我國的軍用航空發動機（一）

2009年是中國空軍成立60周年大慶時刻,隨著殲-10的大量列裝,中國空軍不僅獲得了進入21世紀的主要裝備,中國航空工業也在此培養了一大批專業科研人才.但最為遺憾的是:殲-10最為關鍵的部分--發動機仍然採用的是原裝俄羅斯發動機AL31系列,這成了航空工業幾十年的心痛.

中國飛機的"心臟病"

我國航空兵主力作戰型號基本採用的是國外動力系統,目前除了裝備"太行"發動機的少量殲-11B戰鬥機使用國產動力系統外,所有的新研軍機都是買裝或仿製國外的發動機."飛豹"戰鬥轟炸機使用的是仿製英國"斯貝"發動機的渦扇9-"秦嶺".可以這樣說,我國航空動力工業還未向我國航空兵提供過任何一型我國自行研製的航空發動機型號,也從未有過一個航空發動機型號走完過預研-試製-驗證-立項-詳細設計-設計定型-生產定型的科研過程.

航空發動機的落後,已嚴重製約了航空工業的發展,成為空軍武器裝備發展的"瓶頸".可以說,沒有國外動力系統,我國的航空兵主力就無法升空作戰!這對於我國國家安全、和平崛起來說,絕對是一個極為嚴峻的現實和亟待解決的重大問題.

航空發動機是地球上技術水平最高、核心技術門檻最嚴格、涉及理論最高深、整體結構最複雜的工業產品,號稱是"工業之花".航空發動機與航天工業產品火箭發動機不同,火箭發動機是一次性產品,而且最多工作數百秒,並不需要非常強大的材料和工藝技術.而航空發動機,尤其是戰鬥機使用的渦噴渦扇發動機,其不僅僅壽命長達數十年(依照發動機壽命和各國空軍飛機使用情況),而且工作環境惡劣,工作狀態改變頻繁.

比如美國三代動力系統的第一個作品F100-PW-100,其研製之初沒有充分估計到航空發動機工作狀態轉換問題.裝備部隊以後,在戰鬥訓練過程中,飛行員常常需要發動機在最大工作狀態和最低轉速之間頻繁轉換,結果F100-PW-100出現了大量問題,也成就了F-15戰鬥機經常性的"趴窩".因此航空發動機研製需要大量的實驗去模擬實際使用,更需要先進的材料和製造工藝去成就航空發動機這個工業桂冠.

這個虧我們吃大了

中國航空動力工業的發展實在是糾結了太多的辛酸和遺憾,起初我國航空工業得到了蘇聯老大哥的有力支持,當時蘇聯對於中國全方位的工業支持使我國航空工業迎來了第一次春天.在老大哥的幫助下,我國迅速建立起一個能夠和世界一流水平比肩的航空工業體系,基本上蘇聯的新型飛機型號和新型動力系統一旦確定引進就能夠在幾年的時間中仿製定型.但是我國並沒有為航空工業以及航空動力工業制定一個從仿製到研製的長遠發展規劃,而是將航空工業本身的任務局限於仿製、生產和修理.

中國和蘇聯往往是有了具體工程發展型號的時候,才去搞基礎研究、探索發展(應用研究)、預先發展,打算通過一個型號帶動整個航空動力產業的進步.而大家都知道這條道路是不符合航空動力型號研製的客觀規律的.而歐美等航空強國極其注重基礎研究和預研,筆者將其強大的法寶總結成為三個關鍵詞:預研工程,核心機計劃,發動機系列化.事實上,這三個關鍵的概念和理念是不可分割的一個整體,其構成了發達國家在航空動力發展上的整個思路體系的主幹.

在我國,一個發動機型號真正開始著手相關的實質技術工作是從立項開始的.如果不立項,就沒有發動機研究發展的所需的大量經費.說白了就是如果軍方不立項發動機型號,與這個型號相關的基礎研究工作就基本無法開展.

而國外發達國家航空動力研製秉承著"預研優先"的發展方針,也就是在軍方提出發動機研製需求之前,航空工業部門就已經按照自己的研製流程,進行超前的技術探索研究.當軍方提出下一代發動機研製需求的時候,航空工業部門已經將相關的技術在驗證機上都玩得相當純熟了,自然發動機型號研製周期就會大大縮短、研製風險也極大地降低.

這一點在美國F119發動機研製過程中體現得極為明顯.在F-22"猛禽"飛機研製過程中,飛機重量與阻力均增加較多,為此,軍方要求發動機的推力相應提高近17%,即最大推力(加力推力)要求為156KN.中間推力(不開加力時最大狀態下的推力)為105KN.而此項重大改動並沒有很大的影響其研製周期,因為普惠一直開展超前的發動機預研計劃.在接到發動機性能提升的需求以後,普惠公司直接從自身預研研究發展技術中拿出已經驗證成熟的部件技術應用於F119改進上,很快滿足了軍方要求.此類事情如果發生在預研工作不足的國家足以對航空發動機研製造成5年以上的拖延,並且有可能直接導致發動機研製失敗.

研製經費不及給朝鮮的一個零頭

我國由於長期處於航空發動機仿製生產狀態,對於航空發動機研製客觀規律的掌握嚴重不足,對於航空發動機研製工作的長期性、艱巨性和大投入性沒有清晰認識.這樣造成我國航空發動機研製投資強度遠遠低於研製實際需要.例如20世紀60年代初我國開始研製渦扇6大推力渦扇發動機,根據606所資料統計,20年研製經費共計只有1.5億元,平均每年750萬元.當研製進入關鍵階段,需要高投資強度時,竟然有兩年每年只給200萬元,以這樣投資總額和投資強度來研製先進大型航空動力系統簡直是難以置信,但歷史事實就是如此.

在上世紀90年代以前,我們給航空工業的整個兒投入,尚不及我們對越南援助的1/10,不及給朝鮮援助的零頭,甚至不及給阿爾巴尼亞的援助!而同一時期,我國引進斯貝MK202發動機進行仿製,卻花費了13億元人民幣.

根據國外經驗,典型的發動機研製周期約為8~14年,整個發動機的使用壽命期約為30年.研製經費在歷年增長,根據發動機大小型號不同、研製條件不同,研製經費在5億~20億美元不等.如果投資強度不能保證,發動機就不可能按期保質研製出來,其後果只能是研製失敗,型號下馬.

我國航空動力工業長期發展不良的根本原因更多是決策不當.當然,我國在建國之初將發展航天和**核武器作為特定時期的重點絕無不妥,當時的國際形勢是核武器和美國蘇聯的霸權陰影長期籠罩在新中國上空,我國要實現突破核霸權的威脅就必須在戰略火箭和**工業上進行大力投入.

但是由此就認為航空工業不是高科技,航空工業則是簡單的生產工業就是相當大的認識謬誤.直到我國高科技發展計劃--863計劃,航空都未列入我國重點發展的產業之中.雖然"航空強國"的口號終究還是響徹中華大地,但是錯過的發展機遇和耽誤的時間又如何償還,如何追溯?損失的人才又由誰來挽回?在歷史的追思中,往往能找到真正的答案