都说中国人逆向工程水平世界一流,却为何逆向不出世界一流的航空发动机和大飞机

发布时间: 2023-05-17 15:01:09 来源: 励志妙语 栏目: 经典文章 点击: 89

有人说中国火箭技术与美国有60年,与俄罗斯有40年巨大差距,你怎么看?实事求是的说,我国与美国在运载火箭这个方面差距确实很大,因...

都说中国人逆向工程水平世界一流,却为何逆向不出世界一流的航空发动机和大飞机

有人说中国火箭技术与美国有60年,与俄罗斯有40年巨大差距,你怎么看?

实事求是的说,我国与美国在运载火箭这个方面差距确实很大,因为科学本来就是容不得半点虚假!图片上就是美国为执行“阿波罗登月计划”而研制的“土星5”大推力运载火箭,它是由著名的冯.布劳恩博士团队研制的,是目前为止世界上推力最大的火箭,根据资料显示“土星5火箭”可以将45吨的重量发射到月球轨道,目前这个能力其它火箭还不能及!而将“嫦娥4”发射到月球背面的我国“长征3乙”火箭的发射推力只相当于“土星5号”的八分之一,这是巨大的差距(460:3408)。
那么,“土星5”
火箭为啥要用到3400吨的推力?就是因为“阿波罗计划”是载人登月,需要将人、登月舱、月球车…其它仪器,并且登月舱和人要返回,这就需要非常大推力才能将这些人和物发射到月球轨道,否则根本执行不了计划!

“土星5火箭”主直径10米、高度110米,这样大大火箭在制造过程中:冷弯(滚卷)、铆接、焊接、多级间连接…出现一个微不足道的差池都会发射失败,连同运载的人和物都成灰烬!
“土星5”火箭第二级(五台)、第三级(一台)所用的J2液氧液氢发动机,设计非常精巧,仍然是目前世界上推力最大的液氧液氢环保型火箭发动机。

“土星5火箭”火箭的研制和制造成本极高,第一张图片是整个“阿波罗计划”所发射的13枚“土星5”火箭,一共耗资64.16亿美元,平均一枚4.93亿美元,而1968年建造的“尼米兹级核航母”造价也不过4.5亿美元一艘,一次发射就烧了一艘尼米兹航空母舰!以至于美国自己都感受到了巨大的资金压力,终止了“阿波罗计划”。
苏/俄“质子号”系列运载火箭,当年也是打算实施登月计划,后来遇到了极大的技术阻碍和看到美国巨大的耗资…转为发射太空站使用,从图片上就能看出火箭的设计远不如“土星5”精巧,第一级火箭发动机和助推火箭发动机多的骇人!火箭发动机需要同时间点火,同时间形成推力,一个出现滞后或者延时火箭发射就失败了!但苏联当时在火箭发动机研制是确实是不如美国,要想获得3000吨的推力只得增加发动机多数量,但是这样多的火箭在控制上是极大的难题。
“土星5”
火箭第一级仅五台F1发动机,设计简洁明了!

我国航天发展虽然取得了重大进展,形成一整套的航空 科技 ,当年美苏所有涉及到的太空项目我们目前都有实施,但是航天工程是一个复杂而顶级的 科技 ,需要有长时间的工业、工艺制造的积累,运作价格非常昂贵需要国家大量的投入,不能一就而僦!要脚踏实地,只有一步一个脚印的扎实工作才能上到更高一级的台阶。
将在2028年发射的“长征九号”运载火箭,技术水平将超过“土星5”火箭,起飞推力要达到5800吨以上、月球轨道载荷66吨,两项指标都将超越“土星5火箭”和“质子M”火箭,它将是我国建设太空站工程、载人登月工程、火星探测工程的有力装备!

不吹不捧,中美两国的差距的确是巨大的。

载荷是衡量航天水平最为重要的标准之一。

1973年冷战时期,让人类实现了登陆月球梦想的土星五号,起飞重量3038.5吨,总推力达3408吨,月球轨道运载能力45吨,近地轨道运载能力118吨。

再来看看美国民用航空典范SpaceX现役的重型猎鹰,它的近地轨道运载能力达63.8吨,地球同步轨道运载能力为26.7吨。

德尔塔IV型重型火箭,收费2004年底,是美国现役并已执行任务的最大型运载火箭,低地轨道有效载荷28.79吨。

你看,即便是跟美国自己相比,到目前来说,还没有哪款火箭可以是土星五号的对手,土5仍然是人类 历史 上最牛的火箭。

再看美国正在研制的SLS太空发射系统。SLS第一阶段以70到110吨的 星座 计划载人任务为主,之后会发展出130吨的货舱型载荷任务。最终运载能力将达143吨,甚至165吨。这已经与土星五号差不多,因此它也号称是史上最强运载火箭系统。

再看中国的火箭。

长征5号已经是目前最先进的了,2021年首飞成功,它的地球同步转移轨道和近地轨道运载能力分别达到14吨级、25吨级。

长征九号是中国名副其实的重型火箭,发射重量3000吨,近地运载能力为140吨,可以说远超SpaceX的重型猎鹰,但是目前还刚刚立项,八字仅有一撇而已,还要等最少10年才能研制成功。

虽然,只比运载能力不是很科学,但就这一项而言,中美差距还是很明显的,说差60年有些夸张,差15年还是实打实的。

至于俄罗斯,已经不知多少年没有进步了。但瘦死的骆驼比马大,俄罗斯在航天技术方面还是领先于中国的,但这种差距正在迅速的缩小。

嫦4奔月,就要完成人类史上的一项创举,登陆在月球背面看一看,网络上有关何时载人登月的问题多了起来,登月需要的是大推力高可靠的火箭,长征九号目前只是航天人做的一项预先论坛项目,因此载人登月,暂时还无法实现。胖五只能在2021前完成我们探月三步曲的最后一步,取样返回。有人因说道,我国火箭技术与美国差距60年,与俄罗斯差距也在40年以上,这一说法,本身没有什么错,问题是元芳怎么看。关于是一问题的答案,中国现任火箭总师龙乐豪,早就给出了答案,虽然我们的火箭差距明显,真要国家下定决心搞的话,有个十年光阴还是有希望搞出来的。瞧瞧,这便是我们的航天人,信心堪谓满满,琢磨一下,再思考网议所谓60年,魂舞大漠以为他的话至有道理。

↑ 我们不搞航天比赛 。本着站着说话不腰疼的精神,来说差距,当年我们面临的情况,没资金,少技术,还有一座高高的围墙,我们讲话,是得考虑这些,才会谨慎些。当年美苏二国,举国之力,开展航天比赛,仅阿波罗计划就投入180亿美元,这是什么概念呢?一艘航母当时无过5亿美元。没人吃得消,“土星5号”于1973年完成最后一次航天发射,便偃旗息鼓拉倒了,拆了生产线,现在也只得呆在航天博物馆,大约也只有一点重温的意义。美国登月,也上不去了呢,这是倒退还是进步?我们不搞这个,为的是国计民生。航天只有走上可持续开展的路,才会变得平顺些。

↑ 话说胖五 。能力还是不行,由于没有大推力的液氧炼油和固体发动机,也没有高比冲的氢氧发动机,仅第一级就组合了10台发动机,增加了设计复杂性,更要面临可靠性的问题。这一构型,不说美俄,就是与欧航局的阿里安5相比,在技术上也存在明显差距,阿里安5ES,只需要1台火神2,2台固体助推器和1台上面级,所可喜的是,立足客观实际,我们在推力上实现了等类并肩,胖五还是蛮不错的。相关发动机项目,已展开了研制,包括200吨级的液氢发动机,360吨和500吨的固体发动机,都在研究之中。

↑ 劳力费心 。花钱不多,办事不少,这便是我们的航天追求呀,我们的发射,是美俄投入的十分之一,却达到了两家70%的载荷,这个还不叫成功吗?所有航天项止从1992到2021年,才花了100亿美元,我们取得的成绩,世人哪个看不见?有人统计,我们的探月工程第一期和第二期,绕和落,总共花的钱,也就是修两公里地铁的费用。我里个天,我们伟大的航天科学家呀,你们真牛!看见没有,这才是我们的能量,这种能量,无可限量,怎么说都不过份。鲁迅曾经写下这样的话,在当今之世要挣一地位,需要非凡的智识、道德、品格和思想,才能站住脚,想想这事极须劳力费心。先生的话,用之我们的科学家,想想吧,想想,他们可真是伟大。魂舞大漠在此新年到来之际,谨向他们致以满满的敬意。

这种差距年份的说法,无非是美国在上世纪60年代就搞出了推力巨大的土星5火箭、并且完成了人类登月壮举;俄罗斯在苏联时期就有了 质子、 能源等重型火箭。但是,仅靠这个就说中国与美国、俄罗斯差距60年、40年没有啥说服力。例如美国现在造出来的运力最大火箭重型猎鹰的63.5吨的近地轨道能力也才是土星5火箭的一半多点,德尔塔4火箭的近地轨道运载能力只有土星5的四分之一左右,而宇宙神5、安塔瑞斯火箭还要依靠俄罗斯的RD-180、RD-181火箭发动机;俄罗斯的能源火箭早已停产,现在搞的安加拉5重型火箭近地轨道运载能力只有24.5吨,还不到能源火箭的十分之一(能源火箭的近地轨道运载能力为270吨),难道就此说美、俄的火箭技术这些年还越来越倒退了?

美苏当年为了争霸太空,不惜血本发展重型火箭,冷战之后没有那个需求了,自然而然对重型火箭的需求也就降下来了。这几年美国重新发展运量大的重型火箭,是因为发现后面来了一个强有力的追赶者。

与美、苏/俄相比,我国在火箭方面起步最晚、投入最少、总体技术实力和经验积累也最弱,再加上没有那么大的需求,所以没有搞重型火箭。但是,我国这些年的航天成就在世界上是有目共睹,这说明我国的火箭能够满足当下时期的需求,而不是为了追求什么排位。

火箭技术也不只是看推力,还有燃料、材料、控制系统等一大堆技术,以及高可靠性要求,而在这些方面,我国与美俄的差距并不是很大,特别是可靠性方面不仅不落后,甚至还超过了美俄。现在,我国有了新的航天发展规划,比如未来的空间站、载人登月、深空探测等,对于重型火箭的需求越来越大,这才开始发展重型火箭,如长征5、长征9。但是我国仍旧采取的是稳扎稳打、量力而行,并不是要和谁搞太空竞赛,所以显得从容不迫。按照我国目前的火箭发展节奏,再有10-15年,与美国的差距将大幅缩小,对俄罗斯将可能形成超越。(S)

60年、40年的?根本没有这么多,要知道,火箭的综合评定也不只能单单看推力,运载能力,安全方面是很重要非常重要的因素。

苏联、美国在上个世纪发生的火箭爆炸事故不少了,有兴趣的可以自己去查询一下,之前也有许多人回答过相关问题,可以去搜索一下。

你要说没存在差距吧,那确实是不实事求是了。差距存在也很明显,俄罗斯一大部分继承了前苏联的技术,瘦死的骆驼也比马大,火箭发动机的技术也要比我们厉害。

(图为长征七号)

再来看美国,美国的私人航天公司SPACEX现役的火箭是猎鹰九号,运载能力与我们的长征七号差不多,但我们的长征七号2021年6月份才首次成功发射,还有许多技术指标需要达到,目前来看还不能大量承担现在的航天发射任务,2021年左右将开始承担大部分的发射任务。

(猎鹰九号)

而且马斯克的这个公司主打可回收、重复使用的火箭,这大大降低了火箭发射成本,太空 探索 技术公司算是可重复利用火箭的第一家,可它只是个私人航天公司,能做到这一步让人惊叹。而且,他们的目光是朝着火星进发,他们的老板还希望在火星上退休呢。

(土星五号)

土星五号确实是很牛的火箭,完成了1969年以及之后的几次登月任务,土星五号是世界上第二大运载能力的火箭,第一是苏联研制的能源号超重型运载火箭,其近地运载能力约是长征五号的五倍,差距是很明显的。

(苏联能源号)

我们的长征九号还在研发当中,长征九号设计的指标是与土星五号、能源号差不多的,将承担更远的太空 探索 任务。你要说差距60、40年未免太过了,20、15年还差不多吧,还是那句话,不能单看运载能力。

个人浅见,欢迎评论!

谈到与美国火箭技术的差距,顶破天,242年,你会问,为什么是242年?告诉你,美国的建国日是1776年7月4日。显然,不是这个数字。第二个数字是1926年3月16日,美国的罗伯特.戈达德发射了世界上第一枚火箭,飞行了2.5秒钟,高度13米,飞行距离达56米,还没有达到运用水平。第三个数字,1942年,德国人研究的V_2火箭,长达14米,重量达1吨,飞行了2000多米,是人类 历史 上第一枚真正意义上的实用火箭。算到今天,76年时间。

当然,我们并不想玩数字 游戏 ,何况到底差多少年也无从算起。正如我国改革开放40年,所取得的飞速发展成果超过了有些西方国家100年的发展历程,无法用时间来衡量和判断。但是非常清楚,我们的火箭技术与美国的差距,更重要的是正视差距,找到差在什么地方,通过不懈努力,奋起直追,缩小差距,甚至赶上世界顶尖技术,达到一流火箭技术强国。这才是我们国人所期盼的。

我认为,说中国火箭差距和美国俄罗斯存在60年40年的差距,肯定是从上世纪五六十年代美国阿波罗计划和苏联对水星金星的探测计划得出的结论。

不可否认,当时美苏竞赛,两国都取得了巨大的进步,在航天领域对月球、金星、水星、火星以及一些远日行星都有了较多的认识。但是,美苏两国对外太空的 探索 是建立在两国争霸的基础上的,双方为了抢先一步,都在航天上投入了巨大的人力物力,甚至可以说是不计代价。但是也由此带来了一些严重后果,比如火箭的失败率很高:美国60年代的“水星计划”,耗资近3亿美金(60年代),在15次发射中,失败了3次,“部分”成功1次,失败率高达20%。而在2021年我国进行的36次发射中,成功率100%。

所以我认为,判断火箭技术高低除了看载荷之外,还要看发射成功率等。我们不否认在火箭载荷上和美俄存在大的差距,还要认可我国航天人坚持不懈,脚踏实地的实干精神。

我国已经是世界三大航天强国,如此傲人的成绩身为中国人理应感到自豪,因为中国航天事业是建立在一穷二白之上,在中国决定搞航天事业时,美苏就已经是两大阵营的boss,有着雄厚的工业基础。

差距是存在的,但成绩也更应该值得肯定,正式差距,才会继续埋头苦干,要相信,终有一天,以中国人的智慧,不止在航天事业上,在各领域中国都将登顶!

哪有那么大差距?不说别的,就说发射火箭所必备的测控、卫星中继和通信技术,今天比60年前要高若干个数量级。美国当年登月靠的恰恰是举国体制,今天探测火星,Space公司一家就能进行;中国今天也不需要举全国之力去探月。

动辄以差多少年来说事,很不科学。同样是20年,美国的20年、中国的20年、俄罗斯和印度的20年能一样吗?看看20年前的98年咱们是什么状态,那时还没有一公里的高铁,大多数家庭都觉得拥有一辆车只不过是幻想,上网还是少数精英的专利,装个座机还要交初装费……然后20年一晃就过去了,今天的中国跟20年前的中国根本就是两个国家。

我们在航天领域的发展,一定会综合运用各种资源,各方面都在进步,跟美欧等发达国家的差距不是在扩大,而是在不断缩小,某些领域还有依靠优势,这才是航天工业的现状。看问题要全面,就像美国今天还在进口俄罗斯的大功率火箭发动机,但你能说他们的航天技术比俄罗斯落后吗?局部落后是有可能的,但在整体实力上还是要强一大截。

技术的发展,是加速进行的。有了1,就会有后面的100,能把探测器送到月球背面,再将它送到火星上就是早晚的事,起码这不需要60年的时间。

在运载火箭方面,中国与美国存在60年的差距是不争的事实。目前我国能稳定发射的,起飞重量最大的火箭是长征三号乙运载火箭,起飞重量为460吨,而美国人在上世纪1969年,发射的登月飞船的土星五运载火箭起飞重量高达3400多吨,这正好在50年以前。而50年后的今天,我们不仅不能生产这样的重型火箭,就连长五这样起飞重量才869吨的运载火箭也没试验成功。中国 科技 人要奋起直追啊!承认落后不甘落后,努力赶超才是中国火箭科研,制造团队应当秉持的态度。

波音和空客技术那么牛,他们可以制造航空发动机吗?

一方面,波音和空客是整机制造商,不造发动机,它们是发动机的搬运工。另一方面,波音和空客在发动机上的造诣很深,经常能指导发动机厂商怎么造发动机。在全世界范围内,绝大多数飞机制造商,都是不自己造发动机的。比如俄罗斯的苏霍伊联合体,乌克兰的安东诺夫联合体,巴西的巴航工业,中国的成飞沈飞,加拿大的庞巴迪,法国的达索。

图一:波音747的JT9D是当时世界上推力最大的发动机。

为这些飞机制造商造发动机的包括通用电气、普惠、罗罗、斯奈克玛等等。这些公司的主业或主业之一就是制造航空发动机。飞机制造商跟发动机制造商往往是好基友的关系。比如波音公司跟通用电气就是好基友,而空客公司跟罗罗公司是好基友。举个例子,波音777X的发动机由通用电气独占,空客A350-1000的发动机由罗罗独占。

当然了,在绝大多数时候,飞机制造商不会在一棵树上吊死,也就是不愿意由一家发动机厂商独占。独占有好处有坏处,好处是能有更深层次的合作,坏处是一旦发动机不行,整个机队都要趴窝。所以比如A320的发动机,就由三家厂商提供,包括IAE、CFM和普惠。

图二:乔萨特对于发动机的造诣非常深,尽管他只是个飞机设计师。

上面讲发动机厂商时,并没有提到IAE和CFM,这两个公司是怎么蹦出来的呢?其实发动机厂商之间有你死我活的竞争,也有互相帮扶的合作。合纵连横的大戏,都是为了抢到订单的交易。IAE实际上是美德日以普惠为老大的合资公司,CFM实际上是通用电气和法国赛峰的合资公司。

历史 上赫赫有名的飞机设计师,往往对发动机有非常深刻的理解,能够发现发动机发展的趋势,灵活运用最新的发动机研究成果,更牛的是能控制风险,预先了解发动机可能存在的问题,并且找到解决问题的办法。从约翰逊到乔萨特都是如此。作为波音747之父,乔萨特非常清楚地判断出普惠公司JT9D出现了问题,并且派人前往普惠公司协同解决问题。

图三:波音747的大头设计源自军用运输机。

波音787是最容易辨识出来的客机,没有之一。主要就是因为它的发动机后缘采用了锯齿设计,发动机看起来象是一朵反插的菊花。锯齿设计的主要目的在于降低噪音,让来自外函道的冷空气和内函道的热空气混合更为平滑。这个设计并不是发动机厂商自行作主的,而是波音公司、NASA和发动机厂商的多方合作,缺一不可。

波音和空客是著名的飞机生产商,技术确实牛,但航空发动机,航电设备,甚至座椅,机上厨房,卫生间等都不生产,也就是说,它们就制造一飞机壳儿,很多人说咱们中国商飞制造的ARJ-21和C919购买了很多国外的设备,就制造一壳儿,就说咱们的飞机不是“纯”国产,那其实波音,空客也是一样。

比方说,波音著名的客机波音747,发动机来自三个厂家供客户选择,分别是:

普惠的PW JT9D-7A,通用电气的GE CF6-45A2,英国罗尔斯罗伊斯公司的RR RB211-524B2,整个飞机有450万个零部件,生产商包括6个国家1500家大型企业,还有15000家以上的中小企业参与了协作分工生产。波音公司如果每个零件都自己制造,那根本生产不出飞机来。

那有人可能说,造个壳儿算造飞机?对,造壳儿就是造飞机,能把壳设计出来,造出来,把各家生产的设备整合为一体,协调合作,形成操控良好,性能优异的整体,就是飞机制造厂商的工作。

飞机发动机是现代工业的皇冠,造发动机的厂商也很牛,不断地造出更高精度,更大推力,更加省油,更长使用寿命,更环保的发动机,但它们都不造飞机,这就是术业有专攻,各有各的专长,分工合作好了就行了。

但从另一方面讲,一个大国有可能做到整架飞机都是国内众多企业合作生产零部件,比如现在的美国,它的配套能力很强,如果需要,它完全可以全国产。

民用客机则需要先进稳定的子系统,保证客机的整体先进性,因为客机面对各航空公司的选择,安全,节能,易维护,寿命长,舒适,环保等都是很挑剔的因素,采用国际合作方式很正常。(N)

其实这个问题,就跟为什么我们不造芯片差不多,就是我们不是不能造芯片,而是我们现阶段造不出来先进的芯片,落后的产品造出来根本就没有竞争力,自然也就没有市场。

波音与与空客其实很像“苹果”,就很多“产品”都是各零部件供应商提供零件,最后在一起组装,不一样的是“苹果”很多零部件比如“芯片”是自己设计的,但不是自己生产,而是交给台积电代工。
图注:我们为波音制造的垂尾。

波音、空客也是一样,很多零部件都是由别人代工的,比如波音目前最先进的“波音787”就是由9个国家,12家公司参与生产的,我们的沈飞、西飞也有波音的零部件加工项目,而飞机发动机更是直接采用其他厂商的产品,比如美国“GE”通用电气、“普惠”普拉特.惠特尼、“罗罗”罗尔斯.罗伊斯的产品。
图注:目前全世界主要的几家航空发动机制造/提供厂商。

那为什么波音和空客不自己生产飞机发动机呢?

“天真”个人看法不是它们造不了,而是造出来没有竞争力!就像我们芯片一样,不是造不了,而是造出来没有市场竞争力!还不如直接采用三大航发厂商的产品,就像各大电脑厂商都采用“英特尔”的芯片一样。

而为什么像波音、空客这样的航空巨头生产出来的“航空发动机”都没有市场竞争力呢?

首先二战那种老式的“活塞”发动机我们不谈,我们现在只谈现在先进的“大涵道比涡扇发动机”;

制造先进喷气航空发动机的关键在于材料、加工工艺及设计制造,波音、空客在航发材料上应该没有问题,自己不行也可以直接采购本国内的产品,关键在于加工工艺和设计制造。

我们都知道航发的原理很简单,以涡扇发动机为例:就是风扇、低压压气机(高涵道比涡扇特有)、高压压气机、燃烧室、驱动压气机的高压涡轮、驱动风扇的低压涡轮和排气系统等组成。

但是原理简单,工程化很困难,尤其是大推力先进航发的加工制造极其困难,目前先进航发多达数万个零部件,每个零部件的加工工艺要求都不近相同,甚至可以毫不夸张的说,给你个先进航发在没有操作手册的时候,连如何拆解都困难。
图注:目前最先进的大涵道比涡扇发动机,波音777X应用的“GE9X”

对于那些有先进航发制造经验的企业来说,一个航发数万个零部件,比如A、B、C、D、E、F、G……它们知道如何加工、如何装配,可是对没有先进航发制造经验的企业来说,不要说如何加工、如何装配了,甚至连哪个是A哪个是B都不知道,这就需要一步步从头摸索,按我们通俗的话来说,就是“技术累积”。

其次,每个航发的零部件都是有“公差”的,就每个零部件加工的时候,会有一定的大小差别,是不可能完全一样的,那这个差别是多少?没制造过航发的企业不知道,最后装配在一起的总差别又是多少,还是不知道。

这就对以后航发的可靠性提出了难题,航发不是 汽车 发动机, 汽车 发动机出问题的时候, 汽车 大不了停在路边不开就是了,而用航发的飞机不行,飞机飞到一半航发出问题了,那飞机也就完了,以前我们歼10用三姨夫的时候,大多数事故都是“三姨夫”出问题,为这事我们没少和毛子扯皮!

所以航发需要进行漫长而又严格的各种测试,而正如前文所说,先进航发有多达数万个零件,同时航发的使用环境又极其严酷,涡轮叶片工作环境是在上千度的高温下,保持每分钟数万转的稳定运行,每秒钟的进气流量都是按“公斤”计算的,这么严酷的工作环境与这么多的零件想要确保不出问题是极其、极其困难的。

就拿我们来说,上世纪80年代就开始仿制英国的“贝斯”发动机,按理说对航发是有一定设计制造经验的,可是等到研制WS10这种第三代大推力小涵道比航空发动机的时候就遇到了难题,设计出来了也造出来了,但就是可靠性不行,尤其是“喘振”的问题,来回的折腾。

而主要原因是什么呢?一个是设计的问题,一个就是加工工艺的问题(跟材料屁关系都没有,具体原因可能涉密就不谈了)
图注:WS10以前迟迟
出不来,根本就不是材料的问题,而是设计跟工艺的问题。

而这种难题不是单靠工业规模和工业加工能力就可以轻易改变的,就拿我们隔壁的鬼子来说,工业加工能力不可谓不强吧?

可是自己费劲巴力造了个5吨推力的“小推”就能乐的屁颠屁颠的。
图注:鬼子“心神”
上用的“XF5-1”一个5吨的小推,曾让鬼子兴奋了好几年。

这个关键还是“技术累积”的问题,只有自己有丰富的航空发动机设计制造经验,才能知道用那些设计来避免可能出现的问题,用那些技术加工工艺才能提高航发的性能和可靠性。

所以在“天真”看来,如果波音与空客想造航空发动机的话,以目前的技术条件来看应该没有问题,无非就是投资建厂而已,我们过去80年代都能造航发,作为现在国际“军工巨头”的波音、空客来说一点问题都没有。

但是……如何能造出“先进的航发”、如何能造出“先进可靠的航发”,这就不单纯是看工业制造或者工业规模的问题了,而是技术积累的问题,而相关经验欠缺的波音、空客想制造先进大推力航发都非常困难,确切的说不止是波音、空客,任何其他工业制造企业想在没有经验的情况下,就造好大推力航发,根本不可能!

波音和空客是著名的飞机制造公司,但不是航空发动机制造商。

关于飞机制造和发动机制造,在航空工程领域中有一句话:“飞机是一个国家工业的王冠,航空发动机则是王冠上的宝石”。这就说明航空发动机在航空工程行业的特殊地位,对于目前全球的航空工业布局而言,航空发动机一般都是集中在一个公司或者工厂进行研发和制造的,并不是融入到飞机制造厂或者公司。

这种现象在美国如此,在欧洲如此,在俄罗斯如此,在中国也是如此。所以波音和空客并不是致力于研发航空发动机。

实际上在全球范围内,特别是喷气式航空发动机的供应渠道中,五家公司占据了全球市场近90%的份额。

这五家公司就是美国GE、法国的snecma(斯奈克玛)、CFM(GE和snecma的合资公司)、美国普惠公司、英国罗-罗公司。

波音和空客的客机产品,基本上都是可以在上面这五家公司的发动机之间互换。

OK,关于问题就回答到这里吧。

中国作为拥有14亿人口的泱泱大国,为什么造不出顶级的发动机?

发动机的原理可以说是极其简单,而且这个原理在内燃机存在的200多年里从来没变过:燃料燃烧致气体膨胀推动活塞做功。但是这种科学说起来容易,如何用这些人类都知道的白开水一般的理论做出按人类意志行为的工程却完全是另一回事:如何把功率提上来,重量减下去,寿命延长,效率提高可以说是无穷无尽的漫漫长征。

科学我们都可以学得懂,我们国家的高等科学教育也可谓非常成功,但是传统工业的工程学教育可以说是一塌糊涂,生产技术和理论严重脱节。

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,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。

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。

一、工业起步晚,发动机原理复杂。

与许多发达国家相比,中国汽车工业的发展确实相对较晚。起初,汽车企业几乎所有的核心部件都是从外部购买的,并持续了很长时间。这导致了国内汽车工业的严重停滞。一些汽车企业只注重眼前利益,忽视长远发展,对发动机制造过程不够关注。后来,当我意识到发动机的重要性时,我逆向开发了海外发动机。然而,正是由于逆向研究,独立品牌严重缺乏创新精神。直到后来,甚至外观和造型都受到“逆向研发”的影响。

其次,发动机的结构精细度和人类心脏的一样复杂。要生产一个优秀的发动机,你需要使用优秀的车床,汽车翻斗车等,并通过几十个过程,如砂型生产,浇注,研磨和组装。制造发动机不仅涉及复杂的过程,还涉及许多原材料,许多核心材料或技术被垄断和封锁。独立品牌需要投入大量的时间和精力来研究这些材料和技术。

二、自主品牌核心技术差的理念“深植于人心”

自十年前以来,国内消费者一直在抱怨自主品牌的核心技术不佳。如今,尽管有许多汽车希望发动机能与合资品牌媲美,但国内消费者对独立发动机的印象仍然“落后”。汽车公司已经看到消费者的概念很难改变,也没有多少动力独立开发发动机。

此外,例如奇瑞开发的观致汽车的核心技术并不逊色于合资品牌,但却不太受欢迎,销量也很糟糕。当汽车公司看到奇瑞失败时,他们自然不想走这条路。

三、新能源市场迅速普及

在国内汽车公司开始研究核心技术的时候,新能源领域着火了,这让独立品牌感到尴尬。新能源是未来的大趋势,独立品牌必须关注它。因此,国内汽车公司不得不逐渐将重心转移到新能源领域,而燃料发动机技术自然落后。

顶级的发动机是需要不断钻研,不是说人口多就能研发出来,要有专业的人才
因为人口和技术是没有直接的关系,我们没有掌握核心的发动机技术。
因为顶级的发动机技术是很难研发的,所以才造不出来的

为什么我国能够造出航天火箭的发动机,却造不出战机的发动机,就算造出来的,也是重大故障频发?

你说这些话其实有很深的误解在里面。

我国可以造战斗机的发动机,而且已经造了几十年,造了起码好几万台航空发动机了。

最早的歼-5战斗机,用的就是国产涡喷5发动机,歼-6战斗机用的则是涡喷-6,歼-7好歼-8战斗机用涡喷-7,后来又改用涡喷-13发动机,轰-6轰炸机用的似乎是涡喷-8,而歼轰-7战斗轰炸机用的也是涡扇-9发动机。
这些发动机虽然都是仿制的外国型号,但全部都是由我们自己制造的,不但造了很多年,而且经过多年的技术改进之后,寿命有了改善,可靠性也很不错。
我国的战斗机改用国外生产的发动机,是从第三代的歼-10和歼-11开始的,这两种战斗机都使用了俄罗斯的AL-31发动机,而其原因是因为我国的发动机因为性能落后不能满足三代机使用的需要,必须引进外国发动机才能实现较好的作战性能。
也就是说,我们的发动机工业不是造不出发动机,而是造不出足够好的发动机,在性能不足以满足需要的情况下,就只能用进口产品了。
但在进口国外发动机的同时,我们也在努力发展自己的技术,可饭要一口一口的吃,航空发动机这种尖端工业不是一天两天就能发展得起来的,世界上能造出好发动机的国家也不过三个半,美国、英国、俄罗斯算三个,还有半个算法国,中国虽然只是二流,但距离法国并不远,加快半步就能赶上,到时候就能挤进第四个了。
乐观估计,再过10年,中国的航空发动机就能挤进世界四强。

另外,你说的重大故障频发的应该是指WS-10吧?这个发动机的研制和生产单位虽然已经是国内一流的发动机制造企业,但放在国际上还真的只能算是末流,规模小基础薄,研制经费也少,WS-10的研制历程简直就是屌丝的奋斗史,搞出来的东西自然是毛病多多,就拿航空试验台来说,这是研制发动机必不可少的玩意儿(其实就是携带发动机试飞的大飞机),可研制WS-10的时候我们国内根本就没有合格的航空试验台,最后只能拿一架SU-27凑合着改装一下,勉强飞了几百个小时算是过了关,其实根本就是没有走过一个完整的研制流程。这样搞出来的发动机当然就是毛病多多,毕竟先天就不足嘛。
解决办法就是多飞,在使用中持续改进,逐步克服困难,据说WS-10现在已经好多了。
因为航天火箭的发动机,用的时间很短,是一次性的,用完就扔掉了。战机的发动机要求重复使用,要长时间耐高温,耐疲劳,(美国战机的发动机使用时限超1500小时)。使用时间短了,成本高,在遂行任务时没有安全保障。
火箭发动机使用一次就够了,只要动力足够。而战机发动机要求多次重复使用,我国的热处理技术不过关,所以发动机要靠进口。
都叫发动机,结构大不相同
火箭发动机(主要是喷嘴)使用一次就够了,只要动力足够。而战机发动机(叶片、涡轮)要求多次重复使用,我国的金属叶片热处理技术不过关,所以发动机要靠进口。
本文标题: 都说中国人逆向工程水平世界一流,却为何逆向不出世界一流的航空发动机和大飞机
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