好多朋友吐槽说,自媒体天天鼓吹国产航空发动机突破。可能是发动机研发耗时太长,大家已经麻木了。其实关注这方面信息的朋友都有同感,真的是一直在努力突破的。
不否认我们研发速度慢,这里面有好多原因。我也不否认我们曾经走过弯路,这不能怨谁,整个军工体系还是非常进取的,但是像钱学森那样指一条路,保万世平安的人可遇不可求。再一个我们和平时期尽全力发展经济,阶段性对国防选择性忽略,有的项目阶段性停滞的情况是有的。后来我们大使馆被炸,幡然醒悟才有了今天军事装备的迭代。
从技术的角度说,发动机真不愧是制造业的皇冠,根本没有捷径可走。中美航空发动机差距30年左右,回溯美国航空发动机发展史,F100为作为F15和F16的配套发动机,在1970年立项时,F100已经有研究了10年的JTF22核心机做基础,而后在1974年交付空军以后,连续十余年间因为可靠性问题,一度使美军F15/F16面临停飞的风险,经过大量的改进以及整机试验,一直到1986年才逐渐达到可靠性要求,耗时小30年!更何况我们!
朋友们总说我国航空发动机研制的太慢,其实大家迫切的心情可以理解。但航空发动机由上万个零件组成的。加工精度要达到微米级,甚至有些个别的部件要达到纳米级。最难的部件莫过于涡轮叶片。
为了让叶片在高温下保持强度,需要选用镍基高温合金。高温合金的制造工艺也有讲究,一开始多晶的高温下变软,后来就想着改变晶粒的排列方向,可是又使金属变脆了。反复实验最后搞成单晶的,金属性质好多了,但离使用还远远不够。
发动机燃烧室的温度非常高,军用的2000K,民用的也要1800-1900K。这个温度的火焰往涡轮叶片上“喷”,一般的金属不行,早就融化了,必须用耐高温合金外加空心的设计。叶片做成空心的,然后叶片表面做出一定数量的小孔,就可以把冷却风吹进去,冷却效率高。一开始师昌绪老先生做了九个孔,后来发展到900孔,问题算解决了。
可是用户要求越来越高,燃烧室温度越高,发动机推力越大,特别是现在战斗机都要求超音速巡航,必须继续提高工作温度。于是又在叶片表面加上热障涂层,材料就用陶瓷。一开始总是粘不住,就一点点摸索,找到合适的粘贴方式。为了试验涂层的可靠性,就一次次用炉子去烧然后冷却后观察效果,效果不好就改进。一小时少一次,不要说千锤百炼,最多的时侯要不间断烧一万小时,工作人员24小时三班倒,连轴转要一年多!这只是发动机一个部件的一个环节而已!所以发动机研发时间长大家理解了吧……
如今,我们已经停止进口俄制发动机,搭载涡扇10b的歼10C已经出口,涡扇20已经装上运20试飞,这都是一步步突破换来的,背后是无数人都血汗和天量的资金投入……