涡扇-15的技术水平与美国30年前的发动机相当,这究竟是成就,还是一种不安的回忆?“心脏病”这三个字,曾经像一块巨石,压在中国航空工业的胸口,让人喘不过气。长期以来,先进航空发动机技术被牢牢掌握在少数发达国家手中,成为制约中国航空工业发展的最大瓶颈。然而,近年来,随着中国在航空发动机领域持续加大投入力度,一系列重大突破接踵而至,其中最引人瞩目的莫过于涡扇-15发动机的研制成功并实现量产。这一消息在2023年3月首次传出,犹如一剂强心针,迅速振奋了整个中国航空界,也引发了国际社会的广泛关注。
涡扇-15,这款被寄予厚望的国产发动机,究竟达到了怎样的技术水平?它能否真正帮助中国航空工业摆脱“心脏病”的困扰,实现从“追赶者”到“领跑者”的角色转变?更重要的是,涡扇-15的出现,是否意味着中美航空发动机竞争格局即将迎来新的变革?
技术较量:涡扇-15能否与美国“掰手腕”?要回答这个问题,我们首先需要对涡扇-15的技术性能进行一番“摸底”。根据公开报道,涡扇-15发动机最大推力为181千牛,推重比为10.87,这个数据意味着什么?让我们拿美国现役的两款五代机发动机——F119和F135来做个对比。
F119发动机是美国普惠公司为F-22战斗机研发的,最大推力156千牛,推重比10.5;而F135发动机则是F-35战斗机的“御用动力”,最大推力191千牛,推重比高达11.47。单从数据上看,涡扇-15的性能似乎处于F119和F135之间,并不算特别突出。
但如果就此断言涡扇-15的技术水平逊色于美国,那就未免过于草率了。因为发动机性能的好坏,不能仅仅依靠推力、推重比等几个简单的指标来评判,更要结合其设计理念、材料工艺、使用环境等多方面因素进行综合考量。
事实上,F135发动机虽然在推力数据上略胜一筹,但其设计理念却存在先天不足。为了满足F-35战斗机对单发大推力的需求,F135采用了更大的涵道比设计,这虽然提高了发动机的燃油效率,但也牺牲了部分高速性能和机动性。
相比之下,涡扇-15发动机在设计上更加注重平衡,既保证了足够的推力,又兼顾了高速性能和机动性,更符合中国空军对未来战斗机的作战需求。
“躺赢”的美国航发?三十年原地踏步,中国弯道超车的机会来了?如果说涡扇-15的出现,让中国航空发动机技术看到了与美国“同台竞技”的希望,那么美国航空发动机技术近年来陷入的“停滞期”,则为中国实现“弯道超车”提供了难得的历史机遇。
自上世纪90年代以来,由于缺乏强大的竞争对手,再加上自身产业结构调整等因素的影响,美国航空发动机技术进步明显放缓。以F119和F135为例,这两款发动机虽然在技术上不断改进升级,但其核心设计理念和材料工艺并没有发生根本性改变。
换句话说,美国航空发动机技术在过去三十年里,基本上是在“吃老本”。而中国,则在这三十年间,抓住机遇,奋起直追,在航空发动机领域投入了大量人力物力,并取得了一系列重大突破。如今,随着涡扇-15发动机的研制成功,中国航空发动机技术已经站在了一个新的历史起点上。
当然,我们也要清醒地认识到,美国航空发动机技术仍然处于世界领先水平,中国要想实现从“追赶者”到“领跑者”的角色转变,还有很长的路要走。
材料瓶颈:钛合金的“尽头”,航发的“未来”在哪里?众所周知,航空发动机是现代工业的“皇冠明珠”,其研发难度极高,对材料、工艺、设计等各个环节的要求都极为苛刻。其中,材料更是被誉为航空发动机的“命门”,直接决定着发动机的性能和寿命。
长期以来,钛合金材料凭借其优异的高温强度、抗蠕变性能和抗腐蚀性能,一直是航空发动机叶片制造的首选材料。然而,随着航空发动机推重比的不断提高,对材料性能的要求也越来越高,钛合金材料的性能瓶颈日益凸显。
以美国为例,尽管其在航空发动机技术方面拥有数十年的领先优势,但在材料领域也面临着同样的困境。F119和F135发动机所使用的钛合金材料,与三十年前相比并没有本质上的提升,这也从一个侧面反映出美国航空发动机技术进步的“乏力”。
面对钛合金材料的性能瓶颈,世界各国都在积极探索新材料、新工艺,试图突破这一制约航空发动机发展的关键技术障碍。其中,陶瓷基复合材料、金属间化合物等新型高温材料被认为是最具潜力的替代材料,但目前还处于研发阶段,距离实际应用还有相当长的距离。
对于中国而言,突破材料技术瓶颈,是实现航空发动机自主可控的关键所在。近年来,中国在航空发动机材料领域取得了一系列重要进展,一些关键材料的性能已经接近国际先进水平。
然而,我们也要清醒地认识到,中国在航空发动机材料领域与发达国家相比还存在一定差距,尤其是在基础研究、工艺技术、装备水平等方面还需要进一步加强
未来展望:自主创新+国际合作,中国航发“星辰大海”的征途涡扇-15发动机的研制成功,是中国航空工业发展历程中的一座重要里程碑,标志着中国航空发动机技术迈上了一个新的台阶。然而,我们不能就此沾沾自喜,更不能放松警惕。
放眼未来,中国航空发动机发展仍然面临着诸多挑战,既有来自技术层面的压力,也有来自国际竞争环境的挑战。
在技术层面,我们需要继续加大研发投入,加强基础研究,突破核心技术瓶颈,尤其是在材料、工艺、设计等关键领域要取得重大突破,为航空发动机性能提升提供有力支撑。
在国际竞争环境方面,我们要保持清醒头脑,既要积极学习借鉴国外先进技术,又要坚持自主创新,走出一条中国特色的航空发动机发展之路。
与此同时,我们也要看到,中国航空发动机发展也面临着难得的历史机遇。随着中国综合国力的不断增强,对航空装备的需求持续增长,为航空发动机产业发展提供了广阔的市场空间。
而随着“一带一路”倡议的深入推进,中国与沿线国家的航空合作不断深化,也将为中国航空发动机技术“走出去”创造更多有利条件。
总而言之,中国航空发动机发展已经进入了一个新的历史阶段,我们有理由相信,只要坚持自主创新、开放合作、军民融合,就一定能够打破国外技术封锁,实现从“追赶者”到“领跑者”的历史性跨越,为实现中华民族伟大复兴的中国梦提供强劲动力。
正如习近平总书记所强调的:“航空发动机是国之重器,是制造强国的尖端技术,要加快实现航空发动机自主研制,让中国的飞机用上强劲的‘中国心’。”
参考资料:
【1】澎湃新闻·《推力最大的航空发动机继续增加推力,它是如何做到的?》
【2】澎湃新闻·《【军事天地】插上翅膀的猪——F-35A隐身战斗机》