鮮為人知的內幕：中國戰機發動機急速發展之謎【ZT】

yahcrz · 發表于 2011-6-9 00:18:01

高科技，尖端科技多了，為什么航空發動機是工業之花？空間技術，火箭技術，核電技術，微電子技術，都有各自的特點和難點，為什么他們不是工業之花？
我們來做個比喻，整個國家的第二產業（從冶金到制造到加工，設計）是一個金字塔，航發就是這個金字塔的塔尖，它涉及到了基本上所有的工業和技術項目，并且要用到這些領域的最高技術成就。其實，使航發技術的發展，在帶動著整個工業的進步。

　　　　說到這里，想象一下，如果我們的航空發動機技術有一天獨步全球，那我們就TMD是不折不扣的超級大國，想不承認都不行。甚至都不必象美國人一樣領先，只要我們在技術上和他們平起平坐，中華民族的復興之夢就算是跑不了了。
　　
　　　　航發技術從大面上說，涉及到：冶金，材料，機械加工，機械制造，熱力學，空氣動力學，流體力學，控制學，等等等等吧，基本上吧，你把工科的學科統統算上，75％以上都要把自己的最高成就獻給航發。
　　
　　　　話說九十年代中國引進Su27生產線后，自己的J-11開始批量生產。三哥眼紅了，也想要一條生產線。毛子心說，賣給誰不是賣，給錢就行，于是派專家組考察三哥的工業設施，考慮在那兒設接收點。折騰了半年，專家組的意見是，三哥現有的工業得從冶金開始，重新來過，二十年之內，不可能自己生產。（由此可見，五十年代老大哥對我們的援助是多么的重要，基礎，基礎啊）
　　
　　　　八十年代，小巴裝備了F-16，我們也搞過來了一架，看看還是有點幫助吧，也就僅限于此了。我們當年的工業基礎，就是有全套的技術資料，也造不出來呀。除非象和老美當年蜜月期的計劃一樣，由美國整體援建配套工廠。當年，F-16上，怕是有一半以上的零件，我們連材料都沒有，更別提加工工藝了。即便是今天，我們可能也還是有些材料和工藝上的差距。沒辦法呀，底子薄啊。班上學習好的，還就是幾個老牌資本主義強國，工業上的差距，真的得多年的修行才可以有正果的。
　　
　　　　說到這里，講個小故事，當年863計劃，航空部材料所有一項，粉末冶金渦輪盤。就是把金屬粉末，按比例（呵呵，這個比例可是國之機密）放在容器里，高溫高壓下，變成合金。具有很好的結晶順序，可以耐高溫，強度也好。F404上的高壓渦輪盤就是這樣的，咱們就照著葫蘆畫瓢吧。整個項目3.5億RMB，還不錯，搞定了，大大小小的慶功會也開了不少。新材料有了，咱們也來一盤？上車床，從盤心到盤邊，F404是一刀走到底，這樣保證沒有因為換刀時產生的痕跡，（將來就是裂紋的萌芽），可是問題是，我們的車刀的材料不行，一刀走不完，就磨沒了，得換刀。這下才發現，我們還得要另一個攻關項目。
　　
　　　　所以，我們的水桶，每一塊板都不夠長，這個水桶就是我們的工業能力，我們正在集中力量，加高每一塊板，尤其是那些相對更短的板。兩彈一星只是一個相對獨立的項目，可以集中力量辦大事，（即便是這樣，也有很多土法上馬的例子）。而整個工業能力的提升，又怎樣集中力量辦大事哪？
　　
　　　　（二）尷尬時期
　　
　　　　我們的航空發動機，建國前，是空白，比白紙還白，一窮二白。五十年代從朝鮮戰爭起，開始修發動機，戰后，由于我們志愿軍將士的英勇犧牲，我們在老大哥那里，基本上屬于有栽培潛力的了。隨后的156個項目，是人類歷史上最激烈，最徹底的工業化。沈陽的黎明廠(有幸在那實習了一個夏天，沈陽的狗肉和試車的轟鳴，一起記錄在我們青春的回憶中) 就是156之一。
　　
　　　　不到十年，我們就在表面上（注意，是表面上）趕上了世界先進水平。60年代初的Mig21仿制成功，我們在渦噴發動機上也擁有了雙轉子軸流式渦噴的先進水平。
　　
　　　　可是，知其然不知其所以然。老大哥一撒手，我們就抓了瞎。對于原設計的任何改動，都會引發多米諾骨牌式的連鎖反應。加上文革的折騰，我們用了20年，才在 80年代初，成功地吃透了MIG21和渦噴7的技術，并推出了成功的改進型號。殲7G被譽為世界上改的最好的MIG21。可惜晚了二十年。
　　
　　　　即便是在被封鎖的最嚴的60，70 年代，中國從來沒有放棄引進技術。兩個中隊的殲6從埃及換來了MIG23，從MIG23上仿制的WP15至今是中國最大推力的渦噴，只是一直沒有合適的機型。花巨額外匯（當年）引進的斯貝生產線，使得西安的430一直是三機部加工工藝最好的工廠。（老大哥當年的工藝就不如約翰牛）Spey也是沒有裝機。但是，WP15和Spey都給了我們很多啟發和具體技術，工藝上的提升。
　　
　　　　隔壁小胖的作業早就抄不上了，我們在70年代末和班上最優秀的同學結成了一對一，一對紅，美利堅同學的作業讓人眼花繚亂，每道題又要花大價錢才給抄，一時半會不知道先抄那道題好。（NND，咱窮啊）
　　
　　　　到了風波的春夏之交，我們一道和平典范的題才抄了半，老美翻臉了，把我們的作業本都扣了。但我們好歹還是瞄了兩眼，大體知道了他的解題思路（美軍標，設計規范，航空部后來頒發的設計標準，簡直就是美軍標的翻譯版。）
　　
　　　　中國野路子走慣了，從來不按牌理出牌。在蜜月期，也沒有閑著搞小動作。民航買了一批737，裝CFM56，其核心機就是GE的F100（兩臺裝F-15）的核心機。核心機就是高壓壓氣機，燃燒室，高壓渦輪組成的，又叫燃氣發生器。都模塊化后，可以和外圍的風扇，低壓壓氣機組成一個系列的型號。這個 CFM56買的，也是我們擺事實，講道理，美國國會和巴統特批的。批之前，就有人說，中國要是偷我們的技術怎么辦，blah, blah. 可是哪有賣飛機不給賣備用發動機的？波音的游說集團，我們朋友大大的。
　　
　　　　這批發動機，封在箱子里，美方每半年來查一次。（NND，記得休斯公司的衛星嗎，3個CIA24小時日夜監守，最終也沒能下的去手），這，能難得住我們英雄的中國人民嗎？
　　
　　　　拆箱，編號，直運沈陽，測繪，建模，組裝，運回北京，上封條，不到五個月，搞定。
　　
　　　　（二）之外篇·發動機書場·美帝興師問罪
　　
　　　　這么大的項目，不知道才怪了，人家的情報部門也不是吃干飯的。但是，他沒有證據，沒有，沒有，就是沒有，你看見了？國家間，往往也就是幼兒園的交際水平。
　　
　　　　直到有一天，美帝拿著咱航空部的紅頭文件來興師問罪了，文件的標題是“關于做好CFM56核心機測繪工作的指示”，我，我倒！這是誰干的！
　　
　　　　可以想象，中國當時還是很被動的，尤其是90年代，還處在想和人修復關系的階段，記得消氣之旅嗎？要擱現在，老子就是做了，你怎么著吧？具體怎么把這事私了了，就不是我所能知道的了。總之，驚動了上面，上面很生氣，后果很嚴重，親筆批示，“要讓叛國者心驚膽顫”，三個月后，美國中部小城市，車禍，一中年男子當場死亡。
　　
　　　　（三）太行，修成正果
　　
　　　　那位說了，切，抄個作業還這樣費勁。這您就是外行了，要抄到知其然，還知其所以然，要抄到下一道題，老子我自己會做了，就不光是抄答案了，得一邊抄，一邊琢磨人家的解題思路，更得補以前沒學過的知識。中國就象一個天賦不錯的工農兵大學生，高數課上聽不懂，抄作業過關，可回家就把初中，高中的課本全翻出來，惡補啊。
　　
　　　　為什么美蘇都不設防三哥？就他那點基礎，還不用功，給他抄，給他把家教請來都不靈。殲6到強5，MIG21 到殲7G，殲8，Su27到殲11，中國從來就不是甘心居人籬下的主。借用虎哥一句話，只要我們自己不崩潰，成圣是早晚的事。我們要考慮的是，成圣之后，如何防止歷史的循環，墜入英帝，美帝的宿命。毛主席在西柏坡是怎么說的？
　　
　　　　扯遠了。
　　
　　　　所以，CFM56 也只是給了中國一個大致的方向。整個核心機的尺寸，一模一樣。小子不才，本科畢設的題目就是10A的所有葉片的動力相應分析。所有分析，計算，試驗，材料，工藝的攻關，90年代全面展開。我的兩位在沈陽的師兄個自有重任在肩。
　　
　　　　風扇和匹配的低壓渦輪得從新設計，新材料（粉末冶金，單晶葉片）新的合金，新的加工工藝（摩擦焊，電子束焊），新的計算方法，新的試驗方法，新的試驗臺，中國的航空動力人，忙乎了將近二十年，把我們離世界先進水平的差距從35年縮短到20年。定型的太行基本達到了推比8的性能。
　　
　　　　這期間，航發的全權數字控制系統（FADEC），先進的計算流體實驗室（我的上鋪兄弟是學術帶頭人），完備的試驗體系，都是頭一次建成。以后的發展就是加速度了。
　　
　　　　有人說，美帝10年就可以開發出一個新型號，為什么我們要二十年？不要忘了，美帝代表的是人類目前為止技術的最高水平，他的齊備的工業體系，他在基本上所有子項目上獨步全球的技術，使得他可以把他已有的技術整合一下，就可以拼出最好的產品。而我們，得攻關，在攻關，每一個子項目的攻關的失利，都會直接延遲整個項目的發展。
　　
　　　　這就好比蓋房子，人家是所有的PowerTool一應俱全，還主持制定了現有的建筑標準，也擁有所有房子里面子系統的最高技術（空調，材料，隔音等等），還領導著建筑界的新潮流。我們呢，才剛開始蓋房子，木頭也不好，工具也不行，建筑工人也是才是從農民轉來的，更要命的是，我們得自己找到什么地方用什么料，用多少，都得從頭摸索。怎么一個難字了得。
　　
　　　　還記得小時候學習嗎？是個加速度的過程，高中生一天學的內容，小學生一個月都學不完。
　　
　　　　就是在這樣的條件下，我們一步一步地趕上來了。我們離法國，俄國都沒有質的差別了，趕上他們只是時間問題。我們離美國再也不是望著他們絕塵而去了，而是步步緊跟，總有追上的那一天。到底，領跑的也有他的難處，技術的發展也不是那么快的。
　　
　　　　（三）之外篇：技術發展的關鍵是什么？
　　
　　　　人才當然是技術發展中的一個重要因素，但只是必要條件之一吧。對于工業技術來說，一個強大的，持續的投入，就比人才更重要。甚至可以說是一個充分條件。說白了，就是要持續的往里砸錢。只要大方向正確，再有持續的投入，和型號上切合實際的要求，技術和人才都是可以培養出來的。
　　
　　　　看看前蘇聯，大規模，持續的投入，就培養了隊伍，人才，技術。解體后，沒了投入，人才流失，技術停滯，隊伍也就散了。我們80年代也散了一些隊伍。
　　
　　　　再看看中國航天，大方向正確，投錢，人才，技術，型號，10年工夫，都有了。
　　
　　　　所以說，殲十和太行的意義遠大于一個型號，通過它，儲備了技術，培養了人才，行成了隊伍。技術發展的延續性非常重要，東一榔頭，西一棒子上發展不出好的技術的，就得靠多年持續的積累，厚積薄發啊。之所以叫太行，就是取在抗戰中，中國在太行山區艱苦卓絕的斗爭來紀念其研發過程之艱難。
　　
　　　　前一陣，有人在感嘆，說吳仲華先生如果文革每有被迫害，中國的發動機技術會如何如何，是混淆了工業技術發展和理論體系的發展。吳先生如果一直有好的條件，可能會對我們在流體力學的發展上做出更大的貢獻，但是中國的工業基礎，就是把他老人家累死，也不會有任何質的變化。
　　
　　　　NASA每年巨額的經費，除去浪費的不說，帶給美帝的是在航空航天領域獨步全球的領先技術。
　　
　　　　中國從來就沒間斷過從國外引進人次的努力，近年來，越來越多高層海龜的回流，也是一個因素。不過，在這些敏感領域，作基礎研究的海外人才會的多些。真正做型號的，怕是本來就沒有幾個。局外人往往低估了美帝對我們的防范，美帝的保密制度，不亞于中國。設計具體的型號，那是要top level national security clearance的，要查祖宗三代，直系，旁系親屬，所有社會關系的。不是本土出生的，基本上很難進入這個圈子。李文和對于美帝，就是非我族類，其心必異的典型。我當年在 Georgia Tech Aerospace program, 系里組織參觀Lockheed 在Marietta 生產F22 的工廠，所有學生，除了中國和俄羅斯的，都可以去。我的同學在NASA Lanley中心做研究員，也只能接觸非常非常基礎的研究，不可能涉及到型號，當然，NASA也沒有型號任務，就是和型號相關的預研，也有不同等級的保密條例。
　　
　　　　最終，還是得立足于國內，得靠自己。好在我們現在不太缺錢了，只要方向正確，技術突破就只是時間問題。
　　
　　　　（四）昆侖，太行，秦嶺的地位
　　
　　　　用兩彈一星的精神和投入來發展航空業，不是第一次提出來的。當年滿腔熱血的要為祖國的航空事業獻身的我們，我們也知道我們的航空落后于世界，因為文革嘛，哪有不落后的呀。但當被告知我們的航空發動機技術落后美帝35年左右時，那份打擊，那份透心涼，那份郁悶，至今栩栩如生。35年？我們90年才有美帝 55年的技術？我，我倒！
　　
　　　　八十年代，我們的航發家底是：殲7用一臺WP7，殲8用兩臺WP13，殲6和強5用兩臺WP6，轟6用兩臺WP8。
　　
　　　　WP7我們算是基本吃透了，到底是50年代末的技術，我們多少也接觸了一些新技術，覺得還有些可以改進的余地。提高推力和發動機熱效率的一個辦法，就是提高渦輪前溫度，可是渦輪葉片要承受極大的應力和熱載荷，有效地冷卻技術和新材料是兩個突破點。我們在葉片中心鉆了9個小孔，從壓氣機引氣冷卻葉片。后來發現葉片根部有熱應力集中的問題，會發展成裂紋。又改成3個不規則的大孔，直接用無余量的精密鑄造成型。就這幾句話，就是當年無數的攻關，計算，試驗，花錢無窮，育人無數（我們實驗室就有兩個博士，5個碩士和這個有關）。
　　
　　　　昆侖就是WP14，從立項到定型，也有15年時間。從性能上看，進步不大，為什么這么久呢？是因為我們從老大哥體系轉到美帝體系的第一個型號，所有的設計標準，手冊，試驗臺，試驗方法和手段，都要而今邁步從頭越。所以，外人看不到這些成果，可是這時實實在在的基礎，對將來的研發是不可或缺的。
　　
　　　　另外，WP14在壽命，可靠性，喘振裕度方面，都有質的提高。八爺在用兩臺WP14后，性能還是有長足的提升，和10，11可以形成有效搭配。
　　
　　　　秦嶺就是國產化的SPEY，當初因為載機下馬，SPEY國產化的事也就擱下了。70年代末，80年代，軍工只保證最低需求，沒譜的SPEY，更是后娘的孩子。知道海航堅持要殲轟7，庫存的50臺原裝SPEY不夠用，才又開始國產化。不好意思的是，也是磕磕絆絆過來的國產SPEY，在壽命和性能上，和60年代末的原裝貨，還有一些差距。這就是我們的工業底子，這就是我們在材料，工藝上的差距。老牌帝國主義還是有些老底子的。順便提一句，SPEY的廠商，就是 Rolls-Royles，香港人叫勞斯萊斯的，比房子都貴的車，也是他的一個分部生產的。
　　
　　　　太行，是現在代表中國最高水平的小涵道渦扇。和毛子的AF-31基本上在一個級別，（AF-31在潑辣性上好，太行在壽命和經濟性上略好）。可裝一臺給老十，或兩臺給老十一。
　　
　　　　在研的還有太行的衍生型號。有文詳述，我就不班門弄斧了。
　　
　　　　美帝的F-120和F-119都到了推比10一級，絕對的第一梯隊。中國和毛子有現役的推比8一級的，算第二梯隊。法國的陣風好像推比不到8，懶得查了。英國現在無力自主研發戰機，所以軍用發動機也就放下了，RR用民機的發動機來維持技術。其他國家，都數不上。
　　
　　　　GE和普惠的在研軍機，都是在推比20一級的，因為美帝覺得，新的材料（陶瓷，復合材料，etc）的發展瓶頸就要被突破了，可以大幅度的提高渦輪前溫度和減輕機體重量。我們還得一步不落的跟，要不一不留神，美利堅同學就可能絕塵而去。
　　
　　　　題外話，竊以為，我們這次金融危機還是站對了隊的。美帝咒是咒不死的，不但咒不死，還很強大，還有活力。我們還得先把老二的位置好好坐坐穩，練好內功。如太宗預計，到2050年，我們的國民都過上和發達國家差不多的日子，我們就是想不出頭，怕是世界人民都不答應。