僅次于核武的軍事技術(shù)如何掌握

自上世紀(jì)開(kāi)始，美國(guó)便把航空發(fā)動(dòng)機(jī)列為僅次于核武器的第二大軍事敏感技術(shù)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重要性，由此可見(jiàn)一斑。長(zhǎng)期以來(lái)，一直有人不理解，為什么中國(guó)造得出神舟飛船、造得出殲-10戰(zhàn)機(jī)，偏偏造不出先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)？

花再大代價(jià)也買(mǎi)不來(lái)先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)

國(guó)資委日前發(fā)布公告，宣布組建中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)有限公司（“中航發(fā)”），位列國(guó)家電網(wǎng)、“兩桶油”和三大運(yùn)營(yíng)商等超大副部級(jí)央企之前，足見(jiàn)國(guó)家之重視。

航空裝備中，最受關(guān)注的就是飛機(jī)的心臟——航空發(fā)動(dòng)機(jī)。

目前真正具有技術(shù)和商業(yè)優(yōu)勢(shì)的只有美、英、法三國(guó)的四家公司?！斑@四家公司在全世界民用發(fā)動(dòng)機(jī)市場(chǎng)份額接近90%?！眹?guó)防973首席科學(xué)家丁水汀表示。

中國(guó)的國(guó)產(chǎn)太行發(fā)動(dòng)機(jī)，也叫渦扇10系列發(fā)動(dòng)機(jī)。太行發(fā)動(dòng)機(jī)的1978年預(yù)研，1987年立項(xiàng)，2005年12月28日完成設(shè)計(jì)定型審查考核，歷時(shí)27年。但到目前為止，它仍然無(wú)法成為中國(guó)主力戰(zhàn)機(jī)的可靠動(dòng)力來(lái)源。

中美航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的差距令人感到不安，80年代，當(dāng)F-15戰(zhàn)斗機(jī)已經(jīng)開(kāi)始安裝推重比達(dá)到8 的F-110發(fā)動(dòng)機(jī)，而同一時(shí)期的中國(guó)還在落后的渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)上苦苦掙扎，如今，即便我們?cè)赪S15發(fā)動(dòng)機(jī)上取得了巨大成就，但是我們?nèi)匀慌c美國(guó)差距至少30年。

2010年11月有媒體報(bào)道，一款推力27500磅的渦扇10“太行”發(fā)動(dòng)機(jī)已投入批生產(chǎn)，將用于裝備殲11B。盡管如此，仍然有證據(jù)表明中航工業(yè)在擴(kuò)大渦扇-10量產(chǎn)過(guò)程中質(zhì)量穩(wěn)定性控制存在問(wèn)題，造成發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性不足，致使中國(guó)戰(zhàn)機(jī)仍然嚴(yán)重依賴俄羅斯進(jìn)口發(fā)動(dòng)機(jī)。

有一種說(shuō)法，稱“我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)在上世紀(jì)50年代與國(guó)外相當(dāng)，后來(lái)才逐漸拉大差距?！?/p>

“這些告訴我們，花再大的代價(jià)也買(mǎi)不來(lái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)先進(jìn)的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、制造、材料技術(shù)，我們必須堅(jiān)定不移地走自主創(chuàng)新之路。”中航工業(yè)發(fā)動(dòng)機(jī)公司總經(jīng)理龐為說(shuō)。

必須“燒錢(qián)”試驗(yàn)

“航空發(fā)動(dòng)機(jī)是經(jīng)典力學(xué)在工程應(yīng)用上逼近極限的一門(mén)技術(shù)，本身具有超常的難度?！北本┖娇蘸教齑髮W(xué)航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)專(zhuān)家杜發(fā)榮表示。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的主軸承，是關(guān)鍵部件之一，要在高速、高溫、受力復(fù)雜的條件下運(yùn)轉(zhuǎn)，其質(zhì)量和性能直接影響到發(fā)動(dòng)機(jī)的性能、壽命、可靠性。目前，國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承的壽命均能達(dá)到1萬(wàn)小時(shí)以上，國(guó)內(nèi)基本在900小時(shí)以內(nèi)。

高溫、高壓和高速，單獨(dú)看的確可以通過(guò)一些技術(shù)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(wèn)題；地面和水面動(dòng)力，可以把發(fā)動(dòng)機(jī)做得大一點(diǎn)，解決壓力、強(qiáng)度問(wèn)題；一次性產(chǎn)品，如導(dǎo)彈動(dòng)力、火箭動(dòng)力，不需要考慮長(zhǎng)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(fā)動(dòng)機(jī)不一樣，其研制還有“體積要小、重量要輕、壽命要長(zhǎng)、可以重復(fù)使用”的要求，這意味著難度成倍增加?！霸O(shè)計(jì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)就是要讓它在這些苛刻的約束條件下使性能得到最大發(fā)揮。了解這些特點(diǎn)，也就能夠理解研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)為什么這么難?！饼嫗檎f(shuō)。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的另一個(gè)難點(diǎn)在于，這是一項(xiàng)涉及空氣動(dòng)力學(xué)、工程熱物理、機(jī)械、密封、電子、自動(dòng)控制等多學(xué)科的綜合性系統(tǒng)工程，“到現(xiàn)在都還不能從理論上給予詳盡而準(zhǔn)確的描述，只能依靠大量的實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)?！倍∷〗忉?。

因此，一款航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)制造出來(lái)后，必須做大量的試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，以充分暴露問(wèn)題。

比如美國(guó)、英國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的地面試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)所用發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)少則50臺(tái)、多則上百臺(tái)，發(fā)動(dòng)機(jī)地面試驗(yàn)都要上萬(wàn)小時(shí)，最高達(dá)16000小時(shí)以上，飛行試驗(yàn)則需5000小時(shí)以上。

由于航空裝備的特殊性，這些數(shù)據(jù)只能靠自己試驗(yàn)獲得，絕對(duì)無(wú)法照抄?？梢哉f(shuō)，“航空發(fā)動(dòng)機(jī)不單是設(shè)計(jì)出來(lái)的，更是反復(fù)試驗(yàn)出來(lái)的，一定程度上就相當(dāng)于直接‘燒錢(qián)’”。劉江說(shuō)。

“比如，做整機(jī)試驗(yàn)時(shí)需要幾千小時(shí)，甚至上萬(wàn)小時(shí)，真的‘燒’發(fā)動(dòng)機(jī)。”劉江說(shuō)，“按照規(guī)范，一些疲勞壽命等性能指標(biāo)，試驗(yàn)累積不到一定時(shí)數(shù)，就無(wú)法知道達(dá)不達(dá)標(biāo)。試驗(yàn)暴露出的問(wèn)題，改進(jìn)后還要繼續(xù)試驗(yàn)?！?/p>

“有些就是破壞性試驗(yàn)，需要破壞零件或整機(jī)。如渦輪盤(pán)破裂試驗(yàn)，做完就報(bào)廢，而且一做就是幾十個(gè)盤(pán)，因?yàn)橐鄯e數(shù)據(jù)。再比如民用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中的風(fēng)扇包容試驗(yàn)和鳥(niǎo)撞試驗(yàn)，試驗(yàn)需要損毀整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。”劉江說(shuō)。

據(jù)外國(guó)媒體推測(cè)，這種大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)進(jìn)入飛行試飛階段，將在未來(lái)5至7年內(nèi)投入使用。至此，我國(guó)成為繼美、英、法、俄之后第五個(gè)能夠獨(dú)立研制大涵道比高性能渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)家。

這些，意味著巨額的研發(fā)投入。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，過(guò)去50年，美國(guó)投入航空發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)研經(jīng)費(fèi)就超過(guò)1000億美元。裝備美國(guó)第四代飛機(jī)F-22的F119發(fā)動(dòng)機(jī)，從最初的部件研究到具備完全作戰(zhàn)能力，歷經(jīng)32年，其中僅驗(yàn)證機(jī)研制和原型機(jī)研制就投入31億美元。

“不過(guò)，研發(fā)過(guò)程雖然‘燒錢(qián)’，但是最終成果應(yīng)用的時(shí)間也會(huì)很長(zhǎng)，一款定型的航空發(fā)動(dòng)機(jī)甚至可以用三四十年。”杜發(fā)榮說(shuō)。

推動(dòng)中國(guó)空軍邁向戰(zhàn)略空軍

目前，中國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)還存在著不少問(wèn)題——

1、在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展歷程中，缺少像錢(qián)學(xué)森院士那樣學(xué)貫中西的大師級(jí)人物?；仡櫋皟蓮椧恍恰钡难兄茪v程，大師級(jí)領(lǐng)軍人物所起的作用至關(guān)重要；

2、雖然我國(guó)航空工業(yè)長(zhǎng)期受俄羅斯的影響，但是并沒(méi)有很好地領(lǐng)會(huì)他們的設(shè)計(jì)理念。他們?cè)诮?jīng)濟(jì)上并不富裕、研究人數(shù)相對(duì)較少的情況下，利用系統(tǒng)的觀念把復(fù)雜問(wèn)題簡(jiǎn)單化，將蘇聯(lián)各個(gè)生產(chǎn)或研發(fā)部門(mén)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(shù)水平較高的航空發(fā)動(dòng)機(jī)；

3、我國(guó)歷來(lái)重學(xué)術(shù)而輕技術(shù)，加上我國(guó)當(dāng)前教育體制、模式的限制，使得航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)嚴(yán)重缺乏對(duì)機(jī)械產(chǎn)品悟性深刻的設(shè)計(jì)師和技術(shù)工人。航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)的一位廠長(zhǎng)說(shuō)：他發(fā)現(xiàn)一個(gè)兒童時(shí)代很少玩玩具的人很難成長(zhǎng)為“心靈手巧”的技術(shù)工人。

外界估計(jì)，中國(guó)將在2到3年內(nèi)在批量制造高性能?chē)姎獍l(fā)動(dòng)機(jī)方面取得突破，但對(duì)于制造可靠的頂級(jí)航空發(fā)動(dòng)機(jī)，則還需要5到10年。一旦中國(guó)邁上這一臺(tái)階，將會(huì)促成中國(guó)空軍和海軍航空兵的強(qiáng)勢(shì)崛起。

“當(dāng)前我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)面臨著前所未有的嚴(yán)峻挑戰(zhàn)，也迎來(lái)了前所未有的發(fā)展機(jī)遇。舉全國(guó)之力，我們一定能夠取得徹底根治飛機(jī)‘心臟病’的成功，一定能夠?yàn)檐娒裼煤娇昭b備提供健康強(qiáng)勁的‘中國(guó)心’?！眲⒋箜懺菏空f(shuō)。龐為表示，隨著國(guó)家綜合實(shí)力的增強(qiáng)和企業(yè)自身的發(fā)展壯大，到2025年，中國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)裝備有較大把握取得突破，實(shí)現(xiàn)與世界航空動(dòng)力強(qiáng)者同臺(tái)競(jìng)技。

此前，運(yùn)-20運(yùn)輸機(jī)正式加入現(xiàn)役。這意味著中國(guó)軍工又填補(bǔ)了一項(xiàng)國(guó)產(chǎn)武器空白，為中國(guó)實(shí)現(xiàn)自主國(guó)防再下一城。但運(yùn)-20存在的最大短板就是發(fā)動(dòng)機(jī)，一是發(fā)動(dòng)機(jī)選購(gòu)自俄羅斯，二是俄羅斯的D30-KP-2發(fā)動(dòng)機(jī)與伊爾-76所用的一模一樣，單臺(tái)推力僅僅12.5噸，這就讓身板強(qiáng)健的運(yùn)-20少了一顆更為脈動(dòng)強(qiáng)勁的心臟。就算是仿制成功的渦扇-18也就是D30-KP-2發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)水平，改進(jìn)余地不大，僅僅停留在維持運(yùn)-20可用的技術(shù)狀態(tài)。而全力以赴自主研發(fā)的大涵道比的渦扇-20才是運(yùn)-20的“最?lèi)?ài)”和最佳拍檔。

據(jù)稱，渦扇-20與現(xiàn)役俄制D-30KP發(fā)動(dòng)機(jī)相比技術(shù)明顯提高，在同等條件下，將使大型軍用運(yùn)輸機(jī)航程增加10%以上，并具有一定的先進(jìn)性，可滿足我國(guó)大型軍用運(yùn)輸機(jī)對(duì)動(dòng)力裝置的需求。只要這個(gè)唯一的短板盡快補(bǔ)齊，那么中國(guó)的運(yùn)-20整體技術(shù)性能還將有一個(gè)很大的提升，與美軍的C-17差距也將進(jìn)一步縮小。

大型軍用運(yùn)輸機(jī)是二十一世紀(jì)軍事強(qiáng)國(guó)的名片，也是衡量一國(guó)是否具備戰(zhàn)略空運(yùn)能力的重要標(biāo)志。因此，作為戰(zhàn)略空軍的基石，運(yùn)-20裝備中國(guó)空軍后，將使中國(guó)空軍具備強(qiáng)大的戰(zhàn)略投送能力。而解決了發(fā)動(dòng)機(jī)問(wèn)題，無(wú)疑會(huì)使運(yùn)-20更加強(qiáng)大。

（新華社2016.7.11、《瞭望東方周刊》萬(wàn)宏蕾/文等）