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特級飛行員揭秘航發產業:主戰機發動機九成國產

2016-09-05     來源: 京華時報
阿盟新聞

在近日舉行的空軍航空開放活動上,近期數次執行南海戰斗巡航任務的“戰神”轟-6K首次與公眾見面。京華時報記者張斌攝

直-9參加航空開放活動。京華時報記者張斌攝

空軍特級飛行員吳國輝

作為現代工業“皇冠上的明珠”,航空發動機一直是中國航空產業的“心”病。伴隨我國第12家軍工企業在京掛牌成立,國人對這家專注航空發動機的企業寄予厚望,希望它能取得當年“兩彈一星”那樣的成就。昨日,為期4天的空軍航空開放活動落下帷幕,34型國產化武器裝備中20余型軍機引來全國關注,同時也給人們帶來冷思考:對航發產業需求巨大的大國空軍,目前國產化占比如何,達到什么樣的水平?我們離航發強國還有多遠?

揭秘

所謂的國產化并不是完全的自主研發

今年57歲的空軍特級飛行員吳國輝,大校軍銜,曾任空軍八一飛行表演隊隊長、空軍航空兵某師副師長,有著30年飛行經驗。作為一名有實戰經驗的老飛行員、如今國防大學后裝教研部的教授,他在研究軍事高科技、空軍武器裝備、裝備安全管理方面有著獨到見解。

目前,我國航空發動機國產化占比及性能究竟達到什么樣的水平?近日,吳國輝在接受京華時報記者專訪時表示,我國在工業化進程中建立了獨立的航空發動機工業體系,仿制生產的發動機性能,在20世紀六七十年代就達到相當高的水平,在主要作戰飛機中,國產發動機已經占到了90%左右的比例。

這里所謂的國產化,并不是完全自主研發的國產化,而是經過了一個引進、測仿、改進、創新的過程。由于我國的工業基礎薄弱,為了滿足軍事上對航空發動機的強勁需求,采用蘇聯援助與引進生產的方式,在對蘇聯發動機生產技術引進、消化的基礎上,進行型號改進,逐步實現規模化、系列化國產,基本滿足我國空陸海航空部隊的需要。

“沒有過去引進、仿制、改進的過程,就不可能建立航空發動機體系化的工業體系,不可能為航空兵部隊作戰訓練提供持續可靠的保障,也不能培養鍛煉發動機的設計、試驗與生產人才隊伍,這是今天航空發動機集團創新發展的基礎。”吳國輝說。

上世紀六七十年代,我國生產的航空發動機整體性能與當時世界主流水平相比差別并不大,根本的差距是國產發動機是以仿制改型為主,沒有一型完全自主創新研制生產的發動機。

“不僅是沒有自主知識產權,而且沒有掌握核心技術。”吳國輝說,因此,到了上世紀八九十年代,當美國、歐洲、俄羅斯的航空技術迅速發展,三代戰機普遍裝配渦扇新一代發動機的時候,我國仍然在渦噴系列發動機的改進上“打轉轉”,在引進仿制與自主創新的道路上猶豫不前,本來與世界先進水平不大的差距,一下子拉大了。不僅新一代戰機缺乏先進引擎的驅動,而且在役發動機也有一些質量安全隱患,被國人稱之為“心臟病”難除。

主戰機只有少量三代機裝備進口發動機

經過60年的發展,我國已具備戰斗機、轟炸機、強擊機、運輸機、教練機等多機種體系化飛機生產能力。與此相適應,建立了相對完整的發動機研制生產體系,具備了渦槳、渦噴、渦扇、渦軸等類發動機的系列研制生產能力。國產發動機主要裝配在殲擊機、強擊機、轟炸機、殲擊轟炸機等主戰飛機上,只有少量三代戰機裝的是進口發動機。

例如,國產殲-5、殲-6、殲-7、殲-8等戰斗機,適配了相應的渦噴-5、渦噴-6、渦噴-7等系列國產化發動機。隨著“太行”發動機穩定性、安全性和可靠性的提高,已經大量安裝在殲-11、殲-15、殲-16等三代戰機上。

在轟炸機方面,轟-5、轟-6實現了發動機的國產化。運-7、運-8等運輸機使用的渦槳發動機全部國產化。

隨著直-9、直-8、直-10等整體技術的成熟,在引進的基礎上實現渦軸-8、渦軸-6、渦軸-16發動機的系列化發展,為我國快速擴大的國產直升機群提供了可靠的動力來源。

當前,我國航空工業正處于由大向強、由跟進追趕向比肩發展甚至彎道超越的階段,無論是新一代的戰斗機、轟炸機、運輸機、無人機等軍用機,還是大型客機、各類通用機,都迫切需要先進發動機強勁而可靠的驅動騰飛,航空發動機的又好又快發展已經成為“中國夢”的應有之義。

吳國輝坦言,國家已在中長期科技發展規劃里明確把發動機作為一個重大科技專項來全力攻關發展,下決心集中人力、物力、財力自主研發系列化新型發動機,國產航空發動機進入了前所未有的發展快車道。在這樣的背景下,中國航空發動機集團的成立,可以說是應運而生,任重道遠。

軍方在航發領域發揮牽引推進作用

“航發”集團成立后,航空發動機發展方面軍方將有何突破?在空軍航空開放活動上,空軍裝備部綜合計劃局局長王中華大校表示,航空發動機號稱現代工業“皇冠上的明珠”,具有高壓、高溫、高轉速的特點,生產難度極大,不是一個新手國家可以介入的領域。航空發動機對空軍至關重要,航空兵要高飛遠航,必須有航空發動機來支撐。

這些年來,航空發動機通過自主研制正向自主創新、自我保障方向發展,航空發動機發展將由中國制造向中國創造推進。軍方在航空發動機領域發揮著牽引和推進作用,通過提出合理戰術技術要求,嚴格組織管理和科學驗證,部隊持續使用,都推進著發動機發展。

“空軍對航空發動機高度關注,將給予最大努力和配合。相信在不遠的將來有更可靠的發動機能夠交付部隊,支持空軍戰斗機和其他軍種的轉變。”王中華說。

追溯

我國航空發動機發展史

上世紀50年代,中國航空發動機工業從零起步,走過了一條充滿荊棘的道路。1956年,中國第一臺渦噴-5發動機在沈陽仿制成功,此后很長一段時間,中國航空發動機都以仿制和改進為主。

就算仿制也不容易,甚至在沒有操作手冊的情況下,要將航空發動機正確拆開都很難。例如,幾平米厘米的葉片上分布著很多小孔,小孔的位置設置極為講究,都是根據記錄走向而定的。因此直至2002年,國產渦噴-14“昆侖”發動機定型,中國才首次走完了自行研制的全過程,也一躍成為繼美、俄、英、法之后的第五個航空發動機生產國。

飛豹戰機所用的發動機就是國產的,名為“秦嶺”,這也是中國第一個通過購買專利并成功國產化的發動機產品。從引進到國產化,其間經歷了30年產業升級。1972年,中國與英國接觸,討論引進勞斯萊斯公司的斯貝民用渦扇發動機。1974年,在談判過程中,讓人驚喜的是,中國直接獲得斯貝軍用發動機的專利,這在當時屬于頂尖產品。然而,雖然擁有專利,當時中國的工業新材料等技術太過落后,直至2013年這一條國產化道路才走完,被裝備在殲轟-7飛豹戰機上,飛豹也成為我國唯一一個完全擺脫對進口發動機依賴的主力戰機。

2005年12月,渦扇-10也就是俗稱的“太行”發動機研發成功,成為我國首個具有自主知識產權的高性能大推力渦扇發動機。“太行”發動機的研發之路同樣頗為艱難。在試驗試飛中,先后發生各種技術問題和故障200多項。經過刻苦攻關,“太行”發動機終于在殲-15戰機上裝備,并于2012年首飛成功。今年初曝光的一組殲-20裝備上,有軍迷發現有一架殲-20也裝備了一臺“太行”改進型發動機。有軍事專家表示,“太行”發動機可以直接裝備在第四代戰斗機上,它為今后繼續發展更先進更成熟可靠的發動機奠定了很好的基礎。

對話

有望5到10年趕上世界先進發動機現有水平

京華時報:我國在兩彈一星、載人航天、高鐵等多個領域取得傲人成就,但在發動機發展道路上為何如此艱難?

吳國輝:這主要是由航空發動機的高技術、高投入、高風險與高壟斷等特性造成。

眾所周知,航空發動機不僅要動力強勁,而且需要在高速、高溫、高壓的環境長時間可靠穩定地工作,涉及設計、材料、制造、控制、工藝等諸多核心技術。目前只有美國、歐洲、俄羅斯等具備先進發動機的獨立研制生產能力。

客觀地看,我國在發動機領域跟美、歐、俄差距還是不小的。主要體現在幾方面:

一是發動機發展理念相對滯后。先進國家大都把航空發動機作為一個獨立產業、重要系統來管理與發展。他們的理念是根據發動機來設計飛機,而我們是先設計飛機,再來選發動機,沒把發動機放在應有的地位,作為主要領域來平行發展。結果是發動機拖了飛機的后腿。表現在發動機的發展道路上,就是長時間走引進、測仿、改進的老路,沒有適時下大決心堅定地走自主創新之路。雖然滿足了部隊的急需,但是沒有真正掌握核心技術,從而喪失了一些自主發展的良機。

二是管理體制與管理模式相對落后。我國航空工業建立以來,是將發動機作為航空工業的一個部分、飛機的一個重要系統進行管理。這種體制與模式在計劃經濟時代有利于集中力量、統一行動,發揮了重要作用。但長此以往,一方面,發動機產業各個所、廠之間在核心技術創新的資源競爭、協力攻關等方面存在一些不協調現象;另一方面,總體上帶來小而全、分難聚,行不遠、舍難棄的糾結,結果必然相對弱化了發動機的專業性與重要性,不利于長遠籌劃、規模化生產與市場競爭。

美國、歐洲、俄羅斯則是組建像通用動力、普拉特·惠特尼、羅爾斯-羅伊斯、聯合發動機制造等集團公司來進行統一管理,利于產業規劃、優化資源、集力攻關、規模生產與市場競爭,形成了技術與市場的壟斷地位。

三是發動機整體水平偏低。主要體現為:性能指標上推重比低,經濟性上油耗比大,安全性上可靠性差,規格品種上產品有短板,生產規模上市場競爭力不強等。提高發動機的整體水平,從技術上講,需要突破發展理念、原創設計、優質材料、精密制造、工藝標準、系統控制等難關,也需要一個較長的研制、生產、試驗、使用與完善的過程。

京華時報:航發集團的成立能否徹底解決航空發動機的“心”病?

吳國輝:國家成立航發集團,為航發事業從體制上奠定了大發展的基礎。個人認為將發揮3個重要作用:

一是戰略規劃管理作用。國家已將發動機作為實現中國夢、推進航空工業升級發展的重要引擎與重要抓手。成立航發集團就是要從國家層面承擔主責,來落實發動機重大專項發展規劃,統一規劃產業發展戰略,統一制訂技術發展路線圖,統籌協調各方資源投入,集中解決突出矛盾問題等。在這些方面,集團都將起到我國航發領域總設計、總指揮、總協調的作用。

二是集團統一管理功能。航空發動機技術密集、系統復雜、投入巨大、產業鏈長,涉及部門環節多,特別是面對發展需要日益拓展、科技發展日新月異、市場競爭殘酷激烈的形勢,我國產業要立足自主創新、規模發展,就必須充分發揮社會主義國家集中力量辦大事的傳統優勢,借鑒現代先進企業集團化、規模化生產的先進經驗,運用先進管理思想,創新企業管理模式,優化組合行業資源,對集團所屬企業實行統一管理,打造具有世界影響力的中國航發研制生產與經營“航母”。

三是技術創新指導功能。中國的航發產業根本出路在自主創新,目前我國航發產業正處于型號大發展、技術大創新的全新時期,成立航發集團,有利于從整體上根據發展戰略與技術路線,瞄準先進水平,集中優質資源,把握重要環節,突破核心技術,按照大推力發動機、中推力發動機、小推力發動機的三種規格分工,采取軍用民用雙向推進路徑,全面推進技術創新,趕超世界先進水平。

京華時報:我國有望多久趕上其他強國?

吳國輝:一型發動機從設計、研制、生產到完善需要一個較長的時間周期,通常在10年以上。例如,我國獨立研制生產的某新型發動機,就經過了18年的磨礪,才真正形成部隊的作戰能力。航發集團的成立,有利于加快新型發動機的系列化發展,集舉國之力,可望在重點型號發動機的核心技術上取得突破,有望5到10年內趕上世界先進發動機現有水平。但整體上趕超世界發動機研制強國,不能脫離國情軍情,需要整體水平的提升。

京華時報:軍隊能對航空發動機發展起到哪些作用?

吳國輝:軍隊是國產發動機主要用戶,現在軍隊對發動機需求非常強勁和緊迫。中國航空發動機企業也希望能夠生產出更多更好的性能先進、可靠性高的發動機保障軍隊的需要。可以說,雙方既是供求關系,又是依存關系,是命運的共同體。

從軍隊來講,重點做好三方面工作:一是科學提出軍事需求。隨著軍隊戰斗力的提高,作戰樣式的轉變,我軍到底需要一些什么樣的發動機,需要達到什么樣的戰技指標,需要發展到什么樣的作戰使用規模,這些都是航發產業發展的依據,軍隊要及時跟航空工業溝通,準確提出發展牽引,使航發集團明確自己的方向,科學規劃發展路徑。

二是多用國產發動機。發動機研制生產有一定風險,技術的成熟與穩定需要一個發現問題、完善改進的過程。對軍隊來說,當然希望或者要求發動機性能先進、質量穩定、安全可靠,還要便于保障,但最核心的還是安全問題。

如果發動機存在質量安全問題,對飛行安全、作戰任務、作戰效能就會產生直接的制約作用。飛行員將發動機稱為“心臟”,他們在作戰訓練中什么都不怕,就怕發動機出毛病。不僅是生命安全的威脅,而且需要面臨挽救戰鷹與跳傘逃生的兩難選擇。但總體上,軍隊對國產發動機是有信心的,盼望新一代戰機都能裝配國產新型發動機。對在部隊戰備訓練或者作戰使用過程中暴露出的問題,都能及時采集和科學分析,并且向發動機工業部門準確反饋,共同研究,有效解決,從而不斷提高發動機工業水平。

三是主動參與新型發動機的研發。軍方,特別是飛行員,對發動機的技術發展潮流與使用規律十分敏感,具有天然的第一手優勢。因此,軍方要密切跟蹤、掌握世界先進發動機領域新技術、新潮流,主動參與,和航空工業部門一起來共同研究軍事需求、設計原理樣機、研究試驗方法、確定技術標準、監督研制質量、提出改進建議,共同推進新型發動機的研發,走出軍民融合式研制新型發動機的路子。

京華時報:航空發動機完全實現國產化的意義是什么?

吳國輝:航空發動機相當于是整個航空產業騰飛的引擎,戰機打勝仗的心臟。同時,它又是一個技術性、競爭性非常強的產業,對空軍的轉型發展與作戰勝利,對整個航空工業的升級換代將具有重要作用。這個戰略性意義,對國家安全、航空產業,甚至中國制造業水平的提高來說,不亞于“兩彈一星”、載人航天等重大科技成果的價值。

京華時報:在發展道路上,軍用發動機跟民用是否會有所側重?

吳國輝:從發動機的使用規律來講,過去先進發動機通常優先在軍用領域使用。但隨著航空的快速發展,現在世界先進發動機集團,市場份額主要在大量民用機上,大推重比、節能、環保、安全與自動控制的新型發動機日益在民用客機上運用,高超聲速、新循環體制新型發動機則主要在軍機上運用。航發集團建立以后,除了突出滿足軍用以外,也會注重滿足民機的發動機使用需求。只有軍用、民用兩翼齊飛,才能迎來中國航空發動機的蓬勃發展。

京華時報記者潘珊菊?

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