中国到底能不能独立制造发动机?

2022-12-12 22:07:29 文章来源 :网络 围观 : 评论
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  当然能独立制造发动机------这点是不用怀疑的,只是我们需要明白“自主发动机”和一线工业强国有差距即可。

  时至今日,我们的课题已经变成了“如何制造世界一流的发动机”,这是进步,也是希望。先谈谈航天发动机-------毕竟这是我的本专业。

  目前国内能称之为“自主”的航空航天发动机,且为世人熟知的有三款:“昆仑”发动机、“秦岭”发动机以及太行发动机。

  (太行发动机)

  我们讲发动机的难题是什么?是空气动力学、热力学、结构力学、燃烧传热、自动化科学、材料科学这些科学学科吗?非也,是工程学。science是科学,engineering则是工程--------科学是无国界的,无私的;而工程学则是私有的、保密的。

  发动机的原理从来都不是秘密,不管是活塞式还是燃气涡轮还是冲压发动机的原理,只要是本专业、或者是爱好者们都能查得到相关的科学信息,但是呢?如果让科学“为己所用”?成为我们意志行为的工程(engineering)?最基础的是如何让发动机的可靠性、耐久性达到装机标准;再次就是如何提高性能(轻量化、功率、体积等等),最后我们才谈的是如何造出一流的发动机。

  以太行发动机为例(涡扇10系列发动机),涡扇系列发动机中,尤其是涡扇10A,是为了“弯道超车”而配套的。因此,为了加快进度,我们依然是用“两只手干活”的策略,即在引进国外的成熟科技的基础上,进行逆向研发改进,从而“达到青出于蓝”的效果-------谈逆向研发大家不要笑。这是大家都经历过的事情:一战之前“德国制造”就是劣质的代名词,而德国发到到今天,也不外乎是参照着英国人的发展路线,扬长避短而已。

  我们的成绩已然算的上优秀:最早能研制三代大推力发动机的就只有美国、俄国、欧盟和我们;时至今日,我们已经更新到第五代单座双发隐形战斗机J-20了。

  要知道,这还是我国基础工业远远落后一线国家的“弯道超车”------当然,这不是鼓吹我们有多先进,但我们需要自我重视我们的成就,而非无脑喷。

  最后谈谈汽车发动机。就汽车发动机的研发和航空发动机的研发的概念是不大相同的:

  1.一个是国家有经济、人才的扶持(航空);而汽车发动机只有某些企业有经济扶持;

  2.航空发动机可以说是军工项目,而汽车是民工项目,后者更加依托依托基础工业。

  从这两点上看,汽车发动机的自主研发之路可能比航空发动机更难走。举个简单的例子,国家很早就开始加强高品质的铸铝原材料的研发,但仅仅只用在航空需求,并没有下探到汽车产业-------因此在原材料上,自主汽车业依然需要进口。

  (我国目前已经跨入4.0基础)

  其次,汽车产业是量产化。这意味着我们不是说造一个顶级的发动机就够了,而是需要如何在性能和经济性上取得一个平衡----------500亿是能造几台顶级发动机,但是改变不了我们国家的整个产业链:从金属铸造到机械加工,从装配工艺再到橡胶、机械零部件,我们哪个环节不落后?要全面提高工程学需要的是时间和金钱。

  所以么,就算是奇瑞号称自主研发的发动机,实际上也就是前端设计,后期还是依靠了AVL的发动机调校技术.....

  总而言之,如果单纯的说能不能完全自主研发一款汽车/航空发动机,答案是可以的,但是如果说是纯自主研发一款“世界一流的航空/汽车发动机”,以目前的状况是不现实的....

  以上,感谢阅读,欢迎关注。

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  国产发动机不论汽车还是航天领域早已不是空白了,先进动力不仅是在于内燃机还包括电机,这些先进技术只要不是选择性无视总是看得到的。

  国产汽车发动机知名度较高的机型一线品牌基本都有自主研发,比如:

  比亚迪487、476系列,缸内直喷技术涡轮增压动力,核心部件的垂直度超过90%这是很多进口合资品牌也做不到的,这台机器足以说明国产汽车有摆脱供应商限制的能力;其次发动机机型储备已经有V6、V8甚至W12,这些机器只是因为燃油时代的倒计时和品牌定位没有量产的价值,但并不是没有技术储备。

  长城哈弗4B15-1.5、4C20-2.0T直喷汽油发动机的表现也很强力,匹配的A+级车能轻松破10秒油耗也能控制在9~10L,这种水平合资发动机也不过日此;4D20T双增压柴油发动机以2.0升的排量做到了3.0T的动力,这种性能级别不仅不是空白而且相当领先。

  其次如吉利的4G18T、江淮的HFC4GA3-4D、甚至研发费用高到离谱的红旗的V6动力哪台不是国产独立制造的呢?区别无非是整机生产的垂直度,有些是采购配件有些是全数自己生产,即使是采购配件也没有任何问题,因为看似高大上的某些进口车的发动机也不会是全数自主研发,如果自己开线生产的成本高于采购又有什么必要呢?核心技术才是重中之重。

  所以国产车早已不是技术上“一穷二白”的年代了,不仅发动机包括变速箱底盘悬架的设计都有优秀的产品和团队,只是一般消费者对这些可能不感兴趣而已。

  电机方面国内一直遥遥领先,知名度最高的高铁就是例子,水冷变流机组大功率交流异步牵引电机到目前为止还有绝对领先优势。

  汽车领域永磁同步电机、交流异步电机都有不错的表现,其中永磁同步电机的占有率几乎碾压合资机型;特斯拉被无数人吹捧,而且用其标榜技术先进的交流异步电机是台湾富田生产,不能否认还是国产技术。

  航空领域国产大飞机C919上的CL-1000AX点火成功已经进入测试阶段,全球能生产大飞机引擎的国家加上中国有三家吧。战斗机引擎全球能生产的只有五个国家中国也是其中之一,比如歼11的AL31F、歼10的WS10A,歼31的涡扇19推力达到14吨已经超过逆向机型,这些进步是显而易见的。

  国产发动机在汽车领域进步的步伐稍微慢了一些但也有长足的进步,在航空航天和轨道交通领域有绝对优势,供参考。

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  首先要给发动机一个明确的定义:本回答所指发动机是能将气体、液体或其混合物等流体的内能(或?)转化成旋转机械能的装置,如往复活塞式发动机和透平式发动机等。不包括能将旋转机械能转成电能的各种电机和用电驱动的各种电动机。

  基于上述定义的发动机,按照其用途又分为电力发电的蒸汽轮机和螺杆膨胀机,汽车用的柴油机和汽油机,船用的柴油机、汽油机、蒸汽轮机和燃气轮机,飞机用的小涵道航空发动机和大涵道航空发动机,水轮机,以及风力发动机,等等。

  仅从能不能独立制造的角度考虑,上述发动机我们国家都能独立制造,但是如果再把性能、质量和寿命这三个主要因素考虑进去,上述发动机我们国家又没有能力独立制造任何一款一流发动机,特别是航空发动机、燃气轮机和轿车发动机,我们至少还有两到三个代差。

  就其原因主要有如下两方面:

  其一是上述所有发动机的结构特点和工作原理偏离了或完全不符合牛顿力学定律,例如往复活塞式发动机的活塞往复直线运动、连杆的往复摆动和曲轴的非点对称结构等,均不符合牛顿第一定律的匀速运动原则;再如轴流式的透平发动机,其叶轮的叶片上始终存在垂直于旋转平面的分力或分力矩,不完全符合牛顿第三定律的作用力和反作用力是在同一直线上的原则。

  此类缺陷是严重的技术失败,是造成上述发动机的材料要求高、技术瓶颈多、制造难度大的根本原因,特别是航空发动机、燃气轮机和轿车发动机更是如此。

  其二是我们国家起步较晚,技术储备不到位,人工技能和制造装备能力跟不上,再加上我们一味的迷信西方技术,使得我们制造不出一流的上述发动机。

  所以,如果我们国家要想制造世界一流或者超一流发动机,必须从结构特点和工作原理等基本理论上脱离西方的技术思路,走我们自己的发动机路线,研发完全符合牛顿定律、完全符合自然规律和完全符合热力学定律的发动机。

  喙轮全热动力发动机技术就是完全符合牛顿定律、完全符合自然规律和完全符合热力学定律的发动机,现已研发成功,只需有关方面进行产业化推广即可实现。

  说到现代机械不得不提工业核心技术发动机技术,发动机做为现代工业的代表,特别是航空发动机技术属于科研技术的巅峰,属于体现一个国家完整工业实力的体现,而发动机技术的复杂程度超乎想象,里面涉及到了精工机床加工技术,涉及到材料研发技术,涉及到各种复杂的综合技术,并不是普通国家能完得起的。

  在世界上能有自主能力研发航空发动机的国家不超过十个,而传统的强国美国和英国有能力,俄罗斯也是这个俱乐部的一员,日本做为工业强国,在这几年通过研究也能自主的研发发动机,毕竟日本的工业得到了美国的帮助,所以能研发发动机其实并不奇怪。

  而德国做为工业强国之一,虽然没有去研制发动机,但是说德国能研制发动机世界上没有任何国家会怀疑德国的能力,我们中国在最初苏联的帮助下建立了最初的工业体系,从苏联身上获得了不少的技术,经过多年的研究和努力,我们自己的发动机研发在这些年也取得了突破性进展,也能自主的研发生产发动机,属于发动机技术中的一员。

  我们的短板在于材料的耐高温研究有一点问题,而且在精机床加工方面精度差一点,就是这些因素导致了我们的发动机技术受到了不小的阻挠,在发动机的稳定性和寿命以及推力上面存在一些短板,经过多年的努力现在慢慢的获得了一些改变,这是我们航空发动机面临的处境。

  而在汽车发动机领域其实很多人都认为我们国内没办法研制汽车发动机,其实不竟然,汽车发动机的原理和技术其实我们国内完全有能力制造出来,缺点在于由于汽车发动机可以通过进口购买和合资获得,所以很少有企业愿意去投资大量的金钱去研制,当然我们国内自己研制发动机的困难其实也是在零件加工技术和材料的耐磨上面,根本问题就是很多企业喜欢投机取巧不愿意去花费精力研发。

  在过去有一个国内的汽车企业拨款五百亿用于自主生产研发自己的汽车,里面包括汽车发动机的研制,最后发动机的研发不了了之一点消息都没有,而五百亿的研发投入只获得了汽车外形上面的一点点成果,而具体这笔钱花多少到汽车研发里面让人很难说清楚,反正一点成果都没有,因为没有人愿意把钱真正的花到脚踏实地的研发里面,所以让人觉得我们没有能力研制发动机,其实并不是不能而是由于长期的钻牛角尖,心思放在其他方面使得我们没有任何成果,并不是我们不行而是根本没有做。

  中国现在可以独立制造发动机。但是重点是好不好用。

  先说说民用方面。民用的重要一点就是商业化,低成本,效能高,大规模商业推广,这是非常关键的。民用航空发动机中国还需要很长的路要走。比如新舟600就是选用普拉特·惠特尼公司PW127型涡轮螺旋桨发动机,C919选用的LEAP-X1C发动机是由美国通用电气与法国SNECMA(赛峰集团)合资的CFM国际公司研制的大型喷气客机发动机。我们现在也在研制自己的民用发动机,CJ-1000AX核心机完成100%转速测试,将来可以装备在C919上。因此民用航空发动机方面还是尚需时日。但是民用汽车发动机经过很长时间的通过引进国外的生产技术以及仿制,早已实现了自主制造和使用。例如奇瑞多次夺得“沃德中国十佳发动机”称号。

  军用方面:现在的主力战机 歼-20刚服役没有多久,还是首先采用俄罗斯AL31F以及涡扇10“太行”系列作为早期动力,最终将装配涡扇15“峨眉”发动机。所以这方面中国不但能够独立制造还可以在不久的将来大规模装备使用。军用方面的汽车发动机和坦克发动机也是可以独立生产制造的。例如 99式主战坦克采用WR703/150HB系列柴油机,这种发动机是从德国MTU公司MB870系列V型液冷柴油发动机的基础上发展而来的。猛士军用越野车采用了东风康明斯四缸增压中冷柴油机,虽然技术来自于别国,但是现在可以装备使用。

  技术发展日新月异,历史与现实的原因是我们与国外有了技术上的差距。发动机技术是涵盖多领域的复杂技术,包括设计,产品优化,工艺加工,电控系统等等。但是随着我们投入的大量人力物力财力,在不久的将来还是会迎头赶上。谢谢

  

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