中国品牌为何造不出像样的发动机?
在人类进入电气时代之前,西方国家有一段特殊的时期,这段时期是机械工业飞速发展的一段时期,被誉为“大蒸汽时代”。这一时期内几乎所有能动的东西都是齿轮机械,其繁荣程度前无古人,后无来者。
由于我国没有接受这一时期的洗礼,少部分民族资产后来也被帝国主义压迫致残,再后来又被社会主义充了公,所以基本上没有任何技术积累。而工程积累的核心就是两个字:秘方。无论是做饭、酿酒、制药还是冶钢、加工,其技术本质不外乎这两个字。
而秘方则是完全私有的,一般由家族或公司的形式来传承。传承需要时间沉淀,也需要民族氛围。一个崇尚速度,敢于挑战人类极限,敢于质疑权威的民族,才会有足够的动力去研发这种铁与火的机器。这一点我们做得很不好,我们的教育似乎不太鼓励培养这种冒险精神。
国产发动机的生产瓶颈有那些?
金属铸造
发动机气缸主体和其他简单结构件一般使用金属浇铸成形,具体过程又分高压铸造和低压铸造。金属融化成液体倒入模具,此过程难点在于降温凝固过程中残余应力、排气、脱模剂喷淋等导致缺陷的发生,缺陷降低了成品率,而且严重影响寿命,因为金属铸造最怕缺陷。
其次,金属材料自身的品质要求亦极高,一般是铸铁或铸铝,高品质的浇铸原材料我们不行,需从国外进口,但最近国家加强了对高品质铸铝原材料的研发,以满足航天航空的需求,将来可能会给汽车产业带来福利。
再次,压铸模具和压铸机,世界最好的是日德,之后是意大利,再后是其他。模具要精密,耐用,适应自动生产,不能说铸造了几个模具就断了、漏了,再或者只能人工看着掌握火候那可不行。
金属铸造问题是个天大的问题,毫不客气的说是中国从古至今的问题,从宝剑对抗圆月弯刀,到现在的发动机制造,都是这个问题。这套技术是典型的蒸汽时代的产物,是所有现代工业的底子,现在他们已经配合上了电气产业和计算机信息产业,更是如虎添翼。
机械加工
要有上好的车床,车刀,车工。车床和车刀起码还能高价从德国买到,但是车工就是个问题了。同样一个零件,选择不同的方向和走线切出来,寿命却明显不同。这些技艺,怎么办。发动机的活塞要在缸孔中千万次的来回运动,其误差要求极高,其壁表面加工要求一种工艺,叫做珩磨,保证缸孔表面耐磨而且还能附着一层油膜保证密封性能。
这时珩磨的材料,工艺,方向又来了。此过程走不好,缸孔哪怕弯那么一点点,活塞千万次的运动便会加速发动机的老化。曲轴孔是多档的间断长孔,尺寸精度、圆度、同轴度、表面粗糙度每一项要求都非常严格。
装配工艺
看了《速度与激情》就觉得汽车是几个人在车库里面拧拧螺丝、吊台发动机就可以造车的。那些是修车,发动机里面的装配可不是单用手就可以,而是专业的装配工具。这些需要经验,需要技术,更需要时间。
有些零件需要特定的机器进行安装,甚至螺丝的安装顺序,拧紧的力道都需要经验和仪器。活塞隙如果混入了细小的硬物颗粒,千万次的研磨又会造成多大的损坏。所以装配环境、工艺、设备、技术要求非常高。更要命的是,如果前两步走不好,我们连装配的机会都没得练。
推荐于2018-12-17
中国和苏联往往是有了具体工程发展型号的时候,才去搞基础研究、探索发展(应用研究)、预先发展,打算通过一个型号带动整个航空动力产业的进步。而大家都知道这条道路是不符合航空动力型号研制的客观规律的。而欧美等航空强国极其注重基础研究和预研,笔者将其强大的法宝总结成为三个关键词:预研工程,核心机计划,发动机系列化。事实上,这三个关键的概念和理念是不可分割的一个整体,其构成了发达国家在航空动力发展上的整个思路体系的主干。
在我国,一个发动机型号真正开始着手相关的实质技术工作是从立项开始的。如果不立项,就没有发动机研究发展的所需的大量经费。说白了就是如果军方不立项发动机型号,与这个型号相关的基础研究工作就基本无法开展。
而国外发达国家航空动力研制秉承着“预研优先”的发展方针,也就是在军方提出发动机研制需求之前,航空工业部门就已经按照自己的研制流程,进行超前的技术探索研究。当军方提出下一代发动机研制需求的时候,航空工业部门已经将相关的技术在验证机上都玩得相当纯熟了,自然发动机型号研制周期就会大大缩短、研制风险也极大地降低。
这一点在美国F119发动机研制过程中体现得极为明显。在F-22“猛禽”飞机研制过程中,飞机重量与阻力均增加较多,为此,军方要求发动机的推力相应提高近17%,即最大推力(加力推力)要求为156KN。中间推力(不开加力时最大状态下的推力)为105KN。而此项重大改动并没有很大的影响其研制周期,因为普惠一直开展超前的发动机预研计划。在接到发动机性能提升的需求以后,普惠公司直接从自身预研研究发展技术中拿出已经验证成熟的部件技术应用于F119改进上,很快满足了军方要求。此类事情如果发生在预研工作不足的国家足以对航空发动机研制造成5年以上的拖延,并且有可能直接导致发动机研制失败。
研制经费不及给朝鲜的一个零头
我国由于长期处于航空发动机仿制生产状态,对于航空发动机研制客观规律的掌握严重不足,对于航空发动机研制工作的长期性、艰巨性和大投入性没有清晰认识。这样造成我国航空发动机研制投资强度远远低于研制实际需要。例如20世纪60年代初我国开始研制涡扇6大推力涡扇发动机,根据606所资料统计,20年研制经费共计只有1.5亿元,平均每年750万元。当研制进入关键阶段,需要高投资强度时,竟然有两年每年只给200万元,以这样投资总额和投资强度来研制先进大型航空动力系统简直是难以置信,但历史事实就是如此。
在上世纪90年代以前,我们给航空工业的整个儿投入,尚不及我们对越南援助的1/10,不及给朝鲜援助的零头,甚至不及给阿尔巴尼亚的援助!而同一时期,我国引进斯贝MK202发动机进行仿制,却花费了13亿元人民币。
根据国外经验,典型的发动机研制周期约为8~14年,整个发动机的使用寿命期约为30年。研制经费在历年增长,根据发动机大小型号不同、研制条件不同,研制经费在5亿~20亿美元不等。如果投资强度不能保证,发动机就不可能按期保质研制出来,其后果只能是研制失败,型号下马。
我国航空动力工业长期发展不良的根本原因更多是决策不当。当然,我国在建国之初将发展航天和导弹核武器作为特定时期的重点绝无不妥,当时的国际形势是核武器和美国苏联的霸权阴影长期笼罩在新中国上空,我国要实现突破核霸权的威胁就必须在战略火箭和导弹工业上进行大力投入。
但是由此就认为航空工业不是高科技,航空工业则是简单的生产工业就是相当大的认识谬误。直到我国高科技发展计划——863计划,航空都未列入我国重点发展的产业之中。虽然“航空强国”的口号终究还是响彻中华大地,但是错过的发展机遇和耽误的时间又如何偿还,如何追溯?损失的人才又由谁来挽回?在历史的追思中,往往能找到真正的答案。
2013-11-17
2013-11-17