簡介
航空航天發動機作為新時代科學技術極具特色的創造之一,以她為代表的先進生產力的出現改變了以往人民生活以及戰爭形態,極大的提高了人們的生活水平。航空航天發動機是典型的軍民兩用產品,可以廣泛的套用在運輸、巡邏、旅遊、救護、通信、拍攝等多個領域。
美俄歐把發動機產業作為戰略產業,國家大力支持,產品不斷更新,技術不斷提高。組建航發集團、發展航空發動機技術不僅是因為強烈的國家戰略需求,而且還因為航空發動機本身具有重要的戰略價值,能夠在航發領域實現富國強軍戰略目標的高度統一。
一方面,航空發動機技術的輻射帶動效應明顯。航空發動機研製生產涉及機械、材料、電子、信息等諸多行業,對科技進步、經濟發展具有巨大帶動作用和產業輻射效應。經濟專家表示:“美國的民用飛機銷售額每增加1%,美國的國民經濟生產總值增加0.744%。”雖然並非發動機直接拉動產生的經濟價值,但作為飛機的核心部件,上述數據具有參考價值。據統計,按照產品單位重量創造的價值計算,如果以船舶為基準數1,那么汽車為9、電視機為50、大型噴氣飛機為800,而航空發動機則高達1400,經濟價值十分突出。
另一方面,航空發動機技術的軍民通用性較強。航空發動機技術具有鮮明的軍民兩用特性,不僅表現在軍、民用航空發動機在大部分技術上互通互聯,而且預警機、加油機、反潛巡邏機等軍用特種戰機的最優改裝平台始終都是民航飛機而不是軍用大型運輸機,例如改裝自波音707客機的美國E-3預警機無論在航程、性能上都優於改裝自伊爾-76的俄羅斯A-50預警機。可以預見的是,航發技術的突破將帶來國防安全指數的顯著提升。
另外,航空發動機的研製成功能夠顯著提升國際地位。由於研製難度太大,世界上真正具備獨立設計生產航發的國家只有英美俄,以售賣航空發動機的方式控制別國航空體系進而延伸本國政治影響力的手段已成為戰略力量投射的重要途徑。美國通過售賣武器使購買國在國防建設上對其產生依賴,進而在該國甚至該地區增強影響力就是最好的例子。對於我國來說,打破壟斷,重塑國際航空產業格局是當務之急。
顯然,航空發動機雖不輸出火力,但卻是具備戰略威懾和戰略投射能力的另類戰略武器。
航空發動機被稱為戰機的“心臟”。發展戰機,必須同步發展相應的發動機,因此航空發動機的劃代也基本與戰機劃代同步。目前美、俄等國在發展第六代戰機的同時已經著手研發第六代航空發動機。與國際上對戰機的代際劃分有著相對一致的標準不同,航空發動機的代際區分並沒有公認標準,那么航空發動機是如何劃代的?
燃氣渦輪航空發動機以渦輪噴氣發動機為起點,開啟了航空發動機的噴氣時代。隨著技術的發展和進步,渦輪噴氣發動機衍生出渦輪風扇發動機、渦輪螺旋槳發動機、渦輪軸發動機和槳扇發動機等。其中渦輪風扇發動機(簡稱渦扇發動機)在軍用戰鬥機配置的發動機領域內占主導地位。
渦扇發動機的特徵參數有推力、耗油率、涵道比和推重比等,其中推重比為發動機推力和重量的比值,被作為軍用渦扇發動機技術劃代的標準。
關於戰鬥機的劃代,目前有“四代”和“五代”兩種方法。“四代”法以世界上第一批實用的超聲速戰鬥機(典型機型是美國的F-100和蘇聯的米格-19)為第一代,即“超聲速戰鬥機”劃代法,也是除俄羅斯以外各國普遍採用的劃代法。俄羅斯把戰鬥機劃為 “五代”,區別在於把“四代”法中的第二代分成了兩代,即把變後掠翼戰鬥機米格-23單獨列為一代。
不過在2006年,美國洛克希德·馬丁公司又提出“新五代”的概念,後經美國軍事史專家、航空航天博物館前館長沃爾特·博伊恩的系統闡述(2008年發表於美國《空軍》雜誌),成為一種新劃代法。這種劃代法把最早出現的噴氣式戰鬥機列為第一代,把高亞聲速後掠翼戰鬥機列為第二代,把低超聲速戰鬥機和Ma2一級的戰鬥機都列入第三代。這種劃代法可以說是“噴氣式戰鬥機”劃代法。
因此,從2008年以來,美、俄都採用了“五代說”。形式上,美國和西方向俄羅斯“五代說”趨同,實際上各自的劃代仍有較大差異。差異主要出現在對早期機型的“代”的認定上,而對現役先進機型的“代”的認定基本一致。
我國目前在正式場合和官方檔案中,繼續使用“四代說”。但在科技界和媒體上,已經越來越多地使用“五代說”,特別是在描述當今先進機型和未來更新一代時,頻繁出現第五代,第六代的字眼。
下面先簡要介紹下歐美的“五代”劃分方法:
軍用渦扇發動機的涵道比較小,第一代航空發動機出現在20世紀50年代,以英國的康維發動機、美國的JT3D發動機為代表,推重比在2左右;
第二代航空發動機出現在20世紀60年代,以英國的斯貝MK202和美國的TF30發動機為代表,推重比在5左右。
第三代航空發動機出現在20世紀70~80年代,以美國的F100、F110、F404,歐洲的RBl99、M88-3,蘇聯的RD-33和AL-31F發動機為代表,推重比在8左右。其中美國的F100裝備了F-15戰鬥機,F110裝備了F-16戰鬥機,F404裝備了F-18戰鬥機,RBl99裝備了“狂風”戰鬥機,蘇聯的RD---33裝備了米格29戰鬥機,AL-31F裝備了蘇-27戰鬥機。
20世紀90年代出現的第四代航空發動機是以美國的F119和歐洲的EJ200發動機為代表,推重比在10以上,其中F119裝備了F-22戰鬥機,EJ200裝備了“颱風”戰鬥機。
到了21世紀初,第五代航空發動機出現,以美國的F135發動機和英、美聯合研製的F136發動機為代表,推重比為12~13,其中F135發動機裝備在F-35 戰鬥機上。2010年以後,依靠其強大的技術研發能力,美國已經開展第六代航空發動機的研發,預計推重比將達到20以上,目前已取得了階段性成果,而第七代航空發動機也已經開始預研。中國發動機研製是生產一代、研製一代、預研一代、探索一代。中國發動機研製的技術目標時間表已經排到了2030年 。
內容
據《中國航空報》報導:葉片是航空發動機最為核心和關鍵的零件,其加工製造是發動機製造的重點和難點之一,因此常常被譽為“心臟中的心臟”。張和飛是中航工業貴州新藝機械廠的總工程師,在他的帶領下,新藝廠發動機葉片製造能力實現了從渦噴到渦扇、從中小推力到大推力、從二代機到三代機的“三大跨越”,為我國航空發動機事業做出了巨大的貢獻。
新藝廠是我國航空工業大規模三線建設時期組建的航空發動機葉片生產企業。1987年,大學畢業的張和飛來到新藝廠,一乾就是20多年。其間,他憑著振興航空武器裝備製造業的滿腔熱情,刻苦鑽研技術,從技術員崗位做起,一步一個腳印。2003年6月,張和飛從新藝廠精鑄分廠技術副廠長升任總工程師。他認為,發動機事業要考慮的問題遠不只工程技術本身必須深入一線掌握第一手資料,才能避免決策失誤。因此,每周他總有四五天在生產現場,解決了很多疑難問題。
張和飛總說,“學技術可坐不得電梯,只能靠自己爬樓梯。”就是這種信念,支撐著他永不停息的求知腳步。
為了保證新機研製按計畫節點完成,張和飛全力以赴。作為型號主管,研製中的每一項工作他都親自參與,組織實施。他組織專業型號主管和生產單位的技術人員,對試製中的每一個零件、每一種方案進行詳細討論,確定最終實施方案。在試製過程中,他始終堅持在生產一線,及時協調和處理各種現場技術問題。他積極主持申報各項省部級科研項目,積極推動工廠技術創新體系建設,大力推進信息化建設。所有這些,無不帶動了新藝廠葉片製造技術的創新發展。
張和飛始終不忘人才培養。他常說,“企業技術創新的成功與否,創新的效果如何,從根本上說取決於人才,尤其是科技人才。因此我的使命有兩個,一個是搞技術,一個是出人才。”他提出要以型號研製為牽引發展葉片製造技術,科研成果要轉化為生產力,必須要領導重視,尊重知識、尊重人才,實行“產、學、研”三結合,“領導、技術人員、工人”三結合,“設計、材料、工藝”三結合。為此,他參與制定了工廠“十一五”人才資源規劃,工廠技術專家、能手的評定管理辦法,倡導並促成了工廠首個工程碩士班,委託北京航空航天大學培養了18名工程碩士。
與國際先進水平相比,加速研製國產先進發動機,根治飛機“心臟病”已迫在眉睫。張和飛已經記不清楚,為全面鞏固第三代航空發動機葉片的製造技術,掌握第四代航空發動機葉片的關鍵製造技術,他和他的團隊在工作現場度過了多少個不眠之夜;為了論證方案,他們翻閱過多少資料,歷經了多少次試驗。
2009年10月1日,當151架國產戰機編成12個空中梯隊,秒米不差地飛越天安門廣場時,張和飛熱淚盈眶。許多參閱飛機的發動機都配裝了新藝廠生產的型號葉片,凝聚著新藝人的智慧和汗水。
從2002年到2009年,張和飛先後獲省部級科技進步一等獎1次、二等獎2次、三等獎2次;榮立部級一等功1次、二等功1次、三等功1次。作為貴州省第五批省管專家,他還先後榮獲貴州省“五一”勞動獎章、“貴州省國防科技工業‘十五’科技管理先進個人”、“技術創新工作優秀管理者”等榮譽稱號 。
國外第四代航空發動機
美國:F110-GE-129、F100-PW-229渦扇發動機、F-100-PW-229、F110-GE-129發動機、F404- OE-400渦輪風扇發動機、GE-F-414渦扇發動機、GE CF6-80C2渦扇發動機。
俄羅斯:AL-31FN渦扇發動機、D-30渦輪風扇發動機、NK-321三轉子渦扇發動機、NK-93三轉子函道槳扇發動機、D-18T三轉子渦扇發動機。