中國(guó)將自研大飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)

為滿足中國(guó)造大飛機(jī)航空動(dòng)力試驗(yàn)的要求，今年5月中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司宣布將在四川綿陽(yáng)市小枧鎮(zhèn)新建一座航空城，為大飛機(jī)造“健康心”——發(fā)動(dòng)機(jī)。

研制大型飛機(jī)是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，大飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)更是其中的難點(diǎn)。中國(guó)工程院院士、中國(guó)著名航空動(dòng)力學(xué)專家劉大響曾說(shuō)：“如果把飛機(jī)制造比喻為業(yè)皇冠，那么發(fā)動(dòng)機(jī)的研制就是皇冠上的明珠。”這句話不但形象地說(shuō)明了大飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)含金量之高，也說(shuō)出了其研制背后的巨大困難和風(fēng)險(xiǎn)。

研制大飛機(jī)意義深遠(yuǎn)

大飛機(jī)技術(shù)是衡量一個(gè)國(guó)家科技水平、工業(yè)水平和綜合國(guó)力的重要標(biāo)志。由于各國(guó)航空工業(yè)發(fā)展水平不一樣，“大飛機(jī)”是一個(gè)相對(duì)的概念。我國(guó)將起飛總重量在100噸以上，座位在150座以上，單次最大航程在5000公里以上的飛機(jī)稱為大飛機(jī)。通俗而言，就是飛行中途不加油，能從我國(guó)南飛到北，西飛到東，同時(shí)還能飛抵周邊鄰國(guó)的飛機(jī)。

大飛機(jī)相對(duì)小飛機(jī)需要攻克的技術(shù)難題要復(fù)雜很多，它航程遠(yuǎn)，安全性要求高，因此對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求尤為苛刻。大飛機(jī)上使用的大型渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，每分鐘渦輪轉(zhuǎn)速超過(guò)5000次，發(fā)動(dòng)機(jī)燃?xì)饬鬟M(jìn)入渦輪前的溫度高達(dá)1500攝氏度，發(fā)動(dòng)機(jī)的3萬(wàn)余個(gè)零部件要在高溫、高壓和高轉(zhuǎn)速等極端條件下，長(zhǎng)期反復(fù)使用不出任何問(wèn)題，不僅是對(duì)研制技術(shù)的挑戰(zhàn)，也是對(duì)一個(gè)國(guó)家機(jī)械、冶金、材料等工業(yè)基礎(chǔ)水平的考驗(yàn)。

大飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)一直是少數(shù)大國(guó)優(yōu)先發(fā)展、嚴(yán)密封鎖的關(guān)鍵技術(shù)，被美國(guó)通用電氣、美國(guó)普惠和英國(guó)羅爾斯·羅伊斯等幾個(gè)航空發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)商高度壟斷。因此，我國(guó)獨(dú)立研制大飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的舉措意義深遠(yuǎn)。

大型渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵技術(shù)未掌握

渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的一種，主要特點(diǎn)是其前端壓縮扇葉的面積很大，可以“身兼兩職”，一是壓縮空氣向后噴出取得推力，二是具有螺旋槳的作用，將機(jī)體向前“拉動(dòng)”。這種發(fā)動(dòng)機(jī)最適合飛行時(shí)速為400公里至2000公里時(shí)使用，這使其成為大型飛機(jī)首選的動(dòng)力來(lái)源。

“涵道比”是渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的一個(gè)重要技術(shù)概念?？諝饨?jīng)過(guò)核心發(fā)動(dòng)機(jī)的部分為“內(nèi)涵道”，空氣經(jīng)過(guò)的核心機(jī)外側(cè)部分為“外涵道”。單位時(shí)間內(nèi)不經(jīng)過(guò)燃燒室的空氣質(zhì)量，與通過(guò)燃燒室空氣質(zhì)量的比例就是涵道比。大飛機(jī)普遍使用的大涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)，具有耗油較少、運(yùn)轉(zhuǎn)噪音小和推力大的特點(diǎn)，技術(shù)優(yōu)點(diǎn)很突出。

多年來(lái)，我國(guó)航空動(dòng)力技術(shù)領(lǐng)域取得的成績(jī)?cè)谟冢谲娪脺u輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和小涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)方面具有一定的研制生產(chǎn)能力，但是在大飛機(jī)使用的大涵道比渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)方面，與國(guó)際先進(jìn)水平相比差距較大，大量關(guān)鍵技術(shù)尚未掌握。自行獨(dú)立研發(fā)還有較大困難。

大飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)研制幾大難點(diǎn)

飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的總體設(shè)計(jì)，旨在使發(fā)動(dòng)機(jī)取得穩(wěn)定良好的推力和操縱性。因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)系統(tǒng)的性能不但取決于先進(jìn)的部件，更是發(fā)動(dòng)機(jī)各部件之間取得最佳匹配的結(jié)果。目前，我國(guó)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要素的理解還不夠，還沒有形成可供設(shè)計(jì)參考的規(guī)范性文件，在外來(lái)物撞擊對(duì)部件影響的分析及整機(jī)安全性分析等許多專業(yè)領(lǐng)域，都需要進(jìn)行更深入的工作。

在發(fā)動(dòng)機(jī)防冰系統(tǒng)設(shè)計(jì)技術(shù)方面，我國(guó)防冰系統(tǒng)設(shè)計(jì)由于歷史的原因，一直處于借鑒國(guó)外防冰系統(tǒng)設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)的階段，全面性、基礎(chǔ)性試驗(yàn)很少。相比之下，英、美、俄、德等國(guó)早在上世紀(jì)三四十年代就已經(jīng)開始重視防冰問(wèn)題，形成了較為完備的防冰系統(tǒng)設(shè)計(jì)體系。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件之一，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)性能、壽命和可靠性。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，完全可以滿足大飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承的壽命需求。而我國(guó)目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)的主軸承壽命基本在900小時(shí)以內(nèi)。

反推力裝置是大飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)必不可少的常設(shè)裝置，可以顯著縮短飛機(jī)的著陸滑跑距離(在潮濕和結(jié)冰的跑道上，這個(gè)裝置的作用尤為突出)，降低了對(duì)機(jī)場(chǎng)的要求。美、英、俄等國(guó)很早就開展了這方面的基礎(chǔ)研究和工程應(yīng)用研究，在機(jī)械式反推力裝置設(shè)計(jì)方面的技術(shù)十分成熟，擁有完備的設(shè)計(jì)手段、豐富的研制經(jīng)驗(yàn)。而國(guó)內(nèi)反推力技術(shù)研究剛剛起步，對(duì)設(shè)計(jì)方法和設(shè)計(jì)技術(shù)的掌握少，與國(guó)外相比差距很大。

此外，專家指出，國(guó)內(nèi)在發(fā)動(dòng)機(jī)特種試驗(yàn)技術(shù)領(lǐng)域經(jīng)驗(yàn)欠缺，比如發(fā)動(dòng)機(jī)吞咽(吞鳥、吞冰、吞水和吞砂)等試驗(yàn)技術(shù)。有關(guān)試驗(yàn)設(shè)備的建設(shè)、試驗(yàn)方法的設(shè)計(jì)和測(cè)試手段等，對(duì)我們均是考驗(yàn)。