抢救兔吧精品 细侃航空发动机

第二点楼主想说的是,我发这样一个帖子,主要目的是想向大家科普经常被我们所关注的军用涡扇发动机的常识,尤其想希望大家明白的是航空发动机是一个异常复杂且高精尖的工程,若想建立一个门类齐全而水准较高的航空动力工业体系,不说是巴西印度这样的初级工业国,即便对于英法德这样的老牌工业强国也绝非易事。而我国建立航发工业体系仅仅60年而已,期间又经历了众多波折,所以现如今是个有点军事常识的人都爱拿中国武器的“心脏病”说事,殊不知这样的看法是极其的缺乏眼光和短视。我们不该妄自尊大,但更不应该妄自菲薄,现在我们的“太行”日趋成熟,“岷山”、”天山”等型号已经初见端倪,形势还是比较喜人的。那既然如此,连那已经浪费广大人民数以亿计的中国足球还能盼来众多希望和宽容,那为什么我们就不能对我们的发动机产业更多的理解和信任呢?

楼主 酒吥离口  发布于 2015-08-02 19:45:00 +0800 CST  
楼主有些吐槽我也搬过来

楼主 酒吥离口  发布于 2015-08-02 19:46:00 +0800 CST  
刚才忘说了一点,楼主已经费了很多口舌阐明客观事实,但为什么还有人拿什么“中国就算有了F119碎片也能立即山寨成功”、“歼-10击落F-22”等神论来哗众取宠!无知这种东西和某类动作片一样,是要宅在家里自己暗爽的,拿到公众场合来炫耀可就不大好了吧

楼主 酒吥离口  发布于 2015-08-02 19:46:00 +0800 CST  
嗯,还有一点,有吧友反映楼主有一些航空史上重要的发动机型号,比如“尼恩”,J-79之类的,这个这么说吧,楼主的论述重点放在了涡扇发动机上,所以很多材料没有收集全,如果以后有时间,楼主很乐意整理一些与历史有关的材料,另外有吧友反映是否可以介绍一下船用燃气轮机的相关材料,这个真的可以有,只是估计会放在最后一段。

楼主 酒吥离口  发布于 2015-08-02 19:46:00 +0800 CST  
番外一:发动机大战(1)
在前几章节,我们已经了解了美国的两大发动机巨头:普拉特·惠特尼公司和通用电气公司。既然是在一个国家的两家同行,那么相互之间的竞争必然是少不了的,而竞争的高潮部分便是发生在上世纪八十年代和今天的两次发动机大战,这两次发动机大战尤其以第一次发动机大战最值得玩味,也最具有借鉴意义,因为在这场激烈的较量中,参与其中的美国空军、通用公司和普惠公司三方没有一家是失败者,它不仅让美国空军得到了心仪的发动机,更极大地促进了两家公司的技术进步和创新。
话还得从美国空军在1966年启动的F-X战斗机项目说起,这个项目的大背景,就是曾经对自己信心满满的美国空军在越南战争中的惨痛教训,被寄予厚望的F-4、F-105等美国战斗机在苏制的米格-21、米格-17面前居然占不到明显的上风,反而经常被后者出其不意,要知道这还仅仅是一个小小的越南(当然,猴子你不是一个人在战斗,我们懂得),如果哪一天第三次蓝星拍砖大战真的爆发,美国空军的对手可是越来越咄咄逼人的苏联空军!所以美国人在此次战斗机项目中痛下决心,抛弃了被证明是误区的“多用途战斗机”概念,宣称在未来F-X战斗机中“没有一磅重量用于对地攻击”,一定要打造出一架真正能在未来空战中获取先机的制空战斗机。


后面的故事大家或许都知道,1969年美国空军系统司令部宣布麦克唐纳.道格拉斯所提出的设计方案胜出,成为今天美国空军的主力制空战斗机F-15,而在相应配备的发动机型号的竞争中,普惠公司的F100发动机也战胜了通用电气的F101发动机获得了美国空军的大笔订单,而且更加令普惠公司振奋的是,美国空军为减轻后勤压力,为后来的F-16战斗机也选用了F100,这又将是一笔巨额的合同。



但是在F-15战斗机的初始型号F-15A进入美国空军服役之后,美国空军便发现配备F-15A的F100-PW-100发动机的故障率高的惊人,为F-15A“机库皇后”的外号做出了极大的贡献。因为是世界上第一台推重比达到8级别的涡扇发动机,F100采用了大量新技术和制造工艺,所以在成熟度和完好率上出现问题也是理所应当,但是这种问题的确已经达到了无法让美国空军容忍的程度。美国空军经过大量统计,发现F100的主要问题包括以下几点。
1.低压压气机叶片失速,这个问题在经常发生在飞行员打开发动机的加力燃烧室时,而要排除这个故障,飞行员必须关闭发动机然后将其重新启动,这样产生的发动机空中停车问题是非常危险的,尤其是采用了单发结构的F-16战斗机,重启发动机的过程将导致飞机处于无动力状态,这是一种非常危险的情况,经常会导致飞机坠毁。
2.涡轮叶片断裂,这个问题相对于第一个问题后果有时候会更加严重,因为发生断裂的叶片其转速高达3万转/分钟,断裂的叶片就像是一把把致命的飞刀,经常将发动机乃至F-15的后机身都打得破烂不堪,而且这种损伤旺旺是永久性的,由此产生的发动机报废也是一个非常令美国空军头疼的问题。
3.零部件寿命低于预期,这个问题有的时候甚至严重到一个零件直飞了短短的几十个小时就被迫需要更换,极大地增加了F100发动机的使用成本,使得F-15战斗机的日常使用开支长期处于超值情况,由此带来的维修时间成本也高的惊人,对F-15战斗机的出勤率有着极大的影响。
而对于这些问题,F100发动机的制造方普惠公司对此表现得非常消极,对于产品出现的问题,普惠公司往往以“飞行员粗暴操作和不良习惯”搪塞应付,而美国空军则对此坚称己方的训练完全是根据越战的教训大幅度改进和优化而来,一些看上去粗暴的操作实际上是非常必要的,一位美国空军的官员也对此直言不讳道:“我们花了这么多钱让你们制造这台发动机,是要让你们保障我们能干什么,而不是让你们来教训我们这个不能干,那个不能干!”但普惠公司也对此置之不理,坚持认为错误在美国空军一方,所以双方在此问题上你来我往,相互指责,一时间僵持不下。
而且,普惠公司在售后维修工作上的一些做法也令美国空军十分气恼,例如针对发动机叶片的断裂问题,普惠公司的解决办法仅仅是将发动机外部加盖了一层坚固的外衬,防止断裂的叶片飞出对飞机结构造成破坏,但是这样一来不仅增加了发动机的重量,影响了发动机的技术性能,还导致美国空军的维修人员不能按照以前检修发动机的办法从外部直接观察发动机,而必须要将发动机整机拆下进行检查,大大增加了后勤人员的工作量。

楼主 酒吥离口  发布于 2015-08-02 19:47:00 +0800 CST  
就这样一来二去,非但问题没有得到解决,反而愈演愈烈,美国空军的F-15机队开始出现大规模的停飞,也产生了大量新生产F-15无可用发动机的尴尬局面。最终,忍无可忍的美国空军将此事告到了美国国会,希望利用国会的力量逼迫普惠公司就范,但是普惠公司哪里是好惹的主?在国会里一些与普惠公司有密切友情往来的议员(不要想歪,我大冥煮兹油国家怎么会有权钱交易的肮脏事情呢)也针对空军的指责,连连以倾向性明显的问题刁难发问,而且普惠公司也亲自披挂上阵,派出专业的技术人员,仗着专业知识渊博和美国空军打起了嘴仗,一时间国会里乌烟瘴气,毫无解决问题的气氛。
这样的糟糕局面让美国空军意识到,这样与普惠公司这样消耗下去无异于问题的解决,还会更加助长普惠公司垄断地位和心理的增长,于是美国空军开始意识到在航空动力领域一个良性竞争的环境的必要性,开始在国会积极推动“战斗机候补动力”的竞标项目,并得到了同样备受F401发动机(F100发动机舰载版型号)困扰的美国海军的支持与加入,就这样,一向水火不容的美国海军和空军破天荒地在同一项军事装备项目上联起手来。


而与此同时,美国的另一家航空动力的企业——通用电气公司通过“战斗机候补动力”项目看到了商机。通用电气本来为美国空军的下一代战略轰炸机B-1A提供编号为F101的大推力涡扇发动机,但是由于B-1A的下马,F101失去了装机对象,再加上原本就没有考虑过在战斗机上进行安装,F101也在先前的F-15、F-16战斗机的发动机子项目中落败于普惠的F100,但是通用公司高层并没有放弃F101,因为一旦F101无果而终,通用可能将永远退出战斗机用大推力涡扇发动机的制造领域,因此通用公司高层顶住了内部的压力,自筹了6.21亿美元继续完善F101项目,期间美国空军也给予了该项目少量的资助,但就是这样少量的资助却给予了通用极大的信心。1976年,通用公司的F101X验证机试车成功,该验证机的大多数技术指标与F100相似,已经是一台完全标准的第三代大推力涡扇发动机。被F100搞得焦头烂额的美国空军眼见到F101X的成功,立刻与通用公司签订了一份8000万美元的有限研制合同,用于生产三台发动机原型机,编号为F101DFE。1980年,首架装配F101DFE的F-16A战斗机试飞成功,并表现出了良好的工作状况。

楼主 酒吥离口  发布于 2015-08-02 19:47:00 +0800 CST  
而这时眼见到F101DFE进展神速,普惠公司反倒开始坐立不安起来,一改先前的恶劣态度,开始向美国空军频频示好,表示如果美国空军取消“战斗机候补动力”项目,普惠公司将以优惠的价格向美国空军提供发动机及其配件服务,并保证将解决所有美国空军提出的发动机问题,完全否认了自己之前的所有托词。而美国空军却对此很不感冒,因为如果美国空军此时真的取消竞争,不仅会将F101DFE这样一个前景光明的项目葬送,还会使普惠公司重新回到先前那种推诿扯皮的无赖状态。
而此时通用的F101DFE也不负重望,在接下来的众多测试中都表现出了及其优良的技术指标,明显优于问题百出的F100,美国空军先是以一份1.822亿美元的合同资助通用公司完成了按照美军1969年颁布的发动机完整性大纲所要求发动机测试科目的F101DFE,更是在1983年给予了这台发动机正式的编号:F110-GE-100。一个发动机行业的经典之作由此诞生。随后,F110-GE-100不仅在美国空军的F-16上表现良好,也在美国出口在盟国的F-16型号上赢得了各国的交口称赞,目前最新型号的F110-GE-229还安装在了美国出口到新加坡、韩国的F-15战斗机上。


直到这个时候,前几年一直靠小打小闹小补丁对F100糊弄了事的普惠公司也终于认识到了问题的严重,也完全没有了原来行业垄断坐吃大户的悠闲自在,下决心一定要解决困扰F100多年的可靠性问题,而且不惜以一定的性能指标为代价。具体措施包括:重新设计寿命延长的核心机、换装单晶材料制造涡轮叶片、第一种用于战斗机发动机的全权限数字发动机控制系统(FADEC)、改进的加力燃烧室和燃油泵等,大幅度提高了发动机的可靠性和寿命,经过大量试验,新生产的F100-PW-220发动机在1986年投入使用,虽然推重比有一定下降,但是依靠着保持不变的全加力推力和高可靠性,F100发动机也终于走向了成熟,成为了表现优良的著名发动机,直到现在,美国空军的所有F-15战斗机都在使用F100发动机作为动力来源。

楼主 酒吥离口  发布于 2015-08-02 19:48:00 +0800 CST  
至此,美国空军历史上第一次发动机大战基本上告于了段落。回头品评这场不寻常的竞争,我们可以惊讶的发现,此次竞争中的三个主要参与者——美国空军、普惠公司、通用电气公司,都是这场竞争的受益者,美国空军得到了优良、可靠、耐用的第三代发动机,两家参与竞争的公司也都明显提高了自身的水准,而更重要的是通过这次发动机大战,美国也建立了一个由军方主导,多家公司参与的航空动力产业竞争机制,通过良性的竞争,相互促进自身的进步,不但能够大大的促进了美国航空动力产业的发展,还能够使美国军方始终能保持这航空动力产业的技术优势。
说到这里,很多人或许会提出一个观点:美国可以通过建立良性的竞争体制,促进自身行业的发展,那么现在志在追赶世界先进水平的中国,是不是也该效仿美国这种竞争机制,来对我国航空动力产业进行改革?针对这种观点,楼主也在此发表一点自己的看法:
1.美国能够建立起这样一种机制,其基础是美国国内从事于航空动力产业的两家公司都是世界级别的航空动力巨头,两家公司业务重叠且各有自身的技术优势,本身就拥有着非常好的技术基础,能够允许两家公司开展势均力敌的竞争,而且更重要的是,通用电气、普惠以及美国政府军方都是独立的经济与政治个体,相互之间没有众多的利益纠葛,出现恶性竞争的局面可能性非常小。
2.普惠公司和通用电气公司都是世界级别的航空动力巨头,两家公司不仅在军用航空动力领域屡有建树,而且最重要的是二者在民用航空动力领域也颇有造诣,依靠着全世界庞大的民用航空动力市场资源,两家公司在军用航空领域便没有了型号失败导致公司陷入困局的顾虑,例如在前面我们提到的通用电气公司竞标ATF和JSF两大项目均遭失败,但是这并没有影响通用电气公司的运营和技术研究。
因此,对于志在追赶世界航空动力先进水品,但是长久以来一直困扰于低起点、薄积累的中国,缺乏建立美国那样的良性竞争土壤,而且更重要的是,中国还没有足够的资源能够承受型号失败的挫折,航空动力产业强调高技术密集型的特点也同时注定了这个行业所要承担的风险也非同一般。放眼全球,除了一家独大的美国,谁能够在第四代航空发动机的研制上敢于承担两个同型型号的平行推进研制,并且还能在货比两家中敢抛弃其中技术水准最高的一个?虽然以发展的眼光来看,建立一个以技术前进为牵引、以型号竞争带动进步的机制的确是我们要努力的方向,但是对于中国这样的现状,现在这样集中力量办大事,以型号研制带动技术进步的路线仍旧是目前最适合中国国情的办法。
说的有点偏题了,第一次发动机大战的故事就给大家介绍到这里,下次的番外二我们继续来看美国历史上的第二次发动机大战。

楼主 酒吥离口  发布于 2015-08-02 19:48:00 +0800 CST  
3.英国罗尔斯罗伊斯公司


相比这个标志大家都不陌生吧,劳斯莱斯,全球顶级的豪华汽车品牌。所以在此我介绍给大家一个鉴定伪军迷的办法:见到上面这个标志说是劳斯莱斯的,一般是伪军迷,说是罗尔斯罗伊斯的则有可能是有一定水平的真军迷。
能造高性能的航空发动机,那么打发几个手艺高超的工人师傅去打造个高大上的汽车自然不在话下,因为在早期工业化生产未实现流水化、自动化、智能化的时候,航空发动机的很多零件就是由熟练的技术工人用车床甚至手工打造而成。在这一点上,罗尔斯罗伊斯可的确称得上是喷气式发动机界的元老。(楼主先更罗罗再更的发动机大战)

楼主 酒吥离口  发布于 2015-08-02 19:49:00 +0800 CST  
前面有吧友建议楼主多介绍一点关于航空动力发展历史方面的知识,所以在介绍罗尔斯罗伊斯的时候,楼主打算在介绍该公司划时代的作品上多放一点文笔,首先一个在墙内开花墙外香的“尼恩”式喷气式发动机。


“尼恩”发动机在喷气式发动机的历史上一台具有划时代意义的产品,这点在其广泛的运用程度上可见一斑,从铁幕西边的英美到柏林墙那边的苏联,东方的中国,“尼恩”这样一台以高技术、高成熟度的产品为世界多个航空动力大国的发展奠定了基础,从美国普惠公司的仿制品J-24(不对啊,我全蓝星科技树最全最满的美国爹地怎么也会像某个只会模仿别人的毒菜国家一样山寨别人的品牌,一定是我打开的方式不对),苏联的BK-1“德文特河”以及“德文特河”的中国制版本涡喷-5,“尼恩”发动机获得一枚诺贝尔和平奖可是实至名归。


可是令高傲的英国人没有料到的是,让他们费尽心力打造的“尼恩”大放异彩的反而是仿制该展品的苏联人。在朝鲜半岛狭窄的天空里,安装有“尼恩”仿制版本的的苏制米格-15战斗机可是把他的老大哥美国人好好教训了一番,就连刚刚成立不久、人均飞行时数不到几十小时的中国志愿军空军,也能驾驶着米格-15让美国人有些胆颤。而且不光如此,这台“尼恩”还给中俄两国的航空动力行业布下了希望的种子,相继成为了两国现代航空动力工业发迹的开山之作。据档案记载,在当年冷战帷幕即将落下的时刻,苏联意识到了自己在喷气式发动机领域与英国的巨大差距,而在那个政治风云诡谲多变的时刻,苏联人也只是抱着仅有的一点希望试图从英国引进“尼恩”的原品,斯大林在听到了这个提议后甚至还说了一句“有那个傻瓜会傻到把这么核心的产品卖给我们”的话,但是说归说,斯大林最后还是同意了这个引进计划,而英国政坛恰好还真有部分人抱有缓和对苏关系的幻想,于是就有了尼恩的东行,想必英国人现在肯定肠子都悔青了。

楼主 酒吥离口  发布于 2015-08-02 19:50:00 +0800 CST  
当然这样的故事还没有结束,罗尔斯罗伊斯养狼计划2.0版本在二十年后果然如期上映,这次的主角换成了这位:


“斯贝”,这台英国人替代美国原产的J-79涡喷发动机安装在F-4鬼怪战斗机上的涡扇发动机不仅让英国人使用的“鬼怪”在飞行品质上较美国原产型号有了明显的提高。而它更大的一项意义在于它在二十年后继它的兄弟为中国航发工业打下奠基后,真正帮助中国的航空动力工业拥有了最后一块完成航空动力由仿造到独立自主跨越的拼图(具体的细节后面介绍我国发动机的时候介绍)。曾经在世界航空界流传有这样一个桥段:美国的飞机设计师在某次国际航展上埋怨法国的飞机设计师向中国人推销先进的飞机(曾经中国有过引进幻影2000的打算),而法国的飞行设计师则反唇相讥到是美国的飞机设计师帮助中国人学会了如何设计飞机(八爷高大上计划之格鲁门版本)。而在航空动力这个领域上,不得不说中我国的两次大跨越都是和英国人有关(当然我才不会告诉你还有一次大跨越又是和美国人有关)。
说到这多说几句,“斯贝”发动机的一个反面教材是安装在英制“鹰”式教练机上的“阿杜尔”涡扇发动机,说它是反面教材不是因为其在性能上有瑕疵,反而从设计角度上看“阿杜尔”这台罗尔斯罗伊斯的随心之作即使是在今天也是有很多设计细节值得后来者借鉴学习。说他是反面教材的真正原因是:
印度人在70年代引进了阿杜尔发动机的成品和生产许可证,由此感觉飘飘然的印度在1986年正式启动了名为“卡佛里”的国产发动机研制计划,在借鉴“阿杜尔”国产化工作的基础上计划投资8970万美元,于1997年交付使用。可是结果呢?嗯,比起悲剧的阿琼和LCA都还差一点,2012年末,由于未能满足印度空军的要求,印度方面将放弃研发国产卡佛里发动机的努力,26年心血全部泡汤。


上图就是比阿琼和LCA还悲剧的“卡佛里”
其实到了这里故事还没完,在2006年印度曾和法国合作,用M88-2发动机(阵风战斗机发动机)的核心机为基础,开展卡佛里Ⅱ的研制工作。但是卡佛里Ⅱ发动机指标高得惊人,既要超音速巡航,又要矢量推力,还是全数字化控制,计划于2025年装机使用。
楼主觉得上面一个自然段说得好像是个神话故事,不过下面一个故事好像是真的:
有一天EJ200出门散步,看见中国人在唐人街上正在给斯贝举行树立牌坊的仪式,舞龙舞狮吹锣打鼓好不热闹,回到了罗尔斯罗伊斯的家里之后,EJ200又恰好路过放置着“阿杜尔”的仓库:
“嗯,咳咳,看看人家斯贝真是找了个好人家,姑爷踏实肯干敢吃苦,现在也是一大款了,那你怎么就找了这么个油盐不进的榆木疙瘩?”

楼主 酒吥离口  发布于 2015-08-02 19:50:00 +0800 CST  
嗯,导演说中国人戏份有点多,罗尔斯罗伊斯的股东今天好像气色有点不对。但是楼主表示被冤枉了,因为下一个主角刚才其实已经登场了。


EJ200发动机,由罗尔斯罗伊斯公司总体负责,德国发动机涡轮联合公司、意大利菲亚特公司和西班牙涡轮发动机工业公司,以各占33%、21%和13%的股份于1986年12月成立的欧洲喷气涡轮公司(Eurojet Turbo GmbH)联合研制,1988年首台EJ200设计验证机在德国慕尼黑运转成功,1991年10月EJ200原型机首次试车成功。计划将制造20多台原型机用于地面和飞行试验。生产型号主要适装对象是新一代EF2000“台风”战斗机。
EJ200发动机采用了损伤容限和高效率的宽弦叶片、三维有粘的叶轮机、整体叶盘结构的风扇和压气机、单晶气冷涡轮叶片、粉末冶金涡轮盘、监控能力的FADEC等等一系列罗尔斯罗伊斯研究而成的新型技术,最大加力推力9000千克,推重比达到了第四代发动机技术水准的10级别,是一款适装性强、技术完善、可靠性高的中等推力发动机,堪称目前罗尔斯罗伊斯已投入生产的军用涡扇发动机中的翘楚。


而且得益于EJ200的优异性能,采用远距耦合的EF2000战斗机表现出了可比肩某些采用矢量发动机战斗机的超强机动性。在2012年的范保罗航展中,EF2000战斗机的设计方EADS公司宣称经过该公司模拟空战验证,四架拥有预警机支援支持的EF2000可以轻松抵挡同等甚至1.5倍数量的F-35战斗机,其底气的根源一个是EF2000标配、采用冲压发动机的“流星”空空导弹,另一个则是EF2000优良的机动能力。所以鉴于EJ200目前表现出的出众技术特征,罗尔斯罗伊斯公司已经暂时搁置了EJ200发动机改进型号的研制工作。



当然罗尔斯罗伊斯在军用涡扇发动机领域的雄心可不只如此,在堪称世界上最大传销圈钱诈骗案例的F-35战斗机项目中,罗尔斯罗伊斯公司和曾在F-22战斗机选型中落败的通用电气公司合作,利用通用电气的YF-120型号联合打造了F136发动机。本来按照第一次发动机大战的套路,此次罗罗和通用的强强联合已是志在必得,就算不会彻底击败F135也至少能从F-35计划中上千架的销售量中分得一杯羹,罗罗公司也借此希望完成其早几十年就孕育的打入美国军用航空动力市场的梦想(最早起始于斯贝发动机配备F-4,但未果),可惜,此间已经是囊中稍显羞涩的美国最终放弃了该计划(一个具有如此良好前景的项目就这么无果而终了,这一定是体制问题,我不禁陷入了沉思)。

楼主 酒吥离口  发布于 2015-08-02 19:51:00 +0800 CST  
loody hell!楼主昨天发完没注意看,今天才发现有一段被度娘给吞了!现在重发出来。
从我们上面的介绍可以看出,罗尔斯罗伊斯公司的确可以称得上是世界航空动力行业中科研实力最强、产品覆盖最广、技术储备最雄厚的行业巨头,除了上述提到的一些军用航空发动机,罗尔斯罗伊斯公司的代表作还包括“奥林巴斯”系列船用燃气轮机、“遄达”系列民用涡扇发动机、安装在“狂风”战斗机上的RB199涡扇发动机等等,而且在英国皇家海军最新服役的45型导弹驱逐舰上燃-电综合推进装置(目前除美国的DDG-100以外的第二家)也出自罗尔斯罗伊斯之手。


采用罗尔斯罗伊斯公司研发综合电动推进装置的45型导弹驱逐舰


遄达900发动机,是遄达家族中最大的成员之一

但是也相信很多吧友已经能看出来,自从世界军用航空动力的最高技术水准在F100、AL-31问世而迈入第三代大推力涡扇发动机时代后,罗尔斯罗伊斯就一直没有在大推力涡扇发动机领域有所斩获,RB199、EJ200等发动机都是名副其实的中等推力发动机,在美国已经迈入第四代大推力涡扇时代,中俄两国紧跟其后的今天,罗尔斯罗伊斯在这个领域依旧是没有动静,一个在航空动力领域有如此雄厚积淀的巨头型公司居然也会交白卷,这十分令人“费解”。

楼主 酒吥离口  发布于 2015-08-02 19:51:00 +0800 CST  
其实如果顺着这个话题继续探究,就不得不将其延伸到政治层面。楼主其实在前面已经说到,高科技航空发动机的很多深层次问题,其实说到底都包含着很多政治因素。因为航空动力行业因为其极高的科技含量和技术密集度,在某种程度上与载人航天、航空母舰工程一样,都是国家意志在工业领域的直接体现,甚至可以管中窥豹地透析一个国家的整体发展战略。美国在第二次蓝星拍砖大战之后,在海外众多的利益分布加上苏联的日益紧逼,科技水平的发展和积累一直引领着世界的潮流,即便是在冷战结束后,恐怖主义的蔓延加上中国等新兴国家的崛起,美国也不敢再高科技领域有明显的放松,在技术积累储备、基础科学研究上甚至有继续加大投入的趋势。而俄罗斯在苏联解体后,虽然表面上仍然有着苏联大气浑厚的影子,但是随着经济水平的滞后,俄罗斯在很多领域已经出现了后继乏力的情况,就从“戈尔什科夫”号航空母舰的改装工程多次延期和成本飙升的情况上,就足以小见俄罗斯内功退化的现实(也由此可见三哥的小白鼠当得确实不错,给个奥斯卡小金人应该不成问题),俄罗斯近二十年来所有新研发的武器系统,如苏-35战斗机、S-400防空导弹、“北风之神”核潜艇等几乎都是苏联时代遗留项目,更加说明俄罗斯目前后继乏力的窘况。欧洲的情况则正好于俄罗斯相反,欧洲的基础科学研究在冷战后也依旧保持着很高的发展水平,但是随着安全环境的极大缓解,欧洲诸多国家已经不再将重心放在国防领域上,很多尖端的高科技成果都没有转化为实际的应用成品,比如在英国委托BAE公司设计“机敏”级核潜艇时才发现自己军用船舶设计部门的人才流失情况已经不足以支持“机敏”级的研发,最后是通过求助于美国通用动力船舶研发部门才勉强完成了设计。罗尔斯罗伊斯公司其实也面临着相似状况,“台风”的巨大成功不光让欧洲整体的战斗机市场在未来二十年内没有大规模更新换代的需求,就连EJ200的技术升级型号都遥遥无期,但是军用高科技领域有的时候就是如此无情,在出现产品或技术断代之后几乎无可弥补。前面我们讲到美国通用电气在第一次发动机大战时曾经孤注一掷般推进F101原型机的研发,就是因为通用动力的高层意识到了一旦出现产品断代将对公司今后发展造成难以挽回的损失。对于这种后果,罗尔斯罗伊斯心知肚明,所以在F136项目上罗尔斯罗伊斯也倾注了很多心血,既填补自身在大推力军用涡扇发动机领域的空白,也借此一举打入美国的军用涡扇发动机市场,但是很可惜,F136项目最终无果而终,罗尔斯罗伊斯的希望也暂时化为了泡影。


“机敏”级核潜艇,入役以来闹过触礁、相撞的等小脾气的BAE英国皇家海军潜艇部队当家花旦


F136在通用公司的试车台上进行试验,可以看到是在进行发动机尾喷口旋转90°的试验

但是毕竟罗尔斯罗伊斯公司家大业大,雄厚的技术积累和成熟的科研体系让罗尔斯罗伊斯仍旧有着向大推力涡扇领域进军的资本,虽然这个过程可能会比预想的要艰难一些,但是放眼全球,谁又敢对这巨头掉以轻心呢?

楼主 酒吥离口  发布于 2015-08-02 19:52:00 +0800 CST  
嗯,刚才忘了说大家最关心的我国情况了,那就多说点吧。其实我国的情况在美俄欧中间是情况最差的,技术积累少、底子薄,但是在我国最大的优势在于政治和经济环境稳定,又有着对高科技产品的巨大需求,所以即便是目前仍处于落后的情况下,但是未来发展前途光明,L叔不就曾经说过:“你们家孩子刚出生的时候打不过泰森跑不过博尔特,那你就把他掐死吗?只要我们自己稳得住阵脚,前方自然是无限风光在险峰。近几年来类似歼-20、052D、运-20等等一系列高水平的新武器装备不断地挑逗着我们惊喜的神经和某些人脆弱的神经,这显然不是军工领域某几个天才式领军人物拍脑瓜式的惊艳之作,而是从上世纪九十年代以来我国对高科技领域的高度重视和长期以来坚持投入的结果,楼主还记得在2010年某篇关于我国首次路基中段反导试验成功的评论文章中曾有这样一句话:“或许当多年以后美国人在前进的道路上回头是,他应该只能看到中国人孤独的身影还在奋力追赶。

楼主 酒吥离口  发布于 2015-08-02 19:52:00 +0800 CST  
很多吧友对我国航发的情况很期待啊,楼主思忖再三还是决定按部就班的介绍美国第二次发动机大战和法俄两国情况后再说吧,什么?你说楼主没节操?


楼主 酒吥离口  发布于 2015-08-02 19:52:00 +0800 CST  
番外二:美国第二次发动机大战(2)
上次说到美国历史上的第一次发动机大战以一种皆大欢喜的结局收场,让参与其中的普惠、通用以及美国空军都各得其所,所以在三十年多年后的今天,这样一种近乎完美的行业竞争机制依旧是十分具有吸引力的,所以在F-35这个堪称世界头号传销诈骗案件中,自然就不会少了两家巨头的争奇斗艳,而且更令人瞩目的是,两位巨头之一的通用电气此次更是得到了实际上唯一能够与此二位相提并论的另外一家巨头——罗尔斯罗伊斯的鼎力支持,更让这次竞争吸引了众多关注,于是乎:
好戏开场了

楼主 酒吥离口  发布于 2015-08-02 19:54:00 +0800 CST  


楼主 酒吥离口  发布于 2015-08-02 19:55:00 +0800 CST  
因此,通用电气才极其看重F-35战斗机项目中发动机的选型竞争,要知道F-35全寿命的生产计划达上千架,其中包括数量相当可观的海外订单,所以通用电气很有信心能在这块大蛋糕上分的不小的一块份额,于是在美国政府和国会中一些高层人士的联合推动下(不要想歪,我们冥煮国家的官员们可是出于对江山社稷的责任心和对科技的热爱,肯定不会与通用电气有什么金钱往来啦),所以再1996年,美国正式以YF120为基础开始了名为F136发动机的研制项目,由通用电气和另一位国际发动机行业巨头罗尔斯罗伊斯公司联合承办,在1995年至2009年间,F136总共获得了24亿美元的拨款。


按理说通用和罗罗的强强联合,F136志在必得,而且更重要的是脱胎于YF120的F136相对于由F119发展而来的F135一个最大的优势就是其独一无二的变循环技术(F119和F135是地道的低涵道比涡扇发动机),变循环技术简而言之就是将涡喷发动机的高速性能与涡扇发动机的亚音速性能在一台发动机上合二为一,从而达到优中选优的目的。众所周知涡扇发动机使用了外涵道的气流降低了喷气的速度和温度,提高了热效率,从而产生更大的推力和更低的油耗,对飞机起飞、巡航、待机和亚音速加速极为裨益,但是在超音速飞行时,被降低的喷气速度拉低了有效推力,对超音速飞行产生了不利的影响。当年通用电气参与ATF项目竞争的YF120通过采用了阀门控制以实现变循环控制,在打开外涵道时即实现涡扇功能,反之则显示为涡喷模式,因为在ATF项目中,超音速巡航是一项重要的指标,YF120的这项技术理论上是非常有利于ATF项目中要求的“超音速巡航能力”。但是事与愿违,已经被F-15A与F100高故障率吓怕的美国空军还是选择了较为稳妥的YF119。
而在JSF发动机的选型上,延续了变循环技术的F136在一开始也被认为是大有希望,因为在F-22已经选定可靠的F119后,在技术水平更上一层楼的F-35上首次尝试新兴的变循环技术也未尝不可,加上F-35有数量众多的海外订单,将这个风险转嫁给已经被绑定的盟友也是一个阴险但又有效的风险控制方式。但是最终F136仍旧落败,最重要的原因就是:


楼主 酒吥离口  发布于 2015-08-02 19:55:00 +0800 CST  
其实在当年JSF发动机选型的时候,已经依靠着第一次发动机大战建立起了竞争比价机制的美国空军经过核算,当初F-15和F-16机队所有的发动机采购费用因为供货方的竞争比原先计划降低了21%,这是一个相当诱人的数字,因此才有了F135和F136同时上马竞争的场面,但是现在谁承想二十年后今非昔比,原先计划中的节约非但没有出现,反而成为了额外的负担。首先是F-35整体的计划在进入2000年后不断出现拖延和涨价的情况,其中的主要原因则是项目中要求的STOVL部分,F136和F135虽然在计划中可是实现互换,但仍旧需要在公用的STOVL部分上分别进行大量测试和实验,相应研发成本的增加拉低了预先想象中的节约。而且这还不算多建立一条生产线继续投资的部分。F-35现在已经无可争议的成为了史上最大国际圈钱传销项目,日益增长的单机离地价格已经让有些当年投资项目的盟友开始改变看法(澳大利亚为填补F-35为服役的空缺已经采购了F/A-18E/F)。


即便是财大气粗的美国政府,在经历了2008年金融危机后也不得不紧缩银根,F135和F119的通用性如此优良,为什么还要采购另外一种发动机?美国总统奥观海同志和国防部长盖茨都强烈反对F136的继续研制,观海同志甚至曾经威胁,要是美国国会强加F136拨款,他就否决整个国会拨款案。最终在2010年和2011年,美国政府统一在预算中取消F136的研发拨款,美国国防部则在2011年4月25日正式中止了F136项目。


楼主 酒吥离口  发布于 2015-08-02 19:56:00 +0800 CST  

楼主:酒吥离口

字数:42335

发表时间:2015-08-03 03:30:00 +0800 CST

更新时间:2020-11-09 08:10:05 +0800 CST

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