民航资源网2015年2月13日消息：为什么五大常任理事国唯独中国不能制造高性能航空涡轮发动机，GE、普惠、罗罗、斯奈克玛都有哪些发动机产品，发动机的结构和原理是什么？为什么造一台发动机会那么难？中国在发动机领域面临哪些困境，有哪些国际经验可以借鉴，能造出高性能发动机就能跻身工业强国之列吗？

　　晨：纵观民航风云，风景这里更好，华晨不是宝马。

　　华：我是赵振华。

　　晨：大家好，我是陈晨。我们提到美中英法俄五国，让人第一联想就是这是五大常任理事国。但是在五大常任理事国中，美英法俄又扮演了另外一个很重要的角色，这四国是目前世界上唯一掌握航空燃气与涡轮发动机研制与生产全周期的四国，但是中国不在其列。为什么中国不在其列呢？听我们这次来细细跟大家分解。

　　我们先看看中国对于航空发动机制造的一些现状。我们国内目前有三个厂可以制造航空涡轮发动机。就是西安，还有沈阳的黎明，以及贵州的黎阳这三个厂，我们航空发动机的研制与生产是从建国后才开始的，主要经历这几十年的研究，有三种型号，第一个型号就是昆仑，昆仑是联合了34个单位共同生产的；其次就是秦岭，秦岭这个发动机是从1974年引入了英国斯贝技术之后，通过30年的国产化，于2002年全部实现国产化，但是这两款发动机大概都是在2001年左右定型的。但是呢，它已经不能装备三代战机了。

　　华：为什么呢？

　　晨：也就是它研究成功后已经过时了。

　　华：就是性能上跟不上。

　　晨：对，它没有这种加力燃烧室，以及它的外形比较大已经不能装备我们三代战机了。

　　华：也就是说我们国家也能造出来，但是性能不高。

　　晨：对，然后呢，就转而研制带加力燃烧的太行发动机，那么太行发动机是我们目前的主力型号，预计能在5~10年内能够反超和追赶上俄国。

　　看完中国之后，我们再看看那四个强国他们发动机制造的厂商以及他们的拳头产品。首先肯定要提到美国，讲到美国，就不得不先讲讲GE，那么GE往上追溯呢，就能追溯到爱迪生的电灯公司，他的拳头产品呢，主要有CF6、GE90、GENX以及给美军配备的F110、F118战斗机的发动机。

　　华：还是个军火商。

　　晨：对还是个军火商，GECF6这个系列非常成功的原因是因为早期的这种大型宽体客机基本都选装了CF6。

　　华：先入为主了。

　　晨：对，使得它的市场占有率很高，也奠定了GE在航空发动机领域的地位，之后呢GE参考他一些军事项目的先进技术，巨额投资为新一代宽体客机开始研制可靠性高低耗油的GE90，GE90在95年正式装机于波音777，我们知道GE90的风扇叶片是在航空业最大的。

　　华：对，那个大发动机非常大。

　　晨：它的压气机比也是最大的，所以就成为世界最强劲的民用航空发动机。

　　华：这个性能非常高。

　　晨：对，非常高，再往后为了远一代的客机，GE联合日本、意大利以及比利时等五家航空发动机公司共同研发了GENX，GENX的特点是更注重经济性，碳排放。

　　华：日本做这个也比较好。

　　晨：它很多材料都使用了复合材料，它主要是供B787、B747增强型飞机、未来的空客A350进行装机，那么GE的特点就是它市场占有率高，他的这种技术成熟，地位好。美国还有一家公司就是普惠，讲到普惠我们不得不说它在活塞发动机市场是具有不可撼动的地位的，但是后来随着喷气发动机时代的到来，各个航空发动机制造厂商都为了追求市场份额和市场化去研制了喷气式发动机，但是由于战争的缘故呢，普惠也不得不配合政府继续在它的活塞市场上进行前进所以就导致。

　　华：进入涡喷市场晚了点，是吧。

　　晨：所以这脚步就慢了下来。那么我们再讲讲英国，讲到英国，那被世人所熟知的就是罗罗了，罗罗这个公司全称是罗尔斯·罗伊斯，还是很有意思的，它的first name罗伊斯，是因为罗伊斯这个人是个造汽车的，second name罗尔斯是个卖汽车的，就因为这兄弟俩合作很好，使他们生产的汽车销量很好，后来他们就转行啦。

　　华：造飞机，造发动机。

　　晨：对，一块合作造航空发动机。罗罗发动的特点就是高精尖，他拳头品牌就是它的瑞达系列，他的发动机的特点呢，是第一家为生产三转子的这种。

　　华：还差点让他倒闭了。

　　晨：对，还差点让他倒闭了，我们可以知道瑞达系列发动机是B787梦想飞机首次验证飞行所装配的发动机，所以他在这种性能方面应该是很好的，而且它是主要装配这种中宽体客机的。

　　华：据说他的发动机都是手工打造出来的。

　　晨：都是手工打造的。法国呢，要提到的就是斯奈克玛公司，那么这个公司，它的主打品牌就是CFM56系列，主要装机B737系列的3、7、8、9。

　　华：就是比较成熟的款式，可以量产的。

　　晨：我们讲完了这个欧美发达国家，我们再看看我们的老大哥俄罗斯，在民航领域我们似乎很少听说俄罗斯的飞机装机于波音系列和空客系列，主要还是考虑到它的这个。

　　华：经济性不行、可靠性不行。

　　晨：对，可靠性不行，但是有两家俄罗斯的生产厂我们是要提的，一家就是雷宾斯克乌法发动机生产联合体，那么他所生产的发动机主要装机他自己的伊尔、图系列。还有一家是莫斯科克里莫夫公司，主要是生产军用发动机，其中有一个用户就是我们国家的枭龙。

　　我们刚才讲了世界上的发动机大国以及他们的拳头产品，之后我们还是想讲一讲，军民发动机的不同，这种发动机的新技术，一般都是先军用，后来逐步的转变为民用，档然不排除特例，由于使用要求的不一样使得军、民对发动机的要求也不一样，那么军用可能就更加的注重于它的推重比，加速性好，机动性好，但民用就更加注重于它的。

　　华：经济性、可靠性、维修性以及寿命。

　　晨：以及寿命，注重它的涵道比。发动机的核心机主要是由三部分组成的压气机、燃烧室和涡轮，不同的军机、民机的不同点可能就在于前面的风扇的大小，所以，在核心机部分他们的原理和组装都是相同的，可能对于军机来说燃烧室部分可能多一个加力燃烧室。

　　华：对民机来说，它那个75%的推力来自于风扇。

　　晨：它的风扇叶片就比较大，之前我们讲到的罗罗公司的是首家三转子的这个公司，那么我们想大概的讲一下转子的发展历程。最开始的时候都是单转子，单转子就是压气机跟涡轮共用一根轴，那么这个就导致了飞机突然减速的时候，它这个压气机。

　　华：进气流慢了。

　　晨：压气机部分的这个进气流来回振荡，很容易产生喘振，那么喘振是不能够被允许的，后来就发展出这种双转子，那么双转子的含义就是：高压压气机和高压涡轮共用一级，风扇、低压压气机和低压涡轮共用一级，很好的克服了这个喘振。也使得风扇的效率达到了最优化，那么三转子的产生主要是还是考虑它的经济性，它就是把风扇单独独立出来，使风扇单用一根轴，那么就产生了这种三转子的这个发动机。

　　华：结构更复杂。

　　晨：结构更复杂了。对，经济性更好。

　　华：单从发动机的原理和结构来看感觉似乎很简单，但是现实告诉我们只有几个发动机厂商能够制造出来，我们中国到现在也制造不出来高性能发动机，现实告诉我们这个很难，我们可以从几个方面来看一下到底为什么这么难。

　　第一个就是结构，由于我们的民用客机都是亚音速飞行的，那么它们的涡轮、风扇都是超音速的运转，那么就要设计一个符合流体力学要求的一个叶面，同时又是几百片叶片组成的一个涡轮，他要考虑之间的影响，这个构型会更复杂，为了减轻风扇和叶片的重量，一般都是中空设计，透气性也比较好，能够散热，这些设计都是很复杂的；

　　第二方面就是材料，首先是材料的强度和高度要求非常之大，一般风扇的转速是10000多转，对于像波音777这样的一个大风扇的话，它的离心力是非常大的，同时受到超音速的激波阻力的影响，它的扭矩也是非常大的，这样一个风扇的强度已经达到材料的极限了，现有材料的极限了，只能通过铸造是它一次成型，里面的中空的话，只能通过惰性气体的吹气来实现。

　　然后是材料的一个耐热度，我们知道涡轮，就那个燃烧室温度能达到2000多度，涡轮是1700多度。涡轮上面的叶片是非常耐高温的，涡轮叶片要想做到又耐高温，又高强度的话，它必须得通过单晶体层面的控制才能够实现。一个小小的叶片能够承受20吨左右的重力的压，然后不变形，是相当不容易的。还有一个对材料来说更重要的问题，就是它的寿命还要达到30年。我们知道一把菜刀就是再锋利，它也是会钝的，那么对于发动机这样一个在高温高压高强度下，持续运转10万小时能够不变，这个材料是很难想象的。

　　晨：很难想象。

　　华：然后，第三条就是生产设备了。发动机涡轮的叶盘是通过把一块圆柱体的金属经过切、削、琢磨成为一个螺旋形的圆盘，很薄的一个圆盘。我们知道发动机的涡轮本身就是非常耐高温的，然后又是高强度的，刚度也很大的，那么对它进行切、削，琢磨这样一个机械设备，强度比它更大，这个设备是很难得的，同时发动机跌的风扇是焊到那个轴上的，由于它的离心力和扭矩太大了，这个焊接工艺也是世界顶级的。

　　第四个方面就是控制了，燃烧室里面那些高压气流空气与燃油要持续不断的燃烧，这个控制也是非常高科技的，然后，就是发动机的整个控制的输入口就是燃油喷嘴，就是发动机通过几十个传感器把发动机的各个部位监测出来之后反馈给计算机，计算机进行统一的控制做到发动机安全可靠的运转，大概有这些数据，压气机压力、气流、振动、涡轮温度、排气温度，滑油温度等等来防止发动机出现问题。

　　第五个方面，我们可以从理论的要求来看，前面我们说到这个叶片都是超高音速的，叶片又那么多，流体力学的要求是很多的，我们得具备流体力学的深厚功底，尤其叶片之间的排列以及互相扰动的算法极其困难，所以数学方面要求也很高，还有发动机的控制那块控制论的要求也是很高的，这些基础理论我们必须得拥有，才能够制造出来。

　　第六个方面就是实验设备了，首先，得有一个非常高级的风洞实验室，要做一些超高音速的实验，这个实验室一般都是几十亿美金，然后是材料实验室，就是要做一些单晶体的控制、分析测试。最后是破坏性的实验室，这个实验室通过破坏性的实验测出来极限数据，然后应用到实际运转中。

　　发动机制造出来之后还需要精心的维护和使用，首先在起飞之前要有一个暖机，起飞的时候推力，起飞推力只能保持5分钟。地面呢还有一个发动机监控中心，进行它的数据的持续监控。造一个发动机其实并不难，但是造一个高性能的发动机，并且要求它具备经济性和可靠性的话又有维修性和操纵性，那么这是非常非常的难。

　　晨：对。

　　晨：刚才我们通过赵老师对发动机进行解刨，就可以看到确确实实是一个很复杂的东西，那么相比而言中国现在造不出发动机似乎也是有情可原的。

　　华：我们发展起步比较晚。

　　晨：我们中国发动机专家对中国目前现实存在的问题做了五点的概述。第一点就是我们的基础比较薄弱，我们的技术储备不够，实验设备不够。再有就是我们经济比较落后，我们资金投入不够。第三点就是对发动机的复杂性以及它的规律性认识还不到位。第四点是我们的技术战线比较长，摊子很大，所以就导致了研制的时候力量不足，然后低水平的重复。最后一点就是管理模式，以及这个机制上面，以及这个中长期规划上面不到位。

　　那么，我和赵老师在这聊天呢，也涉及不到国家政治上的和机制上面的问题，我们更想的是从生产和技术的角度来看一看我们现在确确实实存在的问题，以及需要重点监控的方向。

　　我们感觉第一个方向还是材料方向，在大家之前的认识当中，似乎总觉得我们的发动机造不出来，是因为我们的材料技术不够，但随着这几十年的材料学的进步，我们在稀有金属方面已经能够自给自足了，现在唯一的短板，或者是重要的短板可能就在于这种稀有金属的合金上面，是我们的材料工艺不能自给自足。

　　再有一个就是我们的设计能力，由于我们是从建国之后，才开始进入发动机研制领域的，那么对于这样一个新手进入不知道从何下手的高科技生产领域似乎从零开始是有点难，我们也采取了向俄国学习的方法，但是在整体的道路上，我们似乎也没有学到俄国的精髓，就导致了我们在设计能力上面，不如我们制造两弹一星时候，有这种邓稼先、钱学森这样的领军式人物，对我们指引，导致了设计不足。

　　再下一个就是工装设备的问题，我们看了这个罗罗这个发动机生产的组装线，可以看到它每一台发动机生产都有一个总控线，那么把这一个整个的大的部件集合在一起，但最终实现核心的还是这种经验丰富以及有高技术含量的工人，这点是我们一个挺大的短板。

　　第四个方向就是制造能力，刚才赵老师已经讲到了，无论是从风扇叶片的三层吹成真空，还是从涡轮叶片这种融化晶体的单晶体合成，这两项技术在国际上都是一个绝密技术，我们在这两项技术上还没有达到与世界接轨的地步，所以就成为我们制造能力的一个瓶颈，那么即使我们能在实验室里面制造出一片合格的叶片，但是当实验室的工艺设备拿到生产线上你去制造400到500片叶片的时候，那就是完完全全的两回事了。

　　最后一个方面就是我们的系统运营和维护，当你的发动机生产出来，交付给军队或者交付给企业的时候，由于我们之前的这些环节的缺失和不足就导致了我们从系统上就没有一个完整的对系统进行运营维护的机制，那么所有的这些就造成了我们现在的这个目前的状况。

　　我们还是提倡这样一个口号，师夷长技以制夷，我们既然看到了自己的不足，那我们还是应该更多的看看人家是怎么走过来的，所以我们首先先跟大家讲一讲美国，那么美国的这个发动机研制技术呢是从1988年开始讲起，在1988年的时候呢，他们就制定了这种综合高性能涡轮发动机技术的项目，也就是在这个项目之下，生产了装配他们当时战斗机的F110型发动机，那么F110型发动机等价于我国呢，也就齐平于我们现在这种太行发动机的技术，可见在这种发动机的研制上。

　　华：落后30年了。

　　晨：不止，到了2006年呢，美国又开启通用、经济可承受涡轮发动机项目，这个项目的主要施力点是对推进系统改进，以及经济可承受性的改进，它的目标呢是使发动机的性价比在12年当中提升十倍，可以看到在06年的时候，美国就已经不单单的要求我能造出一个发动机。

　　华：对，我们现在还属于你有我无，现在他是你有我优。

　　晨：那个时候人家已经开始考虑这种经济性了，市场化的效益，到了2012年美国又上马一个自适应发动机技术发展项目，那么这个项目比较典型的一个分支就是VCE的运用，VCE的意思就是变循环发动机，那么他就已经把经济性考虑在内的基础上，重点考虑同一台发动机在高速、低速以及长时间续航方面的能力，可以见到美国的发动机研制之路，每个项目都是经历了20年以上的中长期规划，而对每个项目的资金投入可以说都是成百上千亿，所以这一点是确确实实值得我们学习的，那么我们看完美国之后再看一看这些综合国力不是那么强，那么生产技术不是那么先进，核心技术掌握也不是那么齐备的国家是怎么样走上发动机大国之路，这个时候我们就不得不提三家公司，第一家公司就是CFM国际公司，前面我们有一点涉及，那么这家公司是由美国通用电气和法国。

　　华：斯奈克玛。

　　晨：对，斯奈克玛合资组建的，就研制出了他们的CFM56系列。

　　华：CFM56，这个比较通用的。

　　晨：对，比较通用的发动机，那么下一个国际航空发动机公司是美国普惠、英国罗罗、日本和德国的四家合资的，在这里我们就集中体现了这种强弱互补的合作方式，在发动机大国里面不见身影的日本和德国两个国家，他就通过与强国互补的这种合作方式来加入这个游戏，也是值得我们很深刻思考和借鉴的。再看一下发动机联盟，这个联盟就是GE和普惠两家美国本土企业的联合，体现的是强强合作。

　　华：两个敌人也弄到一块了。

　　晨：对，在市场上没有绝对的敌人，他们主要研制的为新一代宽体客机A380做这种选装发动机，那么从美国的发展规划到国际上的合作，强强联手和这种强弱互补，我们似乎是能看到我们现在的不足和缺陷的，不知道你怎么看。

　　华：哦，由于这个发动机技术在国外都是被列为最高科技，最核心的技术，那么他们对于这方面的封锁是很严的，可见我们走一个模仿或者是引进技术这条路是走不通的，只有走自主创新这条唯一的道路。

　　晨：绕也绕不开。

　　华：对，我们也可以学习美国，先做一个顶层的中长期的一个发展规划，起码20年，那么首先要培养一大批的理论专家、工程师和技工。然后呢由于发动机其实制约了飞机的发展，发动机的技术远远高于飞机的技术，要在发动机研发的时候要先做一个预研发，等这种飞机需求的时候，我们半成品其实早就出来了，那么这样我们开发周期就会短一点，如果我们哪一天有了自主品牌，高新能的发动机品牌，那么，由于发动机积聚着现代工业所有的最核心的技术，比如说机械工业、电子工业以及计算机工业，理论上能够造出来一个高性能发动机的一个国家，那么没有什么东西他造不出来的。

　　晨：在工业界可以说是一马平川了。

　　华：对，发动机是工业之花嘛。

　　晨：那其实中国也是继美英俄法四国之后，世界上第五个走上自主研发航空发动机的国家，只是到目前为止，我们还没有开花结果，那么在这里我们就真诚的祝福祝愿这一天能够早日来到。纵观民航风云，风景这里更好，华晨不是宝马。

　　华：我是赵振华。

　　晨：我是陈晨。

　　华、晨：我们下期见！

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