剑阁峥嵘而崔嵬,剑阁峥嵘而崔嵬,一夫当关,万夫莫开

剑阁峥嵘而崔嵬

（一）十一郎亦饮十分 ，年丰米贱无边事 。铸时天匠待英豪 ，一簇孙枝扶膝下 ，剑壁门高五千尺 。（二）十里长亭百草干 ，年年岁岁笙歌奏 。铸泻黄金镜始开 ，一度春风一度莺 ，剑阁重关蜀北门 。（三）十人六七归下泉 ，年纪都来十一二 。铸金九牧天仪睟 ，一枝堪寄天涯远 ，剑阁峥嵘而崔嵬 。（四）十指不动衣盈箱 ，年时忆著花前醉 。铸出团团如栲栳 ，一抹烟林屏样展 ，剑门失险曾缚虎 。

剑阁峥嵘而崔嵬

唐代大诗人李白的千古名篇《蜀道难》中开篇即感叹,“蜀道之难,难于上青天!”其中的名句“剑阁峥嵘而崔嵬,一夫当关,万夫莫开”更是将蜀道凶险刻画得淋漓尽致。

但是如果将航空发动机的研制之路与蜀道对比的话,则“难过上青天!”衡量一个国家的制造业水平,我们大可列出一长串的指标和标准,纷繁而复杂。

而一台航空发动机,却足以把他们具象化。

如果说曾经日不落帝国的辉煌,可以浓缩在英女王王冠上的那颗“光之山”钻石,那么今天美国的工业霸权就可以体现在通用和普惠的航空发动机上。

与“光之山”不同的是,这颗“工业皇冠上的宝石”不止是奢侈品,而真正是实力的象征、帝国的权杖,可谓“一机在手,高山仰止!”航空发动机的研制到底有多难?世界上可以自行研制第三代战斗机的国家和地区有12个,能自行制造核武器的国家有9个,能自行研制洲际弹道导弹的国家有5个,能自行制造大推力军用航空发动机的就只剩下了美、俄、中3家,而能够自行研制大涵道比高性能民用涡扇航空发动机的只有美、英2国,确切的说只有3家公司美国的通用、普惠和英国的罗罗。

我们以俄罗斯和中国空军广泛使用的AL31发动机为例,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就好像“螺蛳壳里做道场”难度极大。

更为专业一些描述,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。

AL31发动机的涡轮前温度是1665℃,而F22的F119发动机将这个指标提高到了1977℃;AL31的涡轮前温度尚在普通钢材熔点之下,但F119的已超出约200℃。

要在这样高的温度下正常工作,F119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。

航空发动机推力与自身重量之比叫做推重比。

提高推重比,就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涡轮盘上。

而现今西方先进发动机早已开始采用整体涡轮盘工艺。

这就又涉及粉末冶金、电子束焊等先进技术。

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F119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。

美军F22隐身战机所采用的F119涡扇发动机有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,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。

而以F119为基础研制,装配在F35战斗机上的F135发动机,则在保持推重比不变的情况下,比F119减少将近40%的零件,维护更加方便。

除了推力等性能,在可靠性方面,中俄两国与西方也存在巨大差距。

西方军用发动机的大修小时普遍可以达到4000以上,民用发动机则更加突出。

汉莎航空曾经使用的一台CFM56发动机曾经达到12000小时无大修。

而中俄两国的航空发动机的大修小时一般只能达到1000左右,在民用发动机方面差距更大。

北京航空航天大学副校长、航空发动机气动热力国家实验室主任陶智对于中国航空发动机的研制现状有过非常客观和中肯的评价:“和国际先进水平相比,中国军机发动机还有20-30年差距,民机发动机更处于起步阶段。

”中国的航空发动机研制走过了从仿制到自研的一条极为坎坷的艰辛之路。

从最初仿制轴流式的涡喷5开始,到歼6使用的离心式的涡喷6,再到歼7使用的涡喷7,用了几十年的时间才能够自行制造涡轮喷气发动机,且性能指标远远落后于西方。

这种艰辛是与我们薄弱的工业基础,以及对于航空发动机产业的错误认识是分不开的。

新中国全面工业化的基础来自从苏联最初引进的156个项目,而这156个项目中并没用航空器设计,更遑论航空发动机的设计和研制了。

这也就造成了我们只知其然而不知所以然,只能靠逆向测仿进行简单的仿制。

其实这也不能归咎于他人的技术封锁,航空发动机产业是霸权产业,在这一领域美国对他的西方盟国都采取严密的技术封锁,换句话说,安身立命的本事是不可能示人的。

同时,我们对于航空发动机产业的发展也存在着误区。

把航空发动机的设计与航空器本身设计等同,并没有把它单列出来举全国之力进行攻关。

固然有技术、资金缺乏,军工产业优先排序等诸多原因,但对于航空发动机产业本身的认识偏差是根本问题。

这就造成了我们的航空发动机研制与飞机研制严重不匹配,既出现过军机研制受发动机拖累而下马的情况,又出现过仿制出好的发动机却没有飞机使用的尴尬情况。

最明显的一个例子就是我们曾经在上个世纪70年代引进了英国的斯贝发动机,并成功仿制了涡扇9秦岭发动机,空军却没有相应型号使用,最后是海航的飞豹救了秦岭,而这款发动机才是欧美70年代的技术水平。

中国航空发动机研制走上高速发展之路始于1990年代苏27以及与之配套的AL31大推力军用涡扇发动机的引进。

也正是靠着吃透斯贝和仿制AL31的成功经验,我们才二十年磨一剑自主打造了今天支撑中国空军半壁江山的涡扇10太行发动机。

而太行发动机才仅仅达到了欧美90年代的水平。

历史走到了二十一世纪第二个十年,直到上个月,“犹抱琵琶半遮面”的中国航空发动机集团有限公司悄然成立,正式成为国内第十二家军工集团。

最为可喜的是,从中国航发的股权构成来看,不再是国资委一家出资,中航工业、中国商飞都成为了这家新企业的重要投资人。

这也预示着以项目为牵引,以产业需求为主导,整合上下游产业链,军民融合的中国航空发动机工业全新模式的形成。

航空发动机产业的特点决定,海量的资金投入,巨大的技术风险,是任何一家企业都难以单独承受的,必须举全国之力才能取得成效。

70年代美国F100航发的研制折合人民币200多亿元,一个型号的投入就相当于80年代我们一年的军费支出。

英国罗罗公司曾经因为研制喘达系列发动机的巨大投入濒临破产,是靠撒切尔政府收购才勉强度过难关的。

如果说航空发动机的研制必须要各方的支持,在这方面我们还有社会主义集中办大事的优势的话,那么航空发动机产业的延续则离不开市场的支撑。

这也是为什么,英美航空发动机巨头都必须走军民融合的道路,由军用核心机牵引民用大涵道比涡扇发动机发展。

没有广阔的民用市场,失去航发出口贸易,就无法积累航空发动机升级所需的资金和技术经验,必然后劲不足甚至难以为继,这点体现在俄罗斯航发产业上最为明显。

与此同时,一型航空发动机核心机的成功研制,所能带动的产业价值难以估量,船用燃气轮机、电站燃气轮机,石化产业的大型涡轮泵等等,可以说只要毕其功于一役,则获利巨大。

今天我们可喜地看到,太行发动机和它的改进型涡扇10B已经逐渐成熟,秦岭、岷山、昆仑等不同层级、不同型号的发动机已经成功研制,而将来助飞歼20、运20的峨眉、WS20也都在孕育中。

C919将来会使用的长江1000大涵道比民用发动机也摆上了展台。

同时,我们也应该看到,在航发研制领域我们与英美两大巨头依然存在巨大差距,第六代变循环发动机的竞赛早已打响。

可无论怎样,从望尘莫及到望其项背,蜀道再难,我们也已走在了正确的道路上,莫道“剑阁峥嵘而崔嵬”也敢登天揽月!成功摘取那颗工业王冠上的宝石,就在中华民族伟大复兴之时!(李凌霄羽)。