超级军网转载：航空发动机为何那么难？
来源：百度文库 编辑：超级军网 时间：2024/04/28 10:35:48
航空涡扇发动机技术含量极高，被誉为“工业王冠”。
随着中国航空工业的井喷式发展，近年来，每当有一款国产新型战机首飞，网友们最关心的往往已不是飞机的性能，而是这款飞机是不是采用国产发动机。就目前来说，答案往往是令人失望的，航空发动机为何那么难？中国人就造不出先进的航空发动机吗？
我们先认识一下现代的先进航空发动机，现代战斗机、军用运输机、民航干线客机等采用的都是涡轮风扇发动机。简单来说，涡扇发动机有2个同心圆涵道，由风扇、压气机、燃烧室、涡轮、喷管等5部分组成。其中压气机、燃烧室和涡轮又往往被合称为发动机的核心机。战斗机用涡扇发动机，与运输机、民航客机的区别主要在于风扇，客机的发动机一般采用大直径风扇，可降低耗油率；战斗机的发动机风扇直径一般较小，以进行超音速飞行。
空气从涡扇发动机的进气口流入，经过压气机压缩后，在燃烧室与煤油混合燃烧，高温高压燃气经由涡轮、喷管膨胀，最后高速从尾喷口喷出。涡扇发动机的推力一部分来自喷出燃气所产生的反作用力；另一部分是涡轮驱动风扇，风扇旋转驱动空气，经由发动机外涵道喷出的反作用力。
涡扇发动机与涡喷发动机
涡扇发动机为何那么难？想象一下，苏27的AL-31涡扇发动机最大加力推力是12.5吨，2台AL-31可推动20多吨的苏27以超过2倍音速飞行。但AL-31的风扇直径不到900毫米，涡轮直径不到300毫米；基本物理学原理，力是相互作用的，也就是说这么小尺寸的风扇、涡轮反过来要时刻承受着12.5吨的力。形象一点说，大家应该都看过壮汉用喉咙顶着钢枪推动汽车的表演，涡扇发动机也大概如此，只是壮汉推汽车是慢慢挪动，而涡扇发动机要推动飞机以2倍音速飞行，各部件要承受住异常严酷的高温高压考验。
另外，一台用于超音速战机的涡扇发动机直径一般仅1米左右、长度4米左右。以AL-31为例，这么小的一个圆筒状物体，要塞进4级风扇、9级压气机、2级涡轮、可收敛-扩张喷管、燃烧室、加力燃烧室，还要在之间安排冷却空气通道，周围安装燃油控制系统等的。所以，设计、制造一台高性能的涡扇发动机，可谓"螺蛳壳里做道场"，难度极大。在世界范围内，掌握一流水平涡扇发动机制造技术的仅有英国罗·罗、美国普惠和通用3家公司，俄法两国都属于二流，这是一个真正的垄断行业。
专业一点地描述，涡扇发动机要达到更大推力、更低的油耗，首要的是提高增压比、提高热效率，涡轮前温度是衡量热效率的一个重要指标。例如，第三代苏27的AL-31发动机的涡轮前温度是1665K，而第四代F-22的F-119发动机将这个指标提高到了1977K；AL-31的涡轮前温度尚在普通钢材熔点之下，但F-119的已超出约200度。
F-119发动机让F-22能以1.7音速进行超音速巡航。
要在这样高的温度下正常工作，F-119的涡轮采用了第三代单晶空心叶片。具体什么是单晶空心叶片，在此很难展开描述，只能说一片面积仅几平方厘米的叶片具有大量自由曲面、复杂的内腔（用于进气冷却），还要控制合金晶体生产连续一致，这需要极高超的精密铸造工艺。俄罗斯、中国至今尚未或是刚展开单晶空心涡轮叶片的工业化制造。
而发动机要提高推力与自身重量之比，还要将压气机和涡轮造得更轻巧。压气机和涡轮的传统制造工艺是将叶片以榫头、榫槽锁紧的方式连接在叶盘上，但西方先进发动机已开始采用整体叶盘。即用电子束焊接等方法将单晶空心精铸叶片固定在叶盘上，重量可比传统工艺制造的降低30%。整体叶盘的制造工艺有10多种，但除了上述的美英3家航发巨头，其它国家也还未能应用于批量生产。
涡扇发动机的风扇远离燃烧室，热负荷低，但它的气动效率也被继续精进。通用F-119和罗·罗瑞达900发动机的风扇都采用了宽弦叶片，其加工方法是将钛合金毛坯用切削方法加工成两半叶片，用真空扩散焊成一整体空心叶身，最后超塑成极为复杂的曲面。这又是一种全新的加工工艺。
这么说，美军F-22A隐身战机所采用的F-119涡扇发动机为例，它的6级压气机、2级涡轮全部采用带空心单晶叶片的整体叶盘，3级风扇则全部采用宽弦叶片，所以它的推重比达到10，在迎风面积较小的情况下，最大加力推力超过15吨。所以，美军F-22A隐身战机能以1.7倍音速进行超音速巡航；而中俄的四代机歼20、T-50只能暂时采用第三代涡扇发动机，要等待第四代发动机研制成功，飞机才能真正完成研制。
风扇、压气机、涡轮这些都是与动力输出直接相关的部件，制造难度大理所当然，但涡扇发动机的钛合金机匣也不是省油的灯。发动机筒内外壁上还有许多造型奇特的结构，制造这些奇奇怪怪的构件就需要相对应的焊接技术，可以对一些超薄组件、造型独特的构件进行焊接，英美航发三巨头都在焊接上下足了功夫。
很多网友对钛合金加工的感觉还是非常高科技，但为了进一步减重，西方第四代发动机又开始使用了树脂基复合材料作为低温部件。比如F-119发动机的外涵道机匣、进气道机匣等，耐热温度一般在300至350摄氏度左右，性能更加先进的树脂基复合材料耐温的上限更高，可以突破400摄氏度大关。
压气机和涡轮的小小叶片还有引入冷却空气的内腔，令制造难度陡增。
英国罗·罗公司发展的宽弦叶片，凯特王妃也要摆出造型以示鼓励
我国军事工业以苏联技术援助起家，擅长逆向仿制，在过去解决了多个领域的"有无"问题，甚至有轻武器专家以"山寨之王"自居。对于很多一般装备，逆向仿制即便"不知其所以然"，也至少做到"知其然"。
但涡扇发动机这个"工业王冠"，应用有各种新理论、新材料、新工艺，要做到"知其然"都难，可以说是无法简单复制的。甚至，在没有操作手册的情况下，要将涡扇发动机正确拆开都困难。例如，我们非常熟悉的CFM-56，其使用在波音737、空客A320这些主流商业客机上，是世界上使用范围最广的涡轮风扇发动机之一，但是拆解CFM-56的难度仍然很大，几平方厘米的叶片上分布着许多小孔，这些孔隙的作用是散热的，小孔的位置设置极为讲究，是根据气路走向而定的……因此CFM-56的维护都是由专业公司来完成的。
即便是能制造出各种类型的发动机构件，但是在装配上仍然需要技术、工艺支撑，同一生产线上制造出来的不同批次发动机都存在差别，推比相差甚至可以达到0.2。随着推比达15以上的发动机开始研制，各种新材料被大量应用，发动机结构也越来越复杂，对加工工艺要求也更高。你要仿制别人的新型发动机，所要花的时间可能比自己从零开始研发还要多，而且仿制产品的性能还很可能不及原型机。
这方面我国是有惨痛教训的，例如"太行"涡扇发动机，其核心机就源于CFM-56，太行发动机在05年完成设计定型，但8年过去了仍然问题不断，只用在双发的歼11战斗机上。单发的歼10战斗机对发动机可靠性要求高，直到歼10B量产，歼10系列战机都只能采用俄制AL-31FN发动机。
从科研体制来看，我国以前航空发动机的研发是跟随型号的，即要研制一款飞机，才会去研发一款配套的发动机；飞机如果下马了，发动机也就随之下马了。但美英等发达国家，发动机与飞机研发基本是分开的，发动机核心机的研发提前很多。例如，美国F-22战机所用的F-119发动机属于第四代发动机，但美国的核心机技术已发展到第六代，用于接替F-119的第五代发动机核心机也已制造出来。
研制涡扇发动机是非常困难，也正因为困难，才没任何捷径可走，必须完全自主研发，而且要不惜巨资提前进行预研。近年，我国工业界也有所顿悟，开始投入重金独立研发，但之前的差距太大，要追赶世界先进水平可能还要数十年的艰苦努力。
美国GE公司研制的第五代发动机核心机，将用在下一代战斗机上。
来源：腾讯军事
作者：陈喆 杜松涛
http://mp.weixin.qq.com/s?__biz= ... d770cce2cb5a67b0#rd航空涡扇发动机技术含量极高，被誉为“工业王冠”。
随着中国航空工业的井喷式发展，近年来，每当有一款国产新型战机首飞，网友们最关心的往往已不是飞机的性能，而是这款飞机是不是采用国产发动机。就目前来说，答案往往是令人失望的，航空发动机为何那么难？中国人就造不出先进的航空发动机吗？
我们先认识一下现代的先进航空发动机，现代战斗机、军用运输机、民航干线客机等采用的都是涡轮风扇发动机。简单来说，涡扇发动机有2个同心圆涵道，由风扇、压气机、燃烧室、涡轮、喷管等5部分组成。其中压气机、燃烧室和涡轮又往往被合称为发动机的核心机。战斗机用涡扇发动机，与运输机、民航客机的区别主要在于风扇，客机的发动机一般采用大直径风扇，可降低耗油率；战斗机的发动机风扇直径一般较小，以进行超音速飞行。
空气从涡扇发动机的进气口流入，经过压气机压缩后，在燃烧室与煤油混合燃烧，高温高压燃气经由涡轮、喷管膨胀，最后高速从尾喷口喷出。涡扇发动机的推力一部分来自喷出燃气所产生的反作用力；另一部分是涡轮驱动风扇，风扇旋转驱动空气，经由发动机外涵道喷出的反作用力。
涡扇发动机与涡喷发动机
涡扇发动机为何那么难？想象一下，苏27的AL-31涡扇发动机最大加力推力是12.5吨，2台AL-31可推动20多吨的苏27以超过2倍音速飞行。但AL-31的风扇直径不到900毫米，涡轮直径不到300毫米；基本物理学原理，力是相互作用的，也就是说这么小尺寸的风扇、涡轮反过来要时刻承受着12.5吨的力。形象一点说，大家应该都看过壮汉用喉咙顶着钢枪推动汽车的表演，涡扇发动机也大概如此，只是壮汉推汽车是慢慢挪动，而涡扇发动机要推动飞机以2倍音速飞行，各部件要承受住异常严酷的高温高压考验。
另外，一台用于超音速战机的涡扇发动机直径一般仅1米左右、长度4米左右。以AL-31为例，这么小的一个圆筒状物体，要塞进4级风扇、9级压气机、2级涡轮、可收敛-扩张喷管、燃烧室、加力燃烧室，还要在之间安排冷却空气通道，周围安装燃油控制系统等的。所以，设计、制造一台高性能的涡扇发动机，可谓"螺蛳壳里做道场"，难度极大。在世界范围内，掌握一流水平涡扇发动机制造技术的仅有英国罗·罗、美国普惠和通用3家公司，俄法两国都属于二流，这是一个真正的垄断行业。
专业一点地描述，涡扇发动机要达到更大推力、更低的油耗，首要的是提高增压比、提高热效率，涡轮前温度是衡量热效率的一个重要指标。例如，第三代苏27的AL-31发动机的涡轮前温度是1665K，而第四代F-22的F-119发动机将这个指标提高到了1977K；AL-31的涡轮前温度尚在普通钢材熔点之下，但F-119的已超出约200度。
F-119发动机让F-22能以1.7音速进行超音速巡航。
要在这样高的温度下正常工作，F-119的涡轮采用了第三代单晶空心叶片。具体什么是单晶空心叶片，在此很难展开描述，只能说一片面积仅几平方厘米的叶片具有大量自由曲面、复杂的内腔（用于进气冷却），还要控制合金晶体生产连续一致，这需要极高超的精密铸造工艺。俄罗斯、中国至今尚未或是刚展开单晶空心涡轮叶片的工业化制造。
而发动机要提高推力与自身重量之比，还要将压气机和涡轮造得更轻巧。压气机和涡轮的传统制造工艺是将叶片以榫头、榫槽锁紧的方式连接在叶盘上，但西方先进发动机已开始采用整体叶盘。即用电子束焊接等方法将单晶空心精铸叶片固定在叶盘上，重量可比传统工艺制造的降低30%。整体叶盘的制造工艺有10多种，但除了上述的美英3家航发巨头，其它国家也还未能应用于批量生产。
涡扇发动机的风扇远离燃烧室，热负荷低，但它的气动效率也被继续精进。通用F-119和罗·罗瑞达900发动机的风扇都采用了宽弦叶片，其加工方法是将钛合金毛坯用切削方法加工成两半叶片，用真空扩散焊成一整体空心叶身，最后超塑成极为复杂的曲面。这又是一种全新的加工工艺。
这么说，美军F-22A隐身战机所采用的F-119涡扇发动机为例，它的6级压气机、2级涡轮全部采用带空心单晶叶片的整体叶盘，3级风扇则全部采用宽弦叶片，所以它的推重比达到10，在迎风面积较小的情况下，最大加力推力超过15吨。所以，美军F-22A隐身战机能以1.7倍音速进行超音速巡航；而中俄的四代机歼20、T-50只能暂时采用第三代涡扇发动机，要等待第四代发动机研制成功，飞机才能真正完成研制。
风扇、压气机、涡轮这些都是与动力输出直接相关的部件，制造难度大理所当然，但涡扇发动机的钛合金机匣也不是省油的灯。发动机筒内外壁上还有许多造型奇特的结构，制造这些奇奇怪怪的构件就需要相对应的焊接技术，可以对一些超薄组件、造型独特的构件进行焊接，英美航发三巨头都在焊接上下足了功夫。
很多网友对钛合金加工的感觉还是非常高科技，但为了进一步减重，西方第四代发动机又开始使用了树脂基复合材料作为低温部件。比如F-119发动机的外涵道机匣、进气道机匣等，耐热温度一般在300至350摄氏度左右，性能更加先进的树脂基复合材料耐温的上限更高，可以突破400摄氏度大关。
压气机和涡轮的小小叶片还有引入冷却空气的内腔，令制造难度陡增。
英国罗·罗公司发展的宽弦叶片，凯特王妃也要摆出造型以示鼓励
我国军事工业以苏联技术援助起家，擅长逆向仿制，在过去解决了多个领域的"有无"问题，甚至有轻武器专家以"山寨之王"自居。对于很多一般装备，逆向仿制即便"不知其所以然"，也至少做到"知其然"。
但涡扇发动机这个"工业王冠"，应用有各种新理论、新材料、新工艺，要做到"知其然"都难，可以说是无法简单复制的。甚至，在没有操作手册的情况下，要将涡扇发动机正确拆开都困难。例如，我们非常熟悉的CFM-56，其使用在波音737、空客A320这些主流商业客机上，是世界上使用范围最广的涡轮风扇发动机之一，但是拆解CFM-56的难度仍然很大，几平方厘米的叶片上分布着许多小孔，这些孔隙的作用是散热的，小孔的位置设置极为讲究，是根据气路走向而定的……因此CFM-56的维护都是由专业公司来完成的。
即便是能制造出各种类型的发动机构件，但是在装配上仍然需要技术、工艺支撑，同一生产线上制造出来的不同批次发动机都存在差别，推比相差甚至可以达到0.2。随着推比达15以上的发动机开始研制，各种新材料被大量应用，发动机结构也越来越复杂，对加工工艺要求也更高。你要仿制别人的新型发动机，所要花的时间可能比自己从零开始研发还要多，而且仿制产品的性能还很可能不及原型机。
这方面我国是有惨痛教训的，例如"太行"涡扇发动机，其核心机就源于CFM-56，太行发动机在05年完成设计定型，但8年过去了仍然问题不断，只用在双发的歼11战斗机上。单发的歼10战斗机对发动机可靠性要求高，直到歼10B量产，歼10系列战机都只能采用俄制AL-31FN发动机。
从科研体制来看，我国以前航空发动机的研发是跟随型号的，即要研制一款飞机，才会去研发一款配套的发动机；飞机如果下马了，发动机也就随之下马了。但美英等发达国家，发动机与飞机研发基本是分开的，发动机核心机的研发提前很多。例如，美国F-22战机所用的F-119发动机属于第四代发动机，但美国的核心机技术已发展到第六代，用于接替F-119的第五代发动机核心机也已制造出来。
研制涡扇发动机是非常困难，也正因为困难，才没任何捷径可走，必须完全自主研发，而且要不惜巨资提前进行预研。近年，我国工业界也有所顿悟，开始投入重金独立研发，但之前的差距太大，要追赶世界先进水平可能还要数十年的艰苦努力。
美国GE公司研制的第五代发动机核心机，将用在下一代战斗机上。
来源：腾讯军事
作者：陈喆 杜松涛
http://mp.weixin.qq.com/s?__biz= ... d770cce2cb5a67b0#rd
随着中国航空工业的井喷式发展，近年来，每当有一款国产新型战机首飞，网友们最关心的往往已不是飞机的性能，而是这款飞机是不是采用国产发动机。就目前来说，答案往往是令人失望的，航空发动机为何那么难？中国人就造不出先进的航空发动机吗？
我们先认识一下现代的先进航空发动机，现代战斗机、军用运输机、民航干线客机等采用的都是涡轮风扇发动机。简单来说，涡扇发动机有2个同心圆涵道，由风扇、压气机、燃烧室、涡轮、喷管等5部分组成。其中压气机、燃烧室和涡轮又往往被合称为发动机的核心机。战斗机用涡扇发动机，与运输机、民航客机的区别主要在于风扇，客机的发动机一般采用大直径风扇，可降低耗油率；战斗机的发动机风扇直径一般较小，以进行超音速飞行。
空气从涡扇发动机的进气口流入，经过压气机压缩后，在燃烧室与煤油混合燃烧，高温高压燃气经由涡轮、喷管膨胀，最后高速从尾喷口喷出。涡扇发动机的推力一部分来自喷出燃气所产生的反作用力；另一部分是涡轮驱动风扇，风扇旋转驱动空气，经由发动机外涵道喷出的反作用力。
涡扇发动机与涡喷发动机
涡扇发动机为何那么难？想象一下，苏27的AL-31涡扇发动机最大加力推力是12.5吨，2台AL-31可推动20多吨的苏27以超过2倍音速飞行。但AL-31的风扇直径不到900毫米，涡轮直径不到300毫米；基本物理学原理，力是相互作用的，也就是说这么小尺寸的风扇、涡轮反过来要时刻承受着12.5吨的力。形象一点说，大家应该都看过壮汉用喉咙顶着钢枪推动汽车的表演，涡扇发动机也大概如此，只是壮汉推汽车是慢慢挪动，而涡扇发动机要推动飞机以2倍音速飞行，各部件要承受住异常严酷的高温高压考验。
另外，一台用于超音速战机的涡扇发动机直径一般仅1米左右、长度4米左右。以AL-31为例，这么小的一个圆筒状物体，要塞进4级风扇、9级压气机、2级涡轮、可收敛-扩张喷管、燃烧室、加力燃烧室，还要在之间安排冷却空气通道，周围安装燃油控制系统等的。所以，设计、制造一台高性能的涡扇发动机，可谓"螺蛳壳里做道场"，难度极大。在世界范围内，掌握一流水平涡扇发动机制造技术的仅有英国罗·罗、美国普惠和通用3家公司，俄法两国都属于二流，这是一个真正的垄断行业。
专业一点地描述，涡扇发动机要达到更大推力、更低的油耗，首要的是提高增压比、提高热效率，涡轮前温度是衡量热效率的一个重要指标。例如，第三代苏27的AL-31发动机的涡轮前温度是1665K，而第四代F-22的F-119发动机将这个指标提高到了1977K；AL-31的涡轮前温度尚在普通钢材熔点之下，但F-119的已超出约200度。
F-119发动机让F-22能以1.7音速进行超音速巡航。
要在这样高的温度下正常工作，F-119的涡轮采用了第三代单晶空心叶片。具体什么是单晶空心叶片，在此很难展开描述，只能说一片面积仅几平方厘米的叶片具有大量自由曲面、复杂的内腔（用于进气冷却），还要控制合金晶体生产连续一致，这需要极高超的精密铸造工艺。俄罗斯、中国至今尚未或是刚展开单晶空心涡轮叶片的工业化制造。
而发动机要提高推力与自身重量之比，还要将压气机和涡轮造得更轻巧。压气机和涡轮的传统制造工艺是将叶片以榫头、榫槽锁紧的方式连接在叶盘上，但西方先进发动机已开始采用整体叶盘。即用电子束焊接等方法将单晶空心精铸叶片固定在叶盘上，重量可比传统工艺制造的降低30%。整体叶盘的制造工艺有10多种，但除了上述的美英3家航发巨头，其它国家也还未能应用于批量生产。
涡扇发动机的风扇远离燃烧室，热负荷低，但它的气动效率也被继续精进。通用F-119和罗·罗瑞达900发动机的风扇都采用了宽弦叶片，其加工方法是将钛合金毛坯用切削方法加工成两半叶片，用真空扩散焊成一整体空心叶身，最后超塑成极为复杂的曲面。这又是一种全新的加工工艺。
这么说，美军F-22A隐身战机所采用的F-119涡扇发动机为例，它的6级压气机、2级涡轮全部采用带空心单晶叶片的整体叶盘，3级风扇则全部采用宽弦叶片，所以它的推重比达到10，在迎风面积较小的情况下，最大加力推力超过15吨。所以，美军F-22A隐身战机能以1.7倍音速进行超音速巡航；而中俄的四代机歼20、T-50只能暂时采用第三代涡扇发动机，要等待第四代发动机研制成功，飞机才能真正完成研制。
风扇、压气机、涡轮这些都是与动力输出直接相关的部件，制造难度大理所当然，但涡扇发动机的钛合金机匣也不是省油的灯。发动机筒内外壁上还有许多造型奇特的结构，制造这些奇奇怪怪的构件就需要相对应的焊接技术，可以对一些超薄组件、造型独特的构件进行焊接，英美航发三巨头都在焊接上下足了功夫。
很多网友对钛合金加工的感觉还是非常高科技，但为了进一步减重，西方第四代发动机又开始使用了树脂基复合材料作为低温部件。比如F-119发动机的外涵道机匣、进气道机匣等，耐热温度一般在300至350摄氏度左右，性能更加先进的树脂基复合材料耐温的上限更高，可以突破400摄氏度大关。
压气机和涡轮的小小叶片还有引入冷却空气的内腔，令制造难度陡增。
英国罗·罗公司发展的宽弦叶片，凯特王妃也要摆出造型以示鼓励
我国军事工业以苏联技术援助起家，擅长逆向仿制，在过去解决了多个领域的"有无"问题，甚至有轻武器专家以"山寨之王"自居。对于很多一般装备，逆向仿制即便"不知其所以然"，也至少做到"知其然"。
但涡扇发动机这个"工业王冠"，应用有各种新理论、新材料、新工艺，要做到"知其然"都难，可以说是无法简单复制的。甚至，在没有操作手册的情况下，要将涡扇发动机正确拆开都困难。例如，我们非常熟悉的CFM-56，其使用在波音737、空客A320这些主流商业客机上，是世界上使用范围最广的涡轮风扇发动机之一，但是拆解CFM-56的难度仍然很大，几平方厘米的叶片上分布着许多小孔，这些孔隙的作用是散热的，小孔的位置设置极为讲究，是根据气路走向而定的……因此CFM-56的维护都是由专业公司来完成的。
即便是能制造出各种类型的发动机构件，但是在装配上仍然需要技术、工艺支撑，同一生产线上制造出来的不同批次发动机都存在差别，推比相差甚至可以达到0.2。随着推比达15以上的发动机开始研制，各种新材料被大量应用，发动机结构也越来越复杂，对加工工艺要求也更高。你要仿制别人的新型发动机，所要花的时间可能比自己从零开始研发还要多，而且仿制产品的性能还很可能不及原型机。
这方面我国是有惨痛教训的，例如"太行"涡扇发动机，其核心机就源于CFM-56，太行发动机在05年完成设计定型，但8年过去了仍然问题不断，只用在双发的歼11战斗机上。单发的歼10战斗机对发动机可靠性要求高，直到歼10B量产，歼10系列战机都只能采用俄制AL-31FN发动机。
从科研体制来看，我国以前航空发动机的研发是跟随型号的，即要研制一款飞机，才会去研发一款配套的发动机；飞机如果下马了，发动机也就随之下马了。但美英等发达国家，发动机与飞机研发基本是分开的，发动机核心机的研发提前很多。例如，美国F-22战机所用的F-119发动机属于第四代发动机，但美国的核心机技术已发展到第六代，用于接替F-119的第五代发动机核心机也已制造出来。
研制涡扇发动机是非常困难，也正因为困难，才没任何捷径可走，必须完全自主研发，而且要不惜巨资提前进行预研。近年，我国工业界也有所顿悟，开始投入重金独立研发，但之前的差距太大，要追赶世界先进水平可能还要数十年的艰苦努力。
美国GE公司研制的第五代发动机核心机，将用在下一代战斗机上。
来源：腾讯军事
作者：陈喆 杜松涛
http://mp.weixin.qq.com/s?__biz= ... d770cce2cb5a67b0#rd航空涡扇发动机技术含量极高，被誉为“工业王冠”。
随着中国航空工业的井喷式发展，近年来，每当有一款国产新型战机首飞，网友们最关心的往往已不是飞机的性能，而是这款飞机是不是采用国产发动机。就目前来说，答案往往是令人失望的，航空发动机为何那么难？中国人就造不出先进的航空发动机吗？
我们先认识一下现代的先进航空发动机，现代战斗机、军用运输机、民航干线客机等采用的都是涡轮风扇发动机。简单来说，涡扇发动机有2个同心圆涵道，由风扇、压气机、燃烧室、涡轮、喷管等5部分组成。其中压气机、燃烧室和涡轮又往往被合称为发动机的核心机。战斗机用涡扇发动机，与运输机、民航客机的区别主要在于风扇，客机的发动机一般采用大直径风扇，可降低耗油率；战斗机的发动机风扇直径一般较小，以进行超音速飞行。
空气从涡扇发动机的进气口流入，经过压气机压缩后，在燃烧室与煤油混合燃烧，高温高压燃气经由涡轮、喷管膨胀，最后高速从尾喷口喷出。涡扇发动机的推力一部分来自喷出燃气所产生的反作用力；另一部分是涡轮驱动风扇，风扇旋转驱动空气，经由发动机外涵道喷出的反作用力。
涡扇发动机与涡喷发动机
涡扇发动机为何那么难？想象一下，苏27的AL-31涡扇发动机最大加力推力是12.5吨，2台AL-31可推动20多吨的苏27以超过2倍音速飞行。但AL-31的风扇直径不到900毫米，涡轮直径不到300毫米；基本物理学原理，力是相互作用的，也就是说这么小尺寸的风扇、涡轮反过来要时刻承受着12.5吨的力。形象一点说，大家应该都看过壮汉用喉咙顶着钢枪推动汽车的表演，涡扇发动机也大概如此，只是壮汉推汽车是慢慢挪动，而涡扇发动机要推动飞机以2倍音速飞行，各部件要承受住异常严酷的高温高压考验。
另外，一台用于超音速战机的涡扇发动机直径一般仅1米左右、长度4米左右。以AL-31为例，这么小的一个圆筒状物体，要塞进4级风扇、9级压气机、2级涡轮、可收敛-扩张喷管、燃烧室、加力燃烧室，还要在之间安排冷却空气通道，周围安装燃油控制系统等的。所以，设计、制造一台高性能的涡扇发动机，可谓"螺蛳壳里做道场"，难度极大。在世界范围内，掌握一流水平涡扇发动机制造技术的仅有英国罗·罗、美国普惠和通用3家公司，俄法两国都属于二流，这是一个真正的垄断行业。
专业一点地描述，涡扇发动机要达到更大推力、更低的油耗，首要的是提高增压比、提高热效率，涡轮前温度是衡量热效率的一个重要指标。例如，第三代苏27的AL-31发动机的涡轮前温度是1665K，而第四代F-22的F-119发动机将这个指标提高到了1977K；AL-31的涡轮前温度尚在普通钢材熔点之下，但F-119的已超出约200度。
F-119发动机让F-22能以1.7音速进行超音速巡航。
要在这样高的温度下正常工作，F-119的涡轮采用了第三代单晶空心叶片。具体什么是单晶空心叶片，在此很难展开描述，只能说一片面积仅几平方厘米的叶片具有大量自由曲面、复杂的内腔（用于进气冷却），还要控制合金晶体生产连续一致，这需要极高超的精密铸造工艺。俄罗斯、中国至今尚未或是刚展开单晶空心涡轮叶片的工业化制造。
而发动机要提高推力与自身重量之比，还要将压气机和涡轮造得更轻巧。压气机和涡轮的传统制造工艺是将叶片以榫头、榫槽锁紧的方式连接在叶盘上，但西方先进发动机已开始采用整体叶盘。即用电子束焊接等方法将单晶空心精铸叶片固定在叶盘上，重量可比传统工艺制造的降低30%。整体叶盘的制造工艺有10多种，但除了上述的美英3家航发巨头，其它国家也还未能应用于批量生产。
涡扇发动机的风扇远离燃烧室，热负荷低，但它的气动效率也被继续精进。通用F-119和罗·罗瑞达900发动机的风扇都采用了宽弦叶片，其加工方法是将钛合金毛坯用切削方法加工成两半叶片，用真空扩散焊成一整体空心叶身，最后超塑成极为复杂的曲面。这又是一种全新的加工工艺。
这么说，美军F-22A隐身战机所采用的F-119涡扇发动机为例，它的6级压气机、2级涡轮全部采用带空心单晶叶片的整体叶盘，3级风扇则全部采用宽弦叶片，所以它的推重比达到10，在迎风面积较小的情况下，最大加力推力超过15吨。所以，美军F-22A隐身战机能以1.7倍音速进行超音速巡航；而中俄的四代机歼20、T-50只能暂时采用第三代涡扇发动机，要等待第四代发动机研制成功，飞机才能真正完成研制。
风扇、压气机、涡轮这些都是与动力输出直接相关的部件，制造难度大理所当然，但涡扇发动机的钛合金机匣也不是省油的灯。发动机筒内外壁上还有许多造型奇特的结构，制造这些奇奇怪怪的构件就需要相对应的焊接技术，可以对一些超薄组件、造型独特的构件进行焊接，英美航发三巨头都在焊接上下足了功夫。
很多网友对钛合金加工的感觉还是非常高科技，但为了进一步减重，西方第四代发动机又开始使用了树脂基复合材料作为低温部件。比如F-119发动机的外涵道机匣、进气道机匣等，耐热温度一般在300至350摄氏度左右，性能更加先进的树脂基复合材料耐温的上限更高，可以突破400摄氏度大关。
压气机和涡轮的小小叶片还有引入冷却空气的内腔，令制造难度陡增。
英国罗·罗公司发展的宽弦叶片，凯特王妃也要摆出造型以示鼓励
我国军事工业以苏联技术援助起家，擅长逆向仿制，在过去解决了多个领域的"有无"问题，甚至有轻武器专家以"山寨之王"自居。对于很多一般装备，逆向仿制即便"不知其所以然"，也至少做到"知其然"。
但涡扇发动机这个"工业王冠"，应用有各种新理论、新材料、新工艺，要做到"知其然"都难，可以说是无法简单复制的。甚至，在没有操作手册的情况下，要将涡扇发动机正确拆开都困难。例如，我们非常熟悉的CFM-56，其使用在波音737、空客A320这些主流商业客机上，是世界上使用范围最广的涡轮风扇发动机之一，但是拆解CFM-56的难度仍然很大，几平方厘米的叶片上分布着许多小孔，这些孔隙的作用是散热的，小孔的位置设置极为讲究，是根据气路走向而定的……因此CFM-56的维护都是由专业公司来完成的。
即便是能制造出各种类型的发动机构件，但是在装配上仍然需要技术、工艺支撑，同一生产线上制造出来的不同批次发动机都存在差别，推比相差甚至可以达到0.2。随着推比达15以上的发动机开始研制，各种新材料被大量应用，发动机结构也越来越复杂，对加工工艺要求也更高。你要仿制别人的新型发动机，所要花的时间可能比自己从零开始研发还要多，而且仿制产品的性能还很可能不及原型机。
这方面我国是有惨痛教训的，例如"太行"涡扇发动机，其核心机就源于CFM-56，太行发动机在05年完成设计定型，但8年过去了仍然问题不断，只用在双发的歼11战斗机上。单发的歼10战斗机对发动机可靠性要求高，直到歼10B量产，歼10系列战机都只能采用俄制AL-31FN发动机。
从科研体制来看，我国以前航空发动机的研发是跟随型号的，即要研制一款飞机，才会去研发一款配套的发动机；飞机如果下马了，发动机也就随之下马了。但美英等发达国家，发动机与飞机研发基本是分开的，发动机核心机的研发提前很多。例如，美国F-22战机所用的F-119发动机属于第四代发动机，但美国的核心机技术已发展到第六代，用于接替F-119的第五代发动机核心机也已制造出来。
研制涡扇发动机是非常困难，也正因为困难，才没任何捷径可走，必须完全自主研发，而且要不惜巨资提前进行预研。近年，我国工业界也有所顿悟，开始投入重金独立研发，但之前的差距太大，要追赶世界先进水平可能还要数十年的艰苦努力。
美国GE公司研制的第五代发动机核心机，将用在下一代战斗机上。
来源：腾讯军事
作者：陈喆 杜松涛
http://mp.weixin.qq.com/s?__biz= ... d770cce2cb5a67b0#rd
由于之前的差距太大，欠债太多，要追赶世界先进水平可能还要数十年的艰苦努力。
实际上就是积累的过程，核心是材料和制造工艺。不过也不要太过于纠结，有很多时候，技术的突破就是一层窗户纸。只要持续不断的投入，相信在不远的将来一定会赶上了的。中国人不缺少智慧，更不缺勤奋。
能不能搞个涡扇引擎的解剖图，标上部件名称。否则那么多专业名词，容易搞混，理解错误
只要像现在这样坚持攻克难关，我想还是快的
不是太难是心太急
科学的管理和富有远见的决策。
节操一斤二毛五 发表于 2014-9-29 18:14
不是太难是心太急
没错
老想着抄近路肯定行不通，循序渐进是正途。
不是太难是心太急
没错
老想着抄近路肯定行不通，循序渐进是正途。
也是个量变质变的过程……
逆向工程 大法，在发动机上不好使了。
太行走了不少弯路，但是也积累了经验和教训，我相信，WS15肯定顺利地多。
如果从瓦特发明第一台蒸汽机算工业化的开始，欧美工业化已经三个世纪了。
而我国从1953年的第一个5年计划才算是工业化的开始，算算要补多少年的课？
而我国从1953年的第一个5年计划才算是工业化的开始，算算要补多少年的课？
由于之前的差距太大，欠债太多，要追赶世界先进水平可能还要数十年的艰苦努力。大多数军迷读到这段话是欣慰的，因为军迷们理性了，可观了。
还是以前不重视
最关键的是基础材料是要经过长期工业时间才能逐步建立起来的，这个是工业体系中最难部分。
二楼说的就是历史原因，现实原因，根本原因。饭咬一口口吃，路要一步步走。想着跳过爬的阶段直接跑步，是不科学的。
另：经过度娘，我兔的脚步正在一步步前进：
1、体制机制上有了改变：“2012年初，经过由动力所、涡轮院和贵发所组成的一分院的铺垫和准备，在纳入动研所后，中航空天发动机研究院有限公司正式成立。至此，中国航空发动机全部研发力量正式整合”http://mil.huanqiu.com/china/2013-09/4387138.html ；这个可以视作初步的发动机和飞机分离立项的一个重要里程碑；
2、政策上利好：“航空发动机和燃气轮机“两机”科技重大专项已经顺利成为国家第20个重大技术专项，与空天飞机和高超音速飞行器专项一起成为国家航空航天领域的重要突破聚焦。”http://finance.qq.com/a/20140731 ... 00893&version=2 ；有领导人的关怀，将士更有动力；
3、专项攻关方面：“我国航空发动机已使用国产第二代单晶涡轮叶片”http://mil.news.sina.com.cn/2012-12-14/1140709644.html ，也有粉末高温合金的内容，至于工业化，这个门外汉就不知道了。 其他专项路也在一步步走。
非专业人士的文科军事爱好者表示：前途是光明的，道路是曲折的。
另：经过度娘，我兔的脚步正在一步步前进：
1、体制机制上有了改变：“2012年初，经过由动力所、涡轮院和贵发所组成的一分院的铺垫和准备，在纳入动研所后，中航空天发动机研究院有限公司正式成立。至此，中国航空发动机全部研发力量正式整合”http://mil.huanqiu.com/china/2013-09/4387138.html ；这个可以视作初步的发动机和飞机分离立项的一个重要里程碑；
2、政策上利好：“航空发动机和燃气轮机“两机”科技重大专项已经顺利成为国家第20个重大技术专项，与空天飞机和高超音速飞行器专项一起成为国家航空航天领域的重要突破聚焦。”http://finance.qq.com/a/20140731 ... 00893&version=2 ；有领导人的关怀，将士更有动力；
3、专项攻关方面：“我国航空发动机已使用国产第二代单晶涡轮叶片”http://mil.news.sina.com.cn/2012-12-14/1140709644.html ，也有粉末高温合金的内容，至于工业化，这个门外汉就不知道了。 其他专项路也在一步步走。
非专业人士的文科军事爱好者表示：前途是光明的，道路是曲折的。
lcgzzhy 发表于 2014-9-29 22:24
还是以前不重视
必须有足够的经济基础才有资格谈重视。
还是以前不重视
必须有足够的经济基础才有资格谈重视。
weinlf 发表于 2014-9-29 20:03
没错
老想着抄近路肯定行不通，循序渐进是正途。
对啊，人家积累了多少年，我们正儿八经开始搞才多少年，要是比人家牛逼了，也不符合客观规律啊，你让人家有地方说理去没
没错
老想着抄近路肯定行不通，循序渐进是正途。
对啊，人家积累了多少年，我们正儿八经开始搞才多少年，要是比人家牛逼了，也不符合客观规律啊，你让人家有地方说理去没
pmt_net 发表于 2014-9-29 17:52
实际上就是积累的过程，核心是材料和制造工艺。不过也不要太过于纠结，有很多时候，技术的突破就是一层窗户 ...
是啊，这东西绝对是理论推导+海量试验改进堆出来的，没有捷径可寻。要赶上，只有投入巨大的人力物力，不惜代价坚持往前走。
实际上就是积累的过程，核心是材料和制造工艺。不过也不要太过于纠结，有很多时候，技术的突破就是一层窗户 ...
是啊，这东西绝对是理论推导+海量试验改进堆出来的，没有捷径可寻。要赶上，只有投入巨大的人力物力，不惜代价坚持往前走。
长期进口没有购买力是主要问题。
需要多方面技术支持，要有足够积累。
或原假 发表于 2014-9-29 18:07
能不能搞个涡扇引擎的解剖图，标上部件名称。否则那么多专业名词，容易搞混，理解错误
点开文中链接，有这个图，挺科普的
能不能搞个涡扇引擎的解剖图，标上部件名称。否则那么多专业名词，容易搞混，理解错误
点开文中链接，有这个图，挺科普的
这才是理性的分析，工业之花没有任何捷径可走，只能按部就班，循序渐进，一步一步的前进。希望国家能够不急不躁，下功夫把每一个细节做好，这样我们的科技才能真正进步。光靠山寨是成不了强国的。
难度对大家都一样；
中国应该思考的，是“我们的发动机为啥那么烂，五常垫底”？
中国应该思考的，是“我们的发动机为啥那么烂，五常垫底”？
难度对大家都一样；
中国应该思考的，是“我们的发动机为啥那么烂，五常垫底”？
因为9玩的时间最少，花的钱最少
中国应该思考的，是“我们的发动机为啥那么烂，五常垫底”？
因为9玩的时间最少，花的钱最少
是一个经验和知识积累过程。没捷径
我记得单晶空心叶片我国能生产的。
你只能靠自己一个人去把所有的设计制造的难关都独立啃掉当然难……这可不像欧美日那样遇到啃不掉的技术问题可以引进别国的工艺材料甚至直接进口部件。
搞研发就是前面有100条路，只有1条路是通的，你要去试，试出不通的路也不是失败，但你欠的是时间。只要你不断试总有一天你会找到那条路，但如果如果你怕发现路不通就永远不会成功
没错，就是烧钱烧人烧时间啊。
没有不重要的事，只有重要的人！人重要了，没有干不成的事！
没有不重要的事，只有不重要的人。人重要了，没有干不成的事。事没干成，只有人不行一个原因。
涡扇10从研发开始到现在20多年了，投入的钱已经砸了那么多，从研制成到现在将近10年还未大量装备，这说明问题的本源已经不是出自于技术了。到现在还说什么类似于中国起步晚需要慢慢积累的论调不是自欺欺人么，像美国从70年代开始搞AFE引擎竞赛的时候还不是从零开始研发的，10年不到大推就装到雄猫上了，但中国是既有研发初始的Prototype也有别人的教训和经验，更何况现在还有计算机辅助设计等先进工具，到现在还没搞成，说明什么？
看看现在那几家做引擎的国企，里面都什么文化，工程师的地位还比不上搞后勤的大爷，也真不知道里面真正做事干活的有几个，各招聘网站上放出的工程师那点工资真让人不敢相信那点钱能招到像样的工程师，也不晓得国家给他们的钱都跑哪去了。且不论中国就那么几所能培养出相关人才的名校，而且大部分还在北京和江浙沪，有谁愿意从北上广毕业后直接去沈阳、成都、贵州那地方，更别说在那种国企只学会做人学不会做事了。在美国航空工程师叫aerospace engineer，其毕业生起薪比软件工程师还高，美国其它学校不知道，Lockheed Martin每年来BU招人起薪10W刀，GE Aviation招的少了但待遇也很好，另外学校的aerospace engineering专业的课程设置也很好，还经常能看到他们在实验室里玩迷你涡喷引擎。说实话，要是做引擎的这几个国企内部不改革，跟高校的联系再不行，往他们身上砸再多钱也没用。
看看现在那几家做引擎的国企，里面都什么文化，工程师的地位还比不上搞后勤的大爷，也真不知道里面真正做事干活的有几个，各招聘网站上放出的工程师那点工资真让人不敢相信那点钱能招到像样的工程师，也不晓得国家给他们的钱都跑哪去了。且不论中国就那么几所能培养出相关人才的名校，而且大部分还在北京和江浙沪，有谁愿意从北上广毕业后直接去沈阳、成都、贵州那地方，更别说在那种国企只学会做人学不会做事了。在美国航空工程师叫aerospace engineer，其毕业生起薪比软件工程师还高，美国其它学校不知道，Lockheed Martin每年来BU招人起薪10W刀，GE Aviation招的少了但待遇也很好，另外学校的aerospace engineering专业的课程设置也很好，还经常能看到他们在实验室里玩迷你涡喷引擎。说实话，要是做引擎的这几个国企内部不改革，跟高校的联系再不行，往他们身上砸再多钱也没用。
慢慢做，不要想什么超近路捷径这些，一定会有结果。
慢慢做，不要想什么超近路捷径这些，一定会有结果。
喷气引擎是好多顶尖技术和经验的集成，可以快跑追赶（因为别人有失败和成功的例子），但无法跨越，现如今在蓝星上，能完全自主研发这东西的国家，不出一只手。
百慕大伯爵 发表于 2014-9-29 17:10
由于之前的差距太大，欠债太多，要追赶世界先进水平可能还要数十年的艰苦努力。
正在努力中~
由于之前的差距太大，欠债太多，要追赶世界先进水平可能还要数十年的艰苦努力。
正在努力中~
pmt_net 发表于 2014-9-29 17:52
实际上就是积累的过程，核心是材料和制造工艺。不过也不要太过于纠结，有很多时候，技术的突破就是一层窗户 ...
积累是妥妥的~
实际上就是积累的过程，核心是材料和制造工艺。不过也不要太过于纠结，有很多时候，技术的突破就是一层窗户 ...
积累是妥妥的~
或原假 发表于 2014-9-29 18:07
能不能搞个涡扇引擎的解剖图，标上部件名称。否则那么多专业名词，容易搞混，理解错误
用所里沃克做？？
能不能搞个涡扇引擎的解剖图，标上部件名称。否则那么多专业名词，容易搞混，理解错误
用所里沃克做？？
节操一斤二毛五 发表于 2014-9-29 18:14
不是太难是心太急
我觉得两者都有~~
不是太难是心太急
我觉得两者都有~~