瞭望东方周刊万宏蕾2016-07-14

  2016年5月,整合40多家单位的中国航空发动机集团有限公司(简称中国航发)正式注册成立。

  这是中国近年来加速航空发动机自主研发的最新缩影。

  自上世纪开始,美国便把航空发动机列为仅次于核武器的第二大军事敏感技术。航空发动机的重要性,从此可见一斑。

  2013年,国务院办公厅印发的《促进民航业发展重点工作分工方案的通知》指出,引导飞机、发动机、机载设备等国产化,形成与中国民航业发展相适应的国产民航产品制造体系,建立健全售后服务和运行支持技术体系。

  2015年全国两会期间,国务院总理李克强在政府工作报告中,首次将发展航空发动机、燃气轮机列入国家战略新兴产业。

  “中国航空工业经过60年的发展,取得了举世瞩目的巨大成就。然而,与世界航空强国相比,航空发动机领域仍是我们的‘软肋’。”国防973首席科学家、长江学者特聘教授、北京航空航天大学能源与动力工程学院院长丁水汀告诉《瞭望东方周刊》。

  当中国希望建造自己的大型客机时,却发现没有一颗可用的“中国心”——“中国几乎所有民航飞机发动机都依赖进口,军用发动机则是仿研+引进为主,自主研制的型号少。”丁水汀说。

  不过,这一局面正在发生变化。

  “对我们来说,最艰难的时候已经过去。”丁水汀说。


  一边建厂,一边试制

  中国的航空发动机从军机起步,历经了引进修理、测绘仿制和改进改型三个时期,现处于自主发展的起步阶段。

  “中国真正开始预研发动机是在上世纪70年代,更早的五六十年代,我们只是做一些航空发动机的修理和跟踪研制。”北京航空航天大学航空发动机结构专家杜发荣告诉《瞭望东方周刊》。

  1951年组建的哈尔滨、沈阳、株洲三个航空发动机修理厂,成为中国航空发动机制造业的基础。

  其中,株洲航空发动机厂前身是个炮弹厂,刚建厂时一千多职工都不熟悉航空技术,仅有的100台设备也很陈旧。从中不难看出,新中国航空发动机工业可谓白手起家。

  “当时国家给予充分支持,还有苏联提供技术援助,自主摸索下,一年后就基本掌握了当时M-11发动机的全套修理技术。”杜发荣说。

  不过,依靠外部援助毕竟不是办法。“当时中国从苏联引进航空发动机,对方只转让生产图纸,而且是其即将淘汰的发动机型号。”杜发荣说,“比如从苏联引进涡喷-5发动机的时候,苏联的轴流式发动机已经出来了,离心式都已经面临淘汰。”

  当时,有关部门要求,发动机要在1957年国庆节前试制成功,并投入生产。为了实现这一目标,沈阳航空发动机修理厂一边建设新厂,一边试制。

  “最终,这批涡喷-5发动机于1956年6月就通过了鉴定,批量生产时间比原计划提前近一年多,主要用于国产歼-5战斗机。”杜发荣回忆,“这一时期,中国从活塞式发动机发展到喷气式发动机,是当时世界上为数不多的几个可以批量生产喷气式发动机的国家之一。”


  飞机研发需“动力先行”

  不过,由于上世纪80年代初期,中国空军装备体制发生变化,歼-9、强-6等飞机计划相继下马,作为配套的涡扇-6也失去了使用对象,研制计划于1984年初正式取消。

  “这导致中国在航空动力方面与世界先进水平的差距逐渐拉大,一度达到二三十年以上。”杜发荣说。

  航空发动机研制极其复杂、投入庞大,产品和技术开发周期长,一代航空发动机从最初技术预研、立项,到定型批产至少需要15~20年,甚至30年之久。

  据统计,国外第一代喷气式战斗机飞机研制周期约4年,发动机研制周期为5年左右。二代战机研制周期为5~7年,发动机研制需7~8年。三、四代战机研制周期为6~10年,发动机研制周期10~15年。

  因此,为了满足飞机的研制进度,航空发动机须先行立项,相对独立地开展研制工作。

  从研发机制来说,“动力先行”也是国外航空发动机发展的一个基本客观规律。

  但是,中国长期沿袭的基本原则是:飞机立项后,发动机才立项。没有飞机型号,就没有发动机型号,也没有关键技术研究所需的经费。这种飞机和发动机“绑定”的做法,使发动机不能提前安排独立发展,必然会拖飞机的“后腿”。

  另一个问题是,往往上了型号还不知道支撑型号的技术在哪里。此前,整个行业重型号、轻技术,人力、物力、财力都围绕型号,忽视对技术的获取。导致型号的研制没有坚实的技术支撑,造成型号研制周期长,耗资大,性能、寿命、可靠性、安全性都难以达标。


  为何要抵制国际“诱惑”

  “纵观中国航空发动机半个世纪的历程,我们没有掌握关键技术以支撑先进发动机的研制,这是最大的失误。”丁水汀认为。

  实际上,早在上世纪,中国在坚持完全自主创新的路径上就曾有过成功的先例。

  上世纪70年代末,中国航空发动机专家陈懋章被派往英国帝国理工学院从事航发研究,归国后,陈懋章大胆提出一个当时被外国光环笼罩而无人质疑的问题,并在此基础上研制了新型装置,保证发动机在整个飞行包线内稳定可靠工作,从而排除空中熄火故障。

  研发成功后,配装了这种发动机的某歼击机曾两次参加珠海国际航展飞行表演,获得成功,而这一项目也于1999年获国家技术发明二等奖。目前,利用这种技术的发动机已用于多种飞机,至今仍是中国装备部队最多的一种发动机。

  另一关键技术则是航空发动机压气机和机理研究,同样出自陈懋章团队。这种技术用于国内某直升机发动机上后,顺利完成了包括试飞在内的多项严格试验考验,大幅度提高了直升机性能。中国成为世界上两个掌握该项技术自主知识产权的国家之一。

  但是,总的来看,目前中国航空发动机的核心技术掌握依然相当不足。

  这其中有一点原因不可忽视。

  “国外航空大国总在中国发展航空发动机的关键时刻抛出‘橄榄枝’,导致我们总在采购、测仿和自主研发之间徘徊,甚至陷入反复‘测绘仿制’的怪圈,无法完全走自主发展的道路。”丁水汀说。

  “可以说,实际上是国际‘诱惑’把中国的航空发动机投入死地。”杜发荣说。


  “小发”也艰难

  2002年,研制周期长达18年的“昆仑”发动机被国家军工产品定型委员会正式批准定型,用于装备歼-7、歼-8飞机。作为中国第一个完全自主知识产权的发动机,昆仑发动机结束了中国长期以来只能测绘测仿、改进改型的历史。

  更受关注的是2005年12月28日通过定型审查的“太行”涡轮风扇发动机。“太行”发动机早在1987年就已立项,不仅是当时研制的“新歼”配套动力,也是苏-27国产化型号的后继动力。这一型号完全由国内自主研制,几乎应用了当时国内航发领域掌握的最先进技术,加上对应了核心机先进技术,具备相当不错的技术指标。

  目前,经历近30年的故障排除及性能改进,脱胎换骨的“新太行”发动机已经成熟稳定,并且开始批量生产装备。

  “不过,相比依靠国家支撑的大发动机,通航用的小型发动机,国家几乎没有投入。”丁水汀研发团队成员刘江告诉《瞭望东方周刊》,“后果是,如果中国企业不坚持,这一块产业就没了。”

  “‘小发’主要应用于航模、高速无人机、通用航空等。”刘江说,“‘小发’与‘大发’的工作原理、设计研制基本矛盾都是一致的。不仅战斗机、民航用的大发动机很难做,小发动机也有自身的难点。”

  2004~2010年,丁水汀团队一直在做航空发动机基础研究,“那时‘小发’的需求没有现在这么旺盛,行业里基本就是全球采购,照着样机,没有脱开仿制的套路。”丁水汀说。

  事实上,最初丁水汀团队也是仿制样机,不到一年时间就做出了样机,但性能达不到要求。后来,他们抛弃了样机的限制,把十几年基础研究的成果应用到自己的型号上,基于国产化的材料和工艺,全新研制,历时5年研制成功。“现在看来,这些买样机测绘的,没有一个做成的。”丁水汀说。

瞭望东方周刊 总第 715 期
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