快来围观四代发动机ws15总师江和甫的说什么?

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第七届中国国际航空航天博览会 新浪航空-中航传媒在航展现场有幸邀请到中国燃气涡轮研究院总设计师、研究员江和甫进行访谈。以下为访谈内容: [主持人:]各位网友大家好,这里是中航传媒、新浪网、CCTV7联合主办的新闻直播室节目,我们非常荣幸请来了中国燃气涡轮研究院总设计师、研究员江和甫先生,欢迎您。

江总是来自中国燃气涡轮研究院,燃气涡轮研究院实际上也是研制发动机的一个机构,请江总给我们介绍一下院里的情况吧。

[江和甫:]中国燃气涡轮研究院在四川,建了一大批的专用试验设备,特别是像一些高控台等,我们当时建成时是世界上第五个,规模也是比较大的,这几年承接了国家新研制发动机的鉴定和试验任务,其他还有三四十台各种类型的试验设备,具备了试验研究的硬件手段。大概用了二十年的时间建立这些设备,这些设备基本建完之后就转到预先研究,因为前期分工的关系,实际上型号研制比较晚,现在主业还是搞预先研究,现在也开始型号研制。

[主持人:]也就是说在航空发动机研制过程中,每个部门、每个单位、每个人可能承担着不同的任务,到一个发动机提出设计,到最后变成产品交付到用户的手里都有一个过程,这个过程给大家简单介绍一下吧。

[江和甫:]如果是从型号研制说起,型号研制之前会有一个很长时间的预先研制阶段,就是把一些新的技术、一些新的思路,变成一个工程上可应用的技术,就是我们把它称之为预先研究。在预先研究获得了一些成果,可以用来发展一个新的发动机型号了,我们就把它转到工程研制。工程研制的阶段,一开始是根据用户的需求进行方案的论证,用户认可之后就转到工厂试制。

发动机因为是一个非常复杂的机械产品,很难说设计完了就一下子达到所有的预期目标,基本上这是不可能的。设计之后一般先要做一些样机,进行各个部件、各个系统,一直到整机的试验验证。这些应用的技术和方案,经过验证之后才能真正转到工厂研制。工厂研制阶段按照国家标准的规定,有一大堆的试验需要做,证明这个发动机是可以达到预定的设计指标,可以可靠工作。有人说发动机是设计出来的,这是从质量、可靠性这个角度来说的,还有说发动机是试验出来的,因为确实它的试验工作太大,像一般军用发动机,现在要积累到一万小时的转机试车、十万小时的零部件使用,试验的工作量非常大。研制的过程中,设计、试验,发现问题来解决问题同时改进设计,应该说这是一个循环往复的过程,经过几个回合的折腾,真正才能变成一个可以真正使用的产品交给用户。

[主持人:]一台研制成功的发动机,从刚才您说的预先研究阶段到成为真正的成品,大致在国外需要多么长的时间,军用发动机或者是民用发动机,肯定有一个大致的时间。

[江和甫:]我们以F119为例吧。

[主持人:]F119是F22第四代隐身战斗机的发动机。

[江和甫:]严格来讲,就是按照代的特征,第四代的特征,F119应该说是我们现在划代特征里最完整具备第四代发动机的特征,是这么一个发动机,F119使用了16年的时间,从工程研究开始用了16年时间,从型号验证机一直到工厂发展,这之前开始一些技术的研究和零部件的试验大概也是16年的时间。就是一个发动机前面做一些准备工作需要16年,打算干了还需要16年,周期是非常长的过程。

[主持人:]如果我没有理解错的话,现在我们看到F119的发动机是建立在32年前工作基础上,到现在还是这么先进的发动机,这个过程是怎么保证的,能够到今天还是可以采用当时最先进的技术?

[江和甫:]F119最开始做验证机的时候,使用的技术确实是以前不断积累起来的。美国在1983年开始进行F119型号验证机研制的时候,85年就开始了美国综合高性能推进技术研究计划,这个计划中的成果实际上给了F119很大的支持,实际上预先研究是一条连续不断的技术发展流程,中间拿到一个成果了就使用到型号的研制中,F119从验证机到实际运行时,中间的技术还是有很大进步的。

[主持人:]也就是说您刚才说到的美国这项技术计划奠定了现在美国军用航空发动机的技术,当时研究的技术成果实际上都转化到现在最先进的美国现役军用发动机上了,那么现在有没有一项可以替代这项计划的计划呢?

[江和甫:]这之后还有一个计划。这两个计划实际上它的目标就是要把发动机的推重比提高到16以上,现在是在两个16年之前的16年,大概还要十来年,才有可能开始研制更新一代的发动机,还得再过十几年才具备条件研究新一代的发动机。

[主持人:]刚才您说了一个比较专业的词汇“推重比”,可能有网友不太了解,可以大概讲解吗?

[江和甫:]是发动机的推力和重量的比值。飞机也有推动比的概念,我们说的是发动机的推动比,飞机的推重比是发动机产生的推力和飞机重量的比值,目前都是大约了,可以保证很好的性能。发动机的推动比是自己的推力和发动机重量的比值,推重比是衡量发动机水平的一个高度综合的指标。

[主持人:]第四代军用发动机现在的推重比大约达到什么水平?

[江和甫:]F22推重比是10左右,F135据说推重比比10还要高一些。

[主持人:]国外研究的技术,未来十年二十年有什么目标,可以把军用发动机的推重比继续提高呢?

[江和甫:]我刚才说了,美国的预先研究计划里明确提出来要使推重比要翻一番,就是从原来第三代的8左右提高到16以上。

[主持人:]提高到16的推重比,可能就要采取各种各样的先进技术来保证了,这些技术都有哪些呢?

[江和甫:]提高推重比,从设计的角度来说有两条腿。一个是提高发动机的单位推力,流过发动机每公斤流量的空气可以产生多少推力,我们叫它单位推力。这个单位推力如果提高了,发动机就可以做的小一些,达到同样的推力可以有比较小的流量,发动机就瘦身了,苗条了那么就轻了。还有可以提高发动机的效率,采用新的结构形式,采用一些轻型、高比强的新材料。也就是说增推、减重,将推重比提高上去。

[主持人:]刚才谈到预先研究在航空发动机整个研制过程中重要的地位,燃气涡轮研究院是不是更多的工作是侧重于预先研究呢?

[江和甫:]以前是这样,而且这次展览的几个发动机,实际上都是以前从80年开始,我们国家开展了第一个发动机预先研究计划,就是高性能推进系统预研,实际上从80年开始的。之所以现在可以展出这么几个发动机,就是因为从80年开始有技术积累,才有可能现在推出新的发动机。

[主持人:]中国航空工业的展台上发动机的谱系现在越来越完整了,能给我们简要介绍几台比较有特色的发动机吗?

[江和甫:]第五届珠海航展的时候,我们展出了500公斤推力级的,这次模型也拿来了。这次又展出了3200公斤级的发动机。中国发动机研究起步比较晚,发动机处于比较被动的局面,想搞一个飞机总是找不到可以使用的发动机,发动机行业显得非常的被动。我们现在有的发动机品种很少,使得飞机不能选到合适的品种,这是发动机行业急需要解决的一个问题。这样也有一个好处,就是一张白纸好画最美丽的图画,原来我们什么没有,所以就可以做一个比较好的规划。中国燃气涡轮研究院2000年左右提出一个设想,搞五个系列核心机,在系列核心机的基础上派生发展出一系列的发动机,这条路是国外走的很成熟的了,就是在核心机的基础上派生发展或者系列发展出不同推力等级的发动机。当初根据我们国家的实际情况,就提出来建议搞5公斤流量、10公斤流量、20公斤流量、25公斤流量、30公斤流量的五个核心机,在这个基础上发展出来的发动机就可以从200公斤一直覆盖到 2 万公斤。如果做的好,就可以满足不同类型飞机对发动机的需求,免得老是被动。

[主持人:]您刚才提到核心机的概念,可能也是比较专业的词汇,恐怕只有做发动机的研究才能理解这个概念,那么核心机在航空发动机中是什么样的位置?

[江和甫:]涡扇发动机前面是风扇,然后是压机气,然后是涡轮,高压涡轮、低压涡轮,然后是喷管。高压压气机、主燃烧机、高压涡轮三个部件合起来称之为核心机,也可以称之为燃气发生机,在发动机里是转速最高、温度最高、压力最高的几个工作部件,核心机的研制都比较大,它需要的研制周期比其他的风扇、低压涡轮需要的周期更长,难度也比较大,而且核心机的性能优劣,基本上就决定了发动机性能的优劣,这三个部件称之为核心机,对发动机的研制是至关重要的,所以往往先把核心机拿出来试一下,看看核心机的设计是不是成功了,如果核心机的设计成功了,那么发动机基本上就已经成功一大半了。

为了验证核心机的设计是不是行,就把这三个部件串起来,变成一个可以独立进行试验的单转子的喷气发动机,这就是我们做试验时使用的核心机。核心机实际上有两个概念,一个是涡扇发动机里面,指的是三个部件的结合,还有一个是我们把三个部件结合起来,可以单独进行试验的,加上一整套的系统,相当于一个单转子的涡轮发动机,这是试验使用的发动机。

[主持人:]确实我国整个航空工业的发展还是比较迅猛的,但是我们航空发动机这个产业确实存在着一个短板,或者说比较薄弱的地方,而且确实也是受到了大家的很多关注。我昨天采访了K8飞机总设计师石屏院士,他提到未来我国在航空发动机方面应该投入更多的力量。现在我们的发动机产业,或者是发动机技术不是那么令人满意的原因有什么呢?

[江和甫:]要说我们发动机的状况,首先应该知道发动机的难度,应该说比难度更难一些。我们可以举一个很简单的例子,能够造飞机的,世界上大概有接近20多个国家,但是真正能够制造发动机的就只有5个,或者说4个半。

[主持人:]哪几个?

[江和甫:]联合国的五个常任理事国吧。德国以前是算半个,现在可能叫一个也是凑合吧。

这说明搞发动机难度要比飞机大,因为它是一个旋转的部件,工作温度、环境温度非常高,所以对材料的依赖、设计技术的依赖都非常重。我想强调的是发动机的技术难度确实是非常大的,目前我们国家的发动机情况,过去很长时间我们都是买人家的专利生产,自己研制的工作起步比较晚,也不能说起步晚吧,实际上五十年代末期我们就开始搞红旗一号等,自己开始研制发动机,但是有两个原因造成我们自行研制没有开展起来,一个是技术储备不足,还有一个是我们对发动机的研制规律认识不清,实际上发动机的研制规律,说的简单一点,就是不断的暴露问题、不断的去解决问题,就是这么一个过程。为了控制风险,必须把它分成若干个阶段来做。过去确实我们行业对发动机的研究、发展的规律认识不太清楚,所以在走自行研制的路是非常曲折的,耽误了一些时间,相比来说跟航天的动力,或者跟飞机相比,我们这条路走的更加艰难一些。

还有一点,跟航天的动力,为什么我们好像自己研制的步子慢一些,咱们不说水平吧,就是我们自己研制能力的具备比航天晚一点,里面一个很重要的原因,航空发动机可以买得着,航天发动机买不着,这就影响了我们走自行研制道路的决定,我们对研制规律认识不清的话,一发现问题就觉得了不得,把研制工作停下来,最早搞的红旗一号已经开始飞了,后来仅仅是涡轮叶片的折段,就把新研制的工作叫停了,实际上现在来认识的话,这应该是家常便饭,没有哪一个发动机研制的过程中没有断过一片的,这是很正常的事,出现问题解决问题就可以了,但是由于对发动机研制规律认识不够,觉得研制发动机过程中不能出问题,一出现问题就觉得不对劲了,是不是整个方案不对了,或者是整个研制工作都走错路了,就把它叫停了。特别是对我们行业内部来说,到现在为止我觉得仍然有必要仔细认识航空发动机自行研制本身的客观规律,把它搞清楚了,按照客观规律去办事,我想在现在这个环境下,国家也大力支持,航空工业很快会有一个大的转变。

[主持人:]我知道您是几型航空发动机核心机的总设计师,也是我国高推动比发动机核心机的总设计师,有长期的这个领域的工作经验,您觉得能够使我国的航空发动机,预先研究或者是型号研究,能够再提升一步的建议是什么呢?

[江和甫:]除了刚才说到的加强我们对航空发动机研制客观规律的认识,再一点就是我们国家要加大投入,确实在前面二三十年里,我们前二十年的投入赶不上美国一年投入的1/6,特别是对预先研究的投入,过去重视不够、投入很少,这样我们就没有一个不断增进的技术储备,按照现在的话来说,就是可持续发展的能力很差,搞一段就停下来等一段,没有可持续发展的能力。所以我觉得首先要加强我们的预先研究。

第二是应该建立我们自己的设计体系,包括我们的标准、设计规范、设计标准,还有工艺和材料方面的规范和标准,因为这是对于一个工业企业来说必不可少,涉及到知识的积累和知识的传承,实际上我们现在也正在努力做这个方面的工作。再一个就是发动机需要准备16年、干16年,需要二三十年的时间,任何一届政府都干不了。我记得老部长说过,干一架飞机要干掉三任部长,15年嘛,三任部长,如果按照他这个说法,干一台发动机要干掉4个部长,再加上前面4个部长,保证8个部长的任期内的政策是连续的、规划是连续的,坚持不懈的走下去,这在我们中国这样的追求经济政绩的,不能说风气吧,就是这种影响下,尤其要强调能够坚持一个稳定的政策,所以很多专家建议要以法律的形式,建议搞一个航空振兴法,以法律的形式将发展航空工业和一些规划固定下来。我觉得这是很重要的,因为过去发动机行业也有好几个例子,走了一半停下来,重新起步中间一耽误就是十几年时间,所以希望能够有一个持续、连续的政策,按照现在科学发展观,我觉得这是保证可持续发展的一个最基本的东西,要有一个连续的政策。

[主持人:]您对未来中国航空发动机这个产业,或者是技术发展,有什么样的预期呢?

[江和甫:]航空发动机最早承认和国外隔一代,或者是一代多一点,落后三十年左右,现在别的行业好像也开始承认自己落后了,搞发动机的最老实。我觉得这是事实,中国本来就是落后的,因为航空发动机除了航空发动机自己的技术之外,很大程度还依赖于我们的工业基础。比如说现在粉末盘用的很多,目前粉末盘走的流程和美国就差一个挤压,制坯应该有一个挤压设备,但是我们没有大型的挤压设备,所以我们工艺上要跳过这个过程,自己找出一条路,实际上这个落后是跟我们国家整个工业的落后是基本同步的。随着我国整个工业基础的发展,以及经济的发展,这个差距会逐步的缩小,按照现在的设想,可能过个四十年左右,或许我们能够把这个差距从现在三十年缩短到五六年的时间,这是很了不得。

[主持人:]谢谢江总接受我们的专访。



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