比登月還難

陳重威

外國(guó)媒體評(píng)論說，中國(guó)有自己的核導(dǎo)彈，中國(guó)能將航天員送上太空，但迄今仍然未能建造出一臺(tái)可靠的、高性能的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。由此可見，要制造一臺(tái)這樣的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)有多難。

舉世矚目

2012年10月31日，一架編號(hào)為3100l的飛機(jī)升空，并順利完成了首次試飛。媒體隨之稱其為殲-31戰(zhàn)斗機(jī)，民問軍事迷們還給它起了一個(gè)綽號(hào)：“鶻鷹”?！苞X鷹”是中國(guó)古代北方游牧民旅的最高圖騰，是傳說中的“萬鷹之神”。從2011年殲-20首飛到2012年殲-31出現(xiàn)，中國(guó)成為世界上第二個(gè)同時(shí)試飛兩種第四代隱形戰(zhàn)斗機(jī)的國(guó)家。

2012年11月15日，“遼寧”艦順利完成了艦載機(jī)殲-15的起降訓(xùn)練，這意味著中國(guó)第一艘航母的戰(zhàn)斗力正在生成。

2013年1月26日，中國(guó)依靠自己力量研制的運(yùn)-20大型軍用運(yùn)輸機(jī)首飛成功。運(yùn)20是一種用于空運(yùn)兵員、武器裝備，并能空投傘兵和軍事裝備的大型、多用途運(yùn)輸機(jī)，它可在復(fù)雜的氣象條件下執(zhí)行長(zhǎng)距離航空運(yùn)輸任務(wù)，并能在比較簡(jiǎn)易的機(jī)場(chǎng)上起降。運(yùn)-20首飛成功，對(duì)于搶險(xiǎn)救災(zāi)、人道主義援助等緊急情況，同樣具有重要意義。

受制于人

在看到自己顯著進(jìn)步的同時(shí)，也不能忽視我們與世界先進(jìn)水平-之川的巨大差距。據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，中國(guó)空軍現(xiàn)役的殲-10戰(zhàn)斗機(jī)，中國(guó)出口給巴基斯坦的“梟龍”戰(zhàn)斗機(jī)，使用的都是俄羅斯的發(fā)動(dòng)機(jī)。而正在研制的第四代隱形戰(zhàn)斗機(jī)殲-20和殲-31，以及首飛成功的運(yùn)20大型軍用運(yùn)輸機(jī)，甚至已經(jīng)投入使用的預(yù)警機(jī)，也都使用了外國(guó)的發(fā)動(dòng)機(jī)。而有關(guān)“遼寧”艦的艦載機(jī)殲-15的發(fā)動(dòng)機(jī)來源問題，也一直爭(zhēng)議不斷。一位航空專家認(rèn)為，從照片上看，上艦的殲-15戰(zhàn)斗機(jī)仍然使用了俄羅斯的一款海軍專用發(fā)動(dòng)機(jī)，這種發(fā)動(dòng)機(jī)是根據(jù)海軍艦載戰(zhàn)斗機(jī)的特殊環(huán)境而專門設(shè)計(jì)、制造的。

這意味著我們的戰(zhàn)斗機(jī)、預(yù)警機(jī)、運(yùn)輸機(jī)的“心臟”控制在別人手中，一旦戰(zhàn)爭(zhēng)爆發(fā)，后果不堪設(shè)想。事實(shí)上，如果沒有自己的高性能的第四代發(fā)動(dòng)機(jī)，無論是殲-20還是殲-31，都不能稱做中國(guó)自己的真正的四代機(jī)。

“逼上梁山”

一個(gè)國(guó)家的空軍實(shí)力，部分掌控在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的優(yōu)劣上。優(yōu)秀的發(fā)動(dòng)機(jī)能讓戰(zhàn)斗機(jī)擁有更高的機(jī)動(dòng)性，讓轟炸機(jī)擁有更長(zhǎng)的航程，讓運(yùn)輸機(jī)攜帶更多的貨物，讓油耗減到最少，讓維修變得更加簡(jiǎn)便。

美國(guó)政府從未放松過對(duì)中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的封鎖，對(duì)任何有可能提高中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制和生產(chǎn)能力的技術(shù)出口，都“嚴(yán)防死守”。美國(guó)人知道，如果中國(guó)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)跨越，中美空中實(shí)力差距就會(huì)迅速縮短，而保持自己領(lǐng)先優(yōu)勢(shì)的唯一的辦法就是遏制中國(guó)。這意味著，中國(guó)已被“逼上梁山”。

一代發(fā)動(dòng)機(jī)決定了一代飛機(jī)。2012年底，美國(guó)已經(jīng)開始進(jìn)行世界上首個(gè)第六代發(fā)動(dòng)機(jī)的測(cè)試。今天的中國(guó)，可以進(jìn)行空間對(duì)接和太空行走，可以創(chuàng)造世界深潛紀(jì)錄，但還未能造出一臺(tái)第三代的航空發(fā)動(dòng)機(jī)。根治中國(guó)飛機(jī)的“心臟病”，過去和現(xiàn)在仍是幾代中國(guó)航空人的“血淚夙愿”。

難干登月

一位長(zhǎng)期從事航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制工作的中國(guó)科學(xué)家說：“研制高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)，比登月還難。”此話一點(diǎn)不假。簡(jiǎn)單地說，噴氣式飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)就像是一個(gè)兩端都開口的圓筒，從前端吸入的空氣經(jīng)過壓氣機(jī)、燃燒室等一系列的內(nèi)部結(jié)構(gòu)后，變?yōu)楦邷?、高速的燃?xì)鈴暮蠖藝娚涑鋈?，以此產(chǎn)生向前的反推力。因此，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的突出特點(diǎn)就是高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速、高負(fù)荷。以為空客A380生產(chǎn)的發(fā)動(dòng)機(jī)為例，其內(nèi)部的最高溫度達(dá)到了太陽表面溫度的一半，發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部的壓力達(dá)到了50個(gè)大氣壓，3米多長(zhǎng)的渦輪葉片上，葉尖的運(yùn)動(dòng)速度達(dá)到每小時(shí)2000千米。

主軸承是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵部件之一，它始終在高速、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、壽命和可靠性。目前，發(fā)達(dá)國(guó)家的航空發(fā)動(dòng)機(jī)主軸承的壽命均能達(dá)到1萬小時(shí)以上，而我國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的主軸承壽命基本都在900小時(shí)以內(nèi)。

在實(shí)驗(yàn)室制造一片葉片是一回事，而批量生產(chǎn)數(shù)以千計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化且性能可靠的葉片則完全是另一回事。一臺(tái)現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)往往需要400—500片各類葉片；總共3萬余個(gè)零部件都要在高溫、高壓和高轉(zhuǎn)速等極端條件下，長(zhǎng)期反復(fù)使用而不出任何問題。這不僅是對(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)水平的考驗(yàn)。

更令人意想不到的是，如此先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的裝配卻主要采用手工方式完成；裝配精度和裝配質(zhì)量均依賴于裝配工人的操作經(jīng)驗(yàn)和熟練程度。由于多年來咱們的年青人多熱衷于IT技術(shù)、MBA證書，很少有人立志于做一個(gè)優(yōu)秀的裝配工，而企業(yè)本身也對(duì)裝配工作的重視程度不夠，因此到了研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)骨眼上就吃大虧了。

沒有捷徑

研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)，存在極大的風(fēng)險(xiǎn)，需要極高的投人。僅研制一種現(xiàn)代渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的經(jīng)費(fèi)，就讓世界上99%的國(guó)家都承擔(dān)不起。世界上能夠制造飛機(jī)的國(guó)家超過20個(gè)，但能夠獨(dú)立研制高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)家，只有美、英、法、俄等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家，技術(shù)門檻之高可見一斑。有人把研制高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)比喻為“燒錢游戲”，因?yàn)楹娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)研究屬于實(shí)驗(yàn)性科學(xué)，任何一種高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)都必須經(jīng)過數(shù)以萬計(jì)次的科學(xué)試驗(yàn)和適應(yīng)性檢測(cè)。

過去50年中，美國(guó)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的累計(jì)投入達(dá)到1000億美元。美、英、俄生產(chǎn)的幾種典型的第三代軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)，其地面試驗(yàn)和飛行試驗(yàn)所用的發(fā)動(dòng)機(jī)臺(tái)數(shù)少則51臺(tái)，多則114臺(tái)；發(fā)動(dòng)機(jī)的地面試驗(yàn)都要上萬小時(shí)，最高達(dá)16000小時(shí)以上，飛行試驗(yàn)則需5000小時(shí)以上。2010年年初，在經(jīng)過13000多個(gè)小時(shí)的性能測(cè)試之后，第一臺(tái)F135型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)被用于裝備美國(guó)空軍的F-35戰(zhàn)斗機(jī)。而我國(guó)的困難和差距，還體現(xiàn)在渦輪葉片、渦輪盤材料和工藝等方面，尤其嚴(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。

要想讓我們的飛機(jī)有自己的高性能“心臟”，沒有捷徑可走，只能一步一個(gè)腳印踏踏實(shí)實(shí)從零開始。如果沒有大量試驗(yàn)作后盾，要研制出高性能的發(fā)動(dòng)機(jī)是不可能的。

分三步走

2012年底，中國(guó)航空工業(yè)對(duì)外公布了國(guó)產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)追趕世界先進(jìn)水平的“二步走”路線圖，即從“填空補(bǔ)缺”到“望其項(xiàng)背”，最終與發(fā)達(dá)國(guó)家“并駕齊驅(qū)”。隨著綜合國(guó)力的全面提升，現(xiàn)在的中國(guó)已經(jīng)有能力扭轉(zhuǎn)投入不足的局面，參與這場(chǎng)“燒錢游戲”。

2012年11月，完全由中國(guó)自主研制的武裝直升機(jī)“直-10”，在珠海國(guó)際航展上亮相。不僅為中國(guó)直升機(jī)工業(yè)增添了信心，而且給陸軍航空兵增加了底氣。由于直升機(jī)的槳葉在高速旋轉(zhuǎn)中的受力極為復(fù)雜，因此研制直升機(jī)的難度遠(yuǎn)大于固定翼飛機(jī)。這就是為什么世界上第一架實(shí)用的直升機(jī)晚于固定翼飛機(jī)誕生30余年的原因。直升機(jī)的三大動(dòng)力部件：旋翼、發(fā)動(dòng)機(jī)、減速器，體現(xiàn)了一個(gè)國(guó)家的基礎(chǔ)工業(yè)的水平。而直-10的這三大部件都是我國(guó)自己生產(chǎn)的，這是一個(gè)了不起的進(jìn)步。

雖然，如果把全世界的武裝直升機(jī)拉到一起排名，直-10可能還進(jìn)不了前三名（美國(guó)、俄羅斯及南非的武裝直升機(jī)的性能應(yīng)該都在直-10之上，它們擁有更大的機(jī)體、更先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)，可以容納更多的載荷；它們有更多的傳感器，也有更強(qiáng)的防護(hù)，而歐洲和意大利的武裝直升機(jī)基本和直-10噸位相當(dāng)，雖然在電子系統(tǒng)方面直-10或許有后發(fā)優(yōu)勢(shì)，但是在發(fā)動(dòng)機(jī)等領(lǐng)域卻占不到便宜），但這已經(jīng)足夠了，沒有必要指望直-10一步登天，它至少已從“望塵莫及”跨越到了“望其項(xiàng)背”。中國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)近期的主要目標(biāo)是，“到2015年左右，達(dá)到西方先進(jìn)國(guó)家上世紀(jì)80年代的水平”。