图片为中国空军进行“红剑”2016(Red Sword-2016)大型空战对抗演习的情景,不远处的歼10B战斗机清晰可见,不过让人担心的是,中国空军有一部分战斗机全部使用俄罗斯产发动机,为啥中国搞航空发动机这么难?不仅是看推力、使用寿命、大修时间,还要看适用性、可靠性、耐久性和维修性,极为复杂。航发技术要求复杂,涉及气动力学、燃烧学、传热学、结构力学、材料力学、工艺学、电子控制和计算机技术等众多学科领域,从科研到生产使用,其特点是周期长、费用高、难度大和风险多。航发的发展要依赖于国家的工业基础、科技水平和经济实力。
中国航发落后,说白了主要就是三点原因:一是缺技术,二是缺钱,三是缺时间。在技术方面,航发依靠的是基础科学和基础的机械工业。中国长期以来重应用科学、轻视基础科学。然而在航发自主发展过程中,我们才发现许多理论、设计都要依靠基础科学解决。基础机械工业同样是我国薄弱的,冶金、材料、工艺、焊接、装配,我们与世界先进水平还有很大差距。
一台航空发动机要有世界先进水平,几乎什么零件都要世界顶尖的,比如世界顶尖的轴承、世界顶尖的油封、世界顶尖的叶片等等。这就意味着,要批量生产世界顶尖水平的发动机,国家需要建的不是一座世界顶尖的发动机厂,而是要建数百个世界顶尖的零部件工厂,以及对应的一流研究机构。航空发动机还是个典型的传统工科专业。有业内人士认为,由于钢铁、机械等传统工科专业早已丧失了对理科生的吸引力,中国顶尖工程技术人才严重短缺的局面短期内无法缓解。而缺乏的不仅是科研人才,制造人才也是一样,对机械产品悟性深刻的技术工人一样稀缺。
在资金投入方面,中国长期对航空发动机发展的重要战略意义认识不足,简单地将航发视为飞机的配套产品,在投入上自然也就少得可怜。美国在上世纪70年代研制F110发动机总共投了4.57亿美元,如果按1996年美元币值计算,其研制费用为14.1亿美元(这还不算其概念研究费用、预先研究费用、验证机研制费用等),粗略地按照1:8的汇率,约合人民币是112亿。
对比一下1996年中国全年的军费支出是720亿人民币,这相当于中国一年军费的七分之一。后来的F119发动机投入25亿美元,F135发动机投入80亿美元。在某种意义上说,航发就是用钱烧出来的。而中国研制太行发动机,总共投入才26亿人民币。在时间方面,同样有中国长期对航空发动机发展的重要战略意义认识不足的因素。中国航发长期未能真正认识到“预研先行,打好技术基础”对发动机发展的重要性,往往是有了飞机型号再确定发动机型号;有了发动机型号,才能开展预研工作。
这种本末倒置、互相脱节的发展模式,导致中国自行研制的近20个发动机型号未获成功。所以,中国真正研制航发也就是从1978年预研太行、1987年立项开始,到现在仅仅30多年时间。而欧美的航发领先则是因为从二战后期就开始了喷气航发研制,其中一些诸如冶金方面的企业,其相关历史一直能追溯到19世纪。
再比如发动机设计出来,还要生产,这就牵扯到工艺问题了。而工艺特别看经验、特别看积累,某些复杂的处理手段不经过几千上万小时的实验,是没法摸索出来的。俄罗斯媒体在评论目前大批量卖给中国发动机为何无后顾之忧时,他们说到,“因为中国仿制不出来”。军事专家告诉记者,就是说,工艺这东西没有任何捷径可走,绝非来一两个天才就能搞定。同样,培养工艺工程师除了砸钱熬经验没别的办法。
此外,航发的试验也要耗费大量时间,美国F110从研制到成熟花了28年,F119花了32年。如果要想图省事,减少最不应该减少的试验时间,那么就别指望没有得到充分试验验证的发动机有多好的性能。我们还要看到,在航发领域,欧美本身就领先,人家现在还在卯足劲拼命发展,像美国第六代变循环发动机已进入实际研制阶段,我们还在攻克关键技术。所以中国航发要想赶上世界顶尖水平任重而道远,不能急于求成。
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