导语:12月19日,中国商飞宣布国产大飞机将于2014年首飞,初期国产化率达到30%,并在未来继续提高国产化率。从飞机到高铁再到航天,“国产”是很多人心中挥之不去的情节。但在这个全球一体化的时代,根本不存在所谓的“国产飞机”
发动机的研制难度甚至超过了研制飞机本身。
发动机来自美法合资公司,没有中国公司参加投标
飞机发动机被誉为工业革命的皇冠,比军用发动机在可靠性及燃油经济上要求更高的民用航空发动机更是被誉为皇冠上那颗发光的宝石。作为整个飞机技术含量最高的一环,中国没有生产的能力。目前,国产大飞机选用的是美国通用电气和法国赛峰集团合资的CFM公司的产品。根据商飞与CFM国际公司签署的合同,CFM国际公司将是来自境外的唯一集成推进系统(发动机、短舱、反推装置)的供应商,CFM将提供LEAP-X1C发动机,以及短舱及反推装置,为商飞交付一整套集成推进系统解决方案。中国企业甚至没有连早期的招投标都没有参加。参加竞标的是普惠,罗罗和GE等清一色的欧美企业。
中国宣称2020年换装国产发动机,但研制全新发动机周期需10到15年
此前,面对国产大飞机使用外国发动机的尴尬,中国商飞强调会率先使用外国成熟发动机,2020年换装国产发动机。但国产发动机的前途,不管从研制周期还是从中国的技术水平来看都不乐观。根据国外经验,典型的发动机研制周期一般在10―15年,仅第一台发动机的试验取证就需要两三年。波音777的P W4084发动机,2008年开始取证工作,取证时间是两年;GE公司的CF34-10发动机,从2007年开始取证,一直到2011年7月,总共结历4年。俄罗斯和法国合作搞得SM-146发动机,2003年9月接受申请,到2010年,取证时间长达七年。在造出第一台发动机后,还要对发动机在地面台架上、高空模拟试车台和飞行试车台以及今后所装飞机上进行大量试验。
中国研制发动机面临设计,加工,材料三大难题,短期内无法提高
研制飞机发动机的难点第一首先是设计技术。一个新研制发展的发动机的成败,很大程度上取决于设计技术,一台发动机由成千上万个零件组成,主要零组件均要进行严格的气动、强度、振动设计与计算,有的还不能仅靠计算的结果,还要通过多种试验来验证。中国已拥有各种计算方法与程序和一些试验台,但还不够满足新型发动机的需要,更难的是中国还缺少研制大发动机的实践经验。
其次是加工技术。一个发动机生产工艺上的好坏决定了这台发动机的整体性能。加工技术包括精密铸锻工艺,数控机械加工,隔热涂层的喷涂技术,大型零件的摩擦焊技术,复杂冷却通道的涡轮工作叶片加工技术,单晶叶片成形技术、大型复杂结构的锻、铸、焊组合加工术、复合材料加工技术以及小孔加工技术等等。此类技术中国基础薄弱,短期内也没有大幅提高的可能。这也是目前大多数国家没有能力独自研制发动机的原因之一。
第三是材料问题。关键材料(例如涡轮工作叶片用的材料)的好坏在很大程度上会影响发动机的性能,如能将涡轮工作叶片材料的耐温能提高50°C,发动机的推力可增加8 %左右。除高温合金外,复合材料也开始应用于先进的发动机中了,复合材料不仅轻,而且抗疲劳的性能也好。如果没有高性能的先进材料,是很难研制出高性能发动机的,而新材料领域同样是中国技术十分薄弱的领域。
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