 专家谈国防工业弱项：西方1台发动机顶中国10台(转)
文章提交者：yoyook
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目前中国空军歼10战机装备的AL-31F发动机大修周期只有800小时
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西方CFM-56发动机寿命达到14000小时
目前，中国国防工业有哪些领域是最关键而又与发达国家差距较大的，是必须得集中精力突破的，如果突破不了，我们就会受制于人的?本次沙龙，宋宜昌先生选了几个重要领域并谈了看法。
定向凝固高温合金
宋：中国如果要发展大飞机，发展更高性能的军机，必须要有大推力涡扇发动机。发动机里最关键的是涡轮和压气机。无论是商用的高涵道比涡扇发动机，还是军用的小涵道比涡扇发动机，都需要核心机，而且需要最好的发动机叶片。叶片分涡轮叶片和压气机叶片。涡轮叶片一般要在1500℃和接近15000转/分这种极大离心力的恶劣工况下运转，在这种条件下工作成千上万个小时，要求极高。涡轮叶片工作温度高，负荷大，应力复杂，要求材料具有很强的热强性、抗冲击性、抗疲劳性、耐腐蚀能力及损伤容限特征。它的工作温度已经超过钢铁承受的温度，只能用高温合金。但高温合金在这么高的温度和这么大的离心力下要产生蠕动，一蠕动，叶片就要变形，很容易失效。在这种恶劣工况下，过去我们用的是多晶体合金。它的特点是：你把合金一弄断，看它的断面有很多闪亮的晶点。这种晶格结构有缺陷的地方首先会断裂。而单晶体合金就避免了多晶体合金的缺陷，它是均匀的整体，没有缺陷。如采用定向凝固制造成定向单晶合金，就消除了晶界，可将使用温度提高一个台阶，约为30℃，从而使涡轮进口温度提高30℃-60℃左右。它的整体辐射非常均匀，具有更高的疲劳寿命。多晶体合金容易疲劳，在高温下容易沿着晶界产生裂纹，而单晶把这个条件提高了1～2个数量级。在压气机叶片上，有很大的气动弹性，没有优秀的压气机叶片，承受不了气动弹性引起的疲劳和裂纹。
目前中国和国外这方面差距非常大，中国还没有民用涡扇发动机，都谈不上与国外的比较。军用的有，原来是涡轮喷气，现在是涡轮风扇，但用不到一千小时就要大修。西方的发动机使用寿命起码是一万个小时。如果这个差距不赶上，即使造出飞机来，由于发动机使用寿命短，也影响飞机的出勤率。
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AL-31F也好，“太行”也好，其关键之处不仅在于推力和推重比，还在于它们的耐用性。上世纪50年代初，苏联发动机专家米库林为米格21设计了P-13涡喷发动机。它虽然获得了满意的推重比，然而采用跨音速叶片，引起许多气动弹性和振动问题，P-13的大修小时仅为100小时，频繁地更换发动-机使米格21的战备状况受到影响，米库林因此还丢了官。
歼-7的发动机涡喷7系列，大修周期开始也是100小时，想尽办法搞到150小时就挖尽潜力了。关键是涡轮和压气机叶片，在高温和强气流条件下老化、断裂、蠕动。西方战斗机的发动机也同样存在这些问题，但他们对此进行了大量的基础研究和实验工作，投入的巨资终于有了回报。上世纪70年代，国外研制出单晶定向凝固高温合金，彻底解决了涡轮叶片在高温高压、恶劣工况下的寿命问题。美国装备波音747、767的JT9D发动机采用PWAl422单晶合金，寿命达9 600小时以上。F-15的F-100发动机用的是第一代定向凝固合金叶片，美国的第二代单晶合金PWAl484和第三代Re-neN6的性能又远远超过了第一代的水平。你可以看到空客和波音的飞机日夜在空中飞行，发动机可靠地工作着。有的CFM-56发动机寿命达到了1.4万小时。AL-31F大修间隔原来只有640小时，后来做了延寿才达到800小时，尽管战斗机发动机与民用涡扇发动机定位不同，但还是能看出基础研究的差距。中国目前能生产的定向凝固单晶叶片与国际水平差距就更大，人家一台发动机顶咱们10台以上。
高级复合材料
宋：一般航空工业用的复合材料都是碳纤维加环氧树脂，就是腈纶碳纤维的原料。这种材料类似于钓鱼杆，它是怎么制造的?简单地说，就是用腈纶在隔绝空气的状态下加热，里面含的有机东西都蒸发了，只剩一个长的碳链，这个东西拿出来看是黑的，但把它和其它有机材料合成起来，一般是涂上环氧树脂，一层层压起来，就会既轻又坚韧。
按说碳纤维的制造并不复杂，但它的水平高低体现在：高级的可耐很高温度，而且有很高的强度，低级的就不行。发达国家的碳纤维为什么强度高?你看咱们生产的碳纤维断面，它的碳链是光滑的，而发达国家的碳链带很多倒刺，像尼龙搭扣一样勾在一起，所以强度很高。另外咱们的碳纤维总还是有点杂质在里面，一拉就容易断。发达国家的碳纤维都是高纯度的。这方面日本的水平最高。美国全是买日本的碳纤维，再用美国的树脂加工，就直接压成机体框架。这是最尖端的东西，像波音787上用了大约37%的这种材料。为了生产787，美国做了一个约30米长的机舱大加温炉，铺一层碳纤维布涂一层有机材料，最后一压，保持温度，30米的机身一下做成。完全不是过去那种在框架上铆上铝蒙皮的做法。
中国现在的碳纤维基本是低档水平，高档的全靠进口。我们想买日本的，他们要很高价格，有些型号还不卖。而且核心技术不给我们。没有这一个东西，我们就只能造金属飞机。但近年来有几个厂家有所突破。西安的复合材料上去后，国外飞机厂商开始包给你做了。以前国外不可能包给你，因为人家早不做铝飞机了。当然现在包给你的这些复合材料部分都是对受力要求最低的，比如门、起落架盖，这部分肯定不是受力部分。但像机身、机翼蒙皮的复合材料部分肯定不会包给你。另外，环氧树脂的压制加工工艺变化很大。环氧树脂的特点是不耐高温，300℃以上性能就要发生变化，而军用飞机高速飞行时肯定远远超过这个温度。过去的碳纤维是横向水平结构，层和层之间很容易滑动，现在增加了纵向纤维，中间是环氧树脂。一种新的复合材料“双马来酰亚胺”，可防湿热。以前的复合材料怕湿怕热，国外不断对复合材料提出新的物理性能要求，不断往前改进，我们的步子迈不了那么大，目前还处于低端。
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记：A380所用复合材料的比倒是23%，低于波音787的37%-40%，是否说明欧洲的复合材料水平低于美国?
宋：欧洲的要求是多载客，所以搞成双层，而对航程要求不高，不超过6000千米。欧洲的旅游距离一般也就3000千米。而美国一飞就是跨越两洋，一般都上万千米，要求飞得远，要省油。所以美国注重用复合材料减轻空重，以便多装燃油。欧洲的飞机由于载客多，对安全性要求更高。空客认为复合材料是一种比较新的材料。
高频芯片
宋：导弹击中卫星是很高明的技术，这个技术高在哪儿?这个导弹弹头上带了一个计算机。但是光有计算机不行，因为计算机芯片是通用芯片。对于半导体芯片，我们最常接触到的是CPU、内存等芯片，这些统称通用芯片。在收音机、手机、雷达、微波和各种机载、弹载、星载的各传感器里承担电子功能的芯片大部分可归纳为高频芯片，以区别于计算机里用门电路(只是开关运算，没有放大作用)组成的芯片。高频芯片就决定了一个国家尖端产业电子设备的重量、功能及综合性能。比如，在卫星上的雷达一般为几百千克，如能缩小到十几千克甚至几千克，那么飞机也好，卫星也好，都会节省大量的燃料和空间，而同样的体积却可扩展很多功能，例如相控阵雷达。这是一个国家电子先进性的最主要方面。
但这些高频芯片特别专用，功能又很繁杂，所以民众对它了解不是那么多。如果我们的高频芯片发展上去，我们的国防工业就有了灵魂。比如各种末制导炮弹的精度就取决于高频芯片的水平，机载、星载雷达、声呐的功能就会成数量级的提高。我们与西方的差距体现在：西方已是单片雷达，而我们还是把雷达的各种部件分立地组装出来。美国在80年代初制定了一个详细计划，重点发展高频芯片，投入了国家力量，以至于90年代初大幅领先。它能用一个很小的无人机甚至苍蝇做到的功能，我们还得用很笨重的设备才能实现。我们在追赶CPU的差距时，还要花更大的精力弥补高频芯片的差距。
高频芯片还不止是单晶硅，还有砷化镓器件。如果差距缩短了，我们的反坦克导弹，空地、空空、地空导弹，巡航导弹，无人机，卫星、合成孔径雷达、海洋监视雷达、地形测绘雷达等都会大大前进一步。高频芯片的设计和制造水平追赶到某种程度，将大幅度降低我们先进武器的造价。提高先进装备的数量，收到不战而屈人之兵的效果
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世界上著名的CFM-56高涵道比发动机
美制GE-90涡扇发动机功率及可靠性极高
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固顶: 小编I 07-21 10:13
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痛心，中国军工～～～～～～～～～
以下是引用fye007 在第3楼的发言：
