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主题:航发论文写作 时间:2024-04-20

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作为飞机“心脏”的航空发动机(Aircraft engine),被誉为工业 上的明珠.它直接影响飞机的性能,是一个国家科技、工業和国防实力的重要体现.世界只有少数几国才能研制高性能航空发动机,而这一领域也是困扰中国多年的技术短板.现在,我国政府已下定决心,自主打造先进航空发动机.

制约中国经济的“心脏病”

2月10日,俄罗斯总理梅德韦杰夫发布命令称,俄罗斯联邦政府批准了和中国联合研发先进重型直升机(AHL)的政府间协议.AHL的起飞重量将达38吨,货舱载重量10-15吨,最大时速300公里,航程630公里,实际升限5700米.俄罗斯直升机公司和中国中航直升机有限责任公司有关AHL的谈判始于2008年.但有关发动机的选择,令AHL的设计和生产工作长期停滞不前.

航空发动机(Aircraft engine 或aero-engine)直接影响飞机的性能,是“飞机的心脏”,是经典力学在工程应用上逼近极限的一门技术,是衡量一个国家综合科技水平、科技工业基础实力和综合国力的重要标志.

世界上大大小小飞机制造厂很多,能够制造飞机的国家超过二十个,但是,全球能够独立研制高性能航空发动机的国家,只有美、英、法、俄等少数几个国家,门槛之高可见一斑.而这一领域也是困扰中国多年的短板.

航空发动机研究属于实验性科学,存在极大的高风险性和高投入性.由于任何一种高性能航空发动机都必须进行数以万计的科学试验和适应性检测,大量的试验就像“一边大规模投入一边取得实验数据”的“烧钱游戏”.

美国国家关键技术计划说明文件,将航空发动机称为“一个技术精深的使新手难以进入的领域”,“需要国家充分保护并利用该领域的成果,长期数据和经验的积累,以及国家大量的投资”.有数据显示,过去50年中,美国在航空发动机领域的累计投入达到1000亿美元.

由于我国在上世纪60、70年代世界航空发动机大发展时代,没能有足够的资金投入到发动机科研领域,那个时代就造成我们的航发断档落后了30年.

多年以来,几代航空人矢志追求为我国自主研制的飞机装上“中国心”.

然而,尽管已历经过多年的努力,但中国在航空发动机生产方面实现的突破非常有限.直至今日,中国几乎所有民航飞机发动机都依赖进口,军用发动机则以“仿研+引进”为主,自主研制的型号很少.

在商业航空领域,将于2017年首飞的中国旗舰飞机C-919大型喷气式客机使用的是通用电气公司航空集团和赛峰集团的合资公司CFM国际公司制造的发动机.

著名航空动力专家刘大响院士认为中国航空发动机研制存在五大不足:一、基础研究薄弱,技术储备不足,试验设施不健全;二、国家经济相对落后,研制经费严重不足;三、对发动机的技术复杂性和研制规律认识不足;四、基本建设战线过长、摊子过大、力量过散、低水平重复;五、管理模式相对落后,缺乏科学 的决策机制和稳定、权威的中长期发展规划.

如今,即使中国制造业在四代航发上取得了巨大进步,但国内制造的最先进航空发动机只相当于美国20世纪90年代的技术水平,这种差距仍达到30年.

“心脏病”是中国飞机研制开发的一个技术短板,不但一直制约中国航空工业的发展,还制约着中国经济全面发展.

航空发动机被形象地被称为“工业之花”.由于航空发动机产业价值链长,覆盖面广,涉及机械、材料、电子、信息等诸多行业,对基础工业和科学技术的发展有巨大的辐射效应, 对国民经济的带动作用明显.

行业专家表示,按照产品单位重量创造的价值计算,如果以船舶为1,则小汽车为9、电视机为50、大型喷气飞机为800、而航空发动机高达1400,经济价值十分突出.

目前,民用航空发动机市场上,真正具有技术和商业优势的只有美、英、法三国的四家公司——美国通用电气航空集团公司(GE航空)、普惠公司(P&W)、英国罗罗公司(R&R)以及法国斯奈克马公司(SNECMA).这四家公司在全世界民用发动机市场份额接近90%.在航空发动机领域,和领先国家相比,我国还有着很大的提升空间.

赶超的步伐

第二次世界大战结束至今,航空燃气涡轮发动机(Gas turbine 或Combustion turbine)取代了活塞式发动机,开创了喷气时代,居航空动力的主导地位.在技术发展的推动下,涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机、涡轮轴发动机和桨扇发动机,等等,在不同时期,在不同的飞行领域内,发挥着各自的作用,使航空器性能跨上一个又一个新的台阶.

航空燃气涡轮喷气发动机发展到今天,已经经历了好几代.(见p53图表)

北京航空航天大学教授、中国工程院院士刘大响指出,“具有独立自主研发航空发动机的设计能力、制造能力和产业链是我国成为创新型国家的重要标志之一,是我国向科技创新型国家结构化转型的必要条件.”

中国开始加大航空发动机的投入只有20年,军用发动机领域也仅仅是把涡扇-10太行发动机做到了基本堪用的最低要求.

航空发动机是装备制造业的尖端,是国之重器,尽快在这一领域实现突破,对于增强我国经济和国防实力、提升综合国力具有重大意义.数十年来,几代中国人锲而不舍地为研发属于中国自己的航空发动机而努力奋斗.

2016年,注定是中国航空发动机发展史上关键之年.国家级航空发动机集团公司——中国航空发动机集团高规格成立并确立建设世界一流航空发动机企业的目标,“航空发动机基础研发国家队”集结,国家重大科技专项建设提速等连续出台的重磅举措,彰显了我国自主打造先进航空发动机的决心,早日实现航空大国向航空强国的转变.

8月28日,中国航空发动机集团有限公司成立大会在京举行.新成立的中国航空发动机公司正是要集中致力于发动机设计、制造、试验、相关材料研制等方面,建立中国航空动力研制和生产的完整产业链,以提升我国航空发动机整体水平.立足自主创新解决中国航空动力.

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