他們的每一道工藝,每一項配料,每一個細節都是需要一點一點從心里挖出來、從失敗中走出來的。這些是十幾年的高等教育教育不來的,是多少錢砸不出來的。必須經過那么多次失敗才會有今天的成功,要想真正有自己的技術,沒有捷徑,要接受對無數次的失敗,而且要心甘情愿的接受。


我們要想真正造出自己的先進航發,是需要幾代人共同努力的。我們在努力追趕了。我們不缺設計師,我們缺的是手藝扎實的底層工人師傅,缺的是更為優越的競爭機制,缺的是國外那100多年扎扎實實的一步一個腳印,不浮躁的經驗,以及血換來的教訓。


高性能航發就是人類產業金字塔上的塔尖
你只看見了人家的塔尖bulinbulin閃著誘人的金光 沒看見人家有多么堅實的塔基托著上面。
中國可以用阿里巴巴的首次變態級IPO震驚WALL ST 可以用wechat席卷世界改變對話的方式 可以讓聯想海爾走出國門占領市場 可以讓華為中興一步步蠶食通信行業
但是,請記住,美利堅可以沒有apple或fb 剝奪掉google也充其量斷掉他一根手指而已
但你能想象沒有Boeing 沒有Lockheed Martin的美帝?
沒有普惠 沒有GE的美帝?
沒有那個以先進航發為代表的,實力極為雄厚的工業底子的美帝?
真正的好東西永遠需要時間和經驗來積累,新興的產業可以發展很迅猛 但他們撐不起一個大國
祝福我兔 早日得到這一真真正正的【好東西】

吾兔萬歲


--------------俺是二次修改分割線----------------
看到某些評論已經開始變味了 那我也就在這標明一下
我是在美帝讀本科 呆了快四年了 對美帝好的東西各種喜歡 每次看見甩中國十條街的產品時眼睛都發亮
可是一直就是兔粉
而且是那種沒救了的腦殘粉
而且每次更加深入認識到中美差距或國內讓人失望的方面時 感情不減反增
某_黨_再_操_蛋老子也愿意給他效力

你咬我呀~


--------------------三次修改分割線---------------------


一些關于目前差距的東西

先看看中美表面上的差距


此圖為wiki中列出目前全世界戰斗機渦扇航發列表 即小涵道比的


美帝欄里:全面開花 眼花繚亂 不多描述

兔子欄里:除了WS9徹底吃透(英斯貝發動機國產版) WS10歷經“二十年磨一劍”終于磕磕絆絆大致像樣了但仍然可靠性不足 列出的WS13和WS15都仍處于研發階段(不過聽說WS15異常順利,大概是多年的積累終于開始初見成效了,好開森~)


軍用大涵道比的 在我們連D30此種“細管子”仍需進口時,美帝已經可以隨隨便便找出一個基地拍出下圖這樣的景象:


這張圖我第一次看見時就沒話說。


至于民用渦扇?呵呵,目前連比的資格都沒有,細致點的呢?
燒錢方面

1.美國:F100花掉了中國1987年軍費的1.5倍


大名鼎鼎的美國F100發動機,是美國主力三代戰機F-15和F-16的發動機,由普拉特•惠特尼公司(普惠公司)研制,世界上最早投入使用的推重比達8一級軍用發動機,是真正意義上的“大推力渦扇發動機”


F100號稱于1970年3月開始工程研制,1974年11月,F100-PW-100型交付空軍,歷時4年零8個月實現設計定型交付,研制總費用為4.57億美元,按1996年美元幣值計算,其研制費用為14.1億美元(這不包括其基本概念研究費用、預先研究費用、驗證機研制費用等),如果粗略地按照1:8的匯率,約合人民幣是112億,對比一下1996年中國全年的軍費支出是720億人民幣,這相當于我們一年軍費的1/7!


且慢,這只是F100的一個片段,要了解F100,還得看他的前世今生。在F100正式立項前的2年(1968,一說1969),美國空軍、海軍就已經聯合提出了初始工程發展計劃,要求在18個月內造出一臺驗證機,也就是說1970年F100立項的時候已經完成了驗證機研制,這一點和中國是重要的差別,中國發動機的“立項”是幾乎是從零開始。回到1968(或者1969),當普惠開始F100驗證機研制的時候,手頭上已經有了成熟的核心機JTF22,如果要問JTF22研制了多少年,答案是10年!所以,如果從JTF22開始算,到F100-PW-100交付(1974年)已經過去了16年!如果故事到這里就結束了,F100從此過上了幸福的生活,那么F100就只能是個童話,事實上,F100的噩夢剛開始。


普惠為了縮短研制周期,片面強調性能,忽視了適用性、可靠性、耐久性和維修性;最重要的是減少了最不應該減少的試驗時間,使發動機遠未得到充分試驗驗證。F100-PW-100在1974年底交付以后,出現了一系列致命性問題,發生了多起機毀人亡的事故,甚至迫使美國空軍一線戰斗機全面停飛。就這樣,F100經過反復改進,直到1984年,最新型號F100-PW-220研制完成,才算基本解決F100-PW-100發動機的問題。此后F100-PW-220從定型到批量生產、投入使用又耗費了近兩年的時間,史無前例地完成了4000個循環的加速任務試驗。至此(1986年),F100用血淋淋的事實換來了最終的成熟,而時間距離核心機JTF22開始研制已經過去了28年!


遺憾的是,我并沒有從公開可信的資料查到JTF22那10年和研制F100-PW-220那12年(1974-1986)美國投入的經費,但我們可以粗略估算一下,28年的總投入應該比14.1億美元(112億人民幣)翻了不止2倍,姑且只按3倍計算,那就是336億人民幣,這樣算起來,大約相當于中國1996年軍費(720億人民幣)的一半。如果把時間再退回到1987年,F100徹底成熟,而“太行”發動機剛剛立項,當年中國的軍費是210億人民幣。也就是說 “太行”還沒開始干的時候,F100已經花掉了中國當年軍費的1.5倍之多!看到這里,你應該能明白什么叫“輸在起跑線上”,什么叫“燒錢”了吧?


10年,10年之后又10年,10年之后再10年;10億,10億之后又10億,10億之后再10億……用今天時髦的話說,因為有錢,所以任性,所以也才出了一代代經典發動機。F100以后,F119發動機從地面驗證機研制開始,以2007年美元幣值計算,花費約25億美元;至于美國目前最先進的F135發動機,其研制經費一漲再漲,已經接近80億美元,而這兩個型號都不是從零開始,因此這兩個經費數字也不是研制總費用。


故事到這里并沒有結束,實際上,正如我們看到的,美國每個飛機型號在預研階段總是有2個型號競爭(YF22和YF23,X32和X35)一樣,發動機領域美國也搞了我們所說的“雙流水”,在普惠搞F100的同時,GE搞了F101(后來發展為F110),所以,一型經典型號實際掏的是雙倍的科研經費。除此以外,美國是在航空發動機領域唯一一個技術和商業模式都取得全面成功的大國,美國發動機不止技術先進,而且賣得好,能賺錢。美國之所以有錢,之所以任性,就是因為依托北約盟國市場,用整個市場資源支撐一國的發展。


2.俄羅斯:不計成本,一干就是三代人的AL-31系列發動機

這個原資料太長,借鑒意義不多,不細說了。


3.印度:卡弗里——33億美元聽個響

原以為印度的航空發動機產業根本不值得一說,但總有人拿印度和中國對比說事,那就說說印度引以為榮的“卡佛里”發動機。


所謂“卡佛里”渦扇發動機是印度燃氣渦輪研究所(GTRE)于1989年開始研制的渦輪風扇發動機,也稱GTX-35VS。印度的雄心壯志是用卡佛里裝備印度斯坦航空公司的“光輝”(Tejas)輕型戰斗機(LCA),實現飛機和發動機的全國產化。至于外形酷似幻影2000的LCA號稱是要抗衡巴基斯坦的F-16和JF-17的。當然,對印度來說LCA對付殲-10應該也不在話下。不過殲-10在2006年前就已經成軍,至于LCA,其進度一拖再拖、指標一降再降,當殲-10發展到三代半的時候,LCA離二代半越來越近。以印度的工業基礎而言,印度人對卡佛里的期待,可以說一點不亞于中國當年的大躍進。


卡佛里1989年4月在法國斯奈克瑪發動機公司技術援助下開始全面研制,要說配本來就具有法系血統的LCA,也還算門當戶對( “太行”發動機是1987年立項,可算是同時起步吧),1995年3月核心機首次運轉,同年9月整機運轉成功。1998年第三季度,因為印度核試驗,美國對印度進行強制經濟制裁,美國和歐盟都終止了與印度在航空工業的合作,所以卡佛里的最新型別(K5型)只得轉投俄羅斯,從此開啟了卡佛里的神發展道路。俄羅斯有錢不賺白不賺,為印度提供了高空實驗臺、圖-16轟炸機和伊爾-76飛行實驗臺,這個大禮包,對當時尚未完全擺脫蘇聯解體后經濟困境的俄羅斯來說,也算是雪中送炭了。直到2003年初,卡佛里已經完成了總共1200小時試車(含地面試驗和高空試驗)。


2010年,卡佛里在LCA-Mark2戰斗機競標中輸給了GE的F414發動機,這成為卡佛里下馬的導火索。2011年2月,印度官方宣布已經試制出9臺卡佛里和4臺核心機,原型機和核心機累計進行里1975小時地面和高空條件試驗(此時中國的太行已經裝備部隊了)。2014年11月18日,卡佛里正式下馬。至此,印度在卡佛里項目上耗費了25年時間和2106億盧比(按照現在匯率約33.7億美元)。印度人學美國人花錢的大氣也任性了一把,結果只在借來的伊爾-76飛行臺上聽了個響(累計73小時),邯鄲學步的卡佛里終于夢斷俄羅斯。卡佛里項目這筆高昂的學費讓印度明白:航空發動機不是你想玩就能玩!卡佛里也讓中國人明白國際歌里唱的:從來就沒有什么救世主,也不靠神仙皇帝!要創造優秀的發動機,全靠我們自己!


其實卡佛里的失敗是必然的,前面說過,美俄成功的秘笈是工業基礎加科研設施。印度的工業基礎不要說抗衡美俄,就是跟中國比也不在一個量級上。至于科研設施,別的不說,就發動機必須的高空實驗臺,印度就是一項空白,而中國已經經歷了數十年的建設。


4.中國:“太行”累計投入不過26億人民幣
就倆字,心酸。

再加倆字,驕傲。


此種條件能做出一代成功實用的航發,真心不容易!未來會更好。


--------------四次修改分割線-----------

來好多私信問我各式各樣問題
這兩天正是我research的風洞試驗 忙的要死很多回的都不是很及時 抱歉下
昨天超級不順 光calibration就做了10小時
然后今天就超級超級順了~數據漂亮的一塌糊涂

上幾張照 也順便解答下那些問我在美帝學航空是什么樣子的問題


做這家伙做了近3個月。。


寶貝正在風洞里沐浴著春風


寶貝嫌風不舒服換了個角度



一群人七手八腳


所以你也看到了,我也許在航發這個問題上在搜集了七七八八的資料后答得還可以,但我平時也就忙這些很Low的東西,畢竟才大四。


可我也要說,就這條件,也基本可以完虐全世界了,全球能有正八經的風洞的大學絕對屈指可數,不能有正八經風洞的國家都沒幾個。


說到中美大學在培養工程師方面的差距,我覺得一點也不比航發的差距小。我來美帝前就知道老美2,來了后發現他們不是一般的2。可是在前期基礎數理化這種大課虐完他們后,我就開始被我的同學們虐了= =


尤其是到動手方面,我基本是被全隊一起教。。。你知道被妹子手把手教怎么用driller時的丟臉感覺么?


這幫人基本都工程師世家,在一種非常經典的工程師文化下長大的,然后投身此行業顯得非常正常。而我想說,這種家庭和社會文化,美帝很常見,國內基本沒。


國內還基本停留在全民追錢熱,哪有錢去哪的狀態。


熱愛藍天的人?我相信很多
投身于這行的人?估計就沒幾個了
堅持下來的人?你可以開始扳著手指頭數了

還奇怪為什么航發能差這么多了么


----------五次更新分割線 應該是最后一次了---------
只是過來說下
連續四天 差不多40小時 共計168runs的風洞試驗剛剛終于結束了 我基本癱了。。

也同時繼續回答在美帝學航空是什么樣子


新更改過后的empennage在60度角時



是不是突然變得巨丑 90度角時像條魚0度角時像海豚

嗯我都不想認他了。。。



祝愿中國航發發展順利的同時,也希望各大學和研究院所的基礎設施建設能夠盡快提高水平,至少到圖中的水準。這方面無論砸多少錢,都只會值得。


04/02/2015 mark
這回是真的希望不用再更新了

還有就是謝謝所有關注此問題的人,無論點贊的點反贊的(不好意思我不知道箭頭向下叫啥) 留言的私信的,包括罵人的吐槽的 都很感謝!


知道么?其實正是因為有了你們這么多如此關注相關問題的人們的存在 因為還是有很多國人在討論掙錢八卦娛樂明星之外仍然會關注點工業國防國家發展 這個國家才真正的擁有了希望。


但反過來說 就像“為什么四月一日人們懷念張國榮卻忘記王偉”這樣的問題一樣,我們忙于工業國防國家發展的目的,不就是為了保障更多人可以從容不迫地討論掙錢八卦娛樂明星么。



就像此圖一樣


兔子再差也是我家,我可以周游世界,但家就一個。
也正因為他是我家,他一定會變得更好的。


2015-08-23 08:50

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