由于發(fā)動機在航空技術(shù)發(fā)展過程中的重要性,可以說人類在航空領(lǐng)域每一次重大的歷史性進(jìn)展,都與其動力裝置的突破和進(jìn)步密切相關(guān),而人們對飛機的需求和發(fā)展又促進(jìn)航空發(fā)動機向更高水平邁進(jìn)。
在航空技術(shù)發(fā)展早期,由于缺乏合適的動力,飛機的發(fā)明比以蒸汽機為標(biāo)志的工業(yè)革命晚了近140年,直到19世紀(jì)末、20世紀(jì)初活塞發(fā)動機的發(fā)明和應(yīng)用,才終于圓了人類的飛行夢想。20 世紀(jì)上半葉,裝有活塞發(fā)動機的螺旋槳飛機主宰了天空,并在兩次世界大戰(zhàn)中大顯身手,徹底改變了人類的戰(zhàn)爭模式,同時也推動了民用航空事業(yè)的發(fā)展。
20世紀(jì)40年代后,噴氣發(fā)動機的出現(xiàn),使飛機突破了“音障”,實現(xiàn)了超聲速飛行,并從此進(jìn)入噴氣飛行時代。飛機由活塞式發(fā)展到噴氣階段,既是其性能的飛躍,也是航空技術(shù)一次劃時代的革命。20 世紀(jì)60~70年代渦輪風(fēng)扇發(fā)動機的問世及其發(fā)展,使軍用飛機的飛行速度、航程和機動性有了很大的提升。
與此同時,大涵道比民用渦扇發(fā)動機和寬體客機的出現(xiàn),使得航空運輸?shù)某杀敬蟠蠼档?,并實現(xiàn)了不著陸越洋飛行,極大地縮短了人們的時空觀。顯然,航空發(fā)動機不僅是飛機的動力裝置,也是推動飛機和整個航空工業(yè)發(fā)展的源動力。由于發(fā)動機在航空技術(shù)發(fā)展過程中的重要性,可以說人類在航空領(lǐng)域每一次重大的歷史性進(jìn)展,都與其動力裝置的突破和進(jìn)步密切相關(guān),而人們對飛機的需求和發(fā)展又促進(jìn)航空發(fā)動機向更高水平邁進(jìn)。航空發(fā)動機歷來是各航空技術(shù)大國優(yōu)先發(fā)展、高度壟斷、嚴(yán)密封鎖的關(guān)鍵技術(shù),是一個國家科技水平、軍事實力和綜合國力的重要標(biāo)志。迄今為止,世界上能夠設(shè)計、生產(chǎn)飛機的國家很多,但具有獨立研發(fā)和制造航空發(fā)動機能力的只有美、俄、英、法等少數(shù)國家。
一、軍用發(fā)動機的發(fā)展
航空技術(shù)是重要的國防科學(xué)技術(shù)之一,在一個國家的軍事力量組成部分中占有極其重要的地位。自第一次世界大戰(zhàn)飛機用于軍事目的以來,以航空技術(shù)為核心的軍事裝備在現(xiàn)代戰(zhàn)爭中的作用日益突出,對戰(zhàn)爭的結(jié)局可謂舉足輕重,是引起當(dāng)前世界新軍事變革的重要因素。如海灣戰(zhàn)爭、科索沃戰(zhàn)爭、阿富汗戰(zhàn)爭以及伊拉克戰(zhàn)爭等現(xiàn)代局部沖突,都充分印證了這一點。
自20世紀(jì)40年代至21世紀(jì)初,軍用發(fā)動機大致經(jīng)歷了從渦噴到渦扇發(fā)動機的4次更新?lián)Q代。其中第一代已全部退役;第二代除英、美外其他國家還在部分使用;第三和第四代為世界各國現(xiàn)役主戰(zhàn)機種的動力裝置。在這個更新?lián)Q代期間,發(fā)動機的性能參數(shù)有了很大的提高,如軍用大型發(fā)動機的增壓比由5增至25~35,渦輪進(jìn)口溫度由1200K增至1850~2000K,推重比由3~4提高到10左右,而不加力單位油耗則從0.1~0.12kg/(N·h) 降到0.06~0.07kg/(N·h)。
1 推重比8一級的第三代發(fā)動機
20世紀(jì)70年代,美國和前蘇聯(lián)等國家開始研制第三代戰(zhàn)斗機,其重點是強調(diào)空中格斗和全天候作戰(zhàn)能力,重視飛機在亞、跨音速范圍內(nèi)的機動性,這就要求發(fā)動機的推重比具有8一級的數(shù)量級。在該研制背景下,以美國PW公司F100為代表的推重比8 一級的第三代渦扇發(fā)動機相繼問世,如美國GE公司的F404和F110、西歐3國的RB199、前蘇聯(lián)的PД33和AЛ31Φ等。第三代發(fā)動機主要結(jié)構(gòu)特點為:
(1)3~4級風(fēng)扇和7~9級高壓壓氣機采用較高負(fù)荷的壓氣機葉片,平均級壓比為1.3~1.4,且大多靜子葉片可調(diào)。
(2)主燃燒室為環(huán)形或短環(huán)形結(jié)構(gòu),普遍采用空氣霧化供油方式,長度比第二代發(fā)動機的縮短了1/2。(3)1~2級高、低壓渦輪采用耐高溫高負(fù)荷設(shè)計,高壓渦輪單級落壓比可達(dá)3.5~4.2。采用復(fù)合氣冷空心結(jié)構(gòu)的定向凝固單晶材料葉片,渦輪進(jìn)口溫度大幅提高。
(4)加力燃燒室采用分區(qū)供油和先進(jìn)的火焰穩(wěn)定器,長度較第二代發(fā)動機的縮短了1/3,加力溫度提高。
(5)采用可調(diào)式軸對稱收斂-擴張型噴管,推力特性得到提高。
(6)采用全權(quán)數(shù)字式電子控制系統(tǒng)(FADEC),增強了發(fā)動機的適航可靠性。
第三代發(fā)動機在投入現(xiàn)役的同時,國外各發(fā)動機公司還采取“多繼承、少創(chuàng)新”的研制原則,利用新的預(yù)研成果不斷對其進(jìn)行改進(jìn)和改型,進(jìn)一步提高性能和用途,主要包括:
(1)改善可靠性和耐久性。如F100-PW-100在使用中曾出現(xiàn)了大量的可靠性和耐久性問題,后來通過采用單晶材料渦輪葉片、雙層氣膜冷卻滾壓成形燃燒室、數(shù)字式電子控制系統(tǒng)、改進(jìn)的齒輪泵和發(fā)動機診斷裝置等新技術(shù),改型研制出F100-PW-220。其設(shè)計壽命達(dá)4300個循環(huán),相當(dāng)于7年的使用期,空中停車率減少到0.2 次/1000飛行小時,返廠率降至0.3次/1000飛行小時。
(2)提高推重比。F404發(fā)動機服役時就已具有良好的可靠性和耐久性,在經(jīng)過性能漸改和擴大用途后,又實施了大幅度的性能改進(jìn)計劃。通過采用風(fēng)扇和壓氣機整體葉盤結(jié)構(gòu)、多斜孔冷卻燃燒室、高負(fù)荷高溫渦輪和軸對稱或二元矢量噴管等新技術(shù)后推出了F414-GE-400。其渦輪進(jìn)口溫度比F404提高了167K,空氣流量增加了10%,壓氣機和渦輪效率提高了2%,推重比達(dá)9.0~9.5。
(3)增大推力。在外廓尺寸不變和保證可靠性及耐久性的條件下,通過對F100-PW-220采取加大風(fēng)扇和壓氣機流量,減小涵道比,采用浮動壁燃燒室、耐溫提高的第二代單晶材料和改進(jìn)的數(shù)字式電子控制系統(tǒng)等措施,衍生出 F100-PW-229。其推力達(dá)到129kN,比F100-PW-220的推力增加了21%。
2 推重比10一級的第四代發(fā)動機
20世紀(jì)80年代初,為爭奪“空中霸權(quán)”,世界主要軍事強國開始研制具有隱身性能、過失速機動、不加力超音速巡航、短距起降、超視距多目標(biāo)攻擊和裝備更先進(jìn)航空電子及武器系統(tǒng)等特點的第四代戰(zhàn)斗機。
為了滿足上述要求,20世紀(jì)80年代末至90年代初,國外主要發(fā)動機公司研制出了推重比10一級的第四代發(fā)動機,如美國PW公司的F119、F135和西歐4國的EJ200等,其主要性能參數(shù)見表1。1997年9月,配裝F119發(fā)動機的美國F-22首次試飛,并于2005年12月服役,成為目前世界上唯一列裝的第四代戰(zhàn)斗機。
第四代發(fā)動機具有高推重比、小涵道比、高增壓比、高渦輪進(jìn)口溫度、結(jié)構(gòu)簡單可靠、耐久性和可維護性好及低壽命期費用等特點。其采用的新技術(shù)主要有:
(1)風(fēng)扇和壓氣機采用三維非定常粘性流設(shè)計,提高了級負(fù)荷,平均級壓比為1.45~1.5,用3級風(fēng)扇和5~6級高壓壓氣機即可達(dá)到總增壓比25~27,并提高了效率和喘振裕度。風(fēng)扇和壓氣機采用空心葉片、整體葉盤結(jié)構(gòu),減輕了重量。
(2)采用兩相三維數(shù)值計算和模擬技術(shù)設(shè)計的短環(huán)形燃燒室,具有高紊流度、強旋流頭部結(jié)構(gòu)。采用雙旋流空氣霧化噴嘴和浮動壁加多斜孔冷卻火焰筒,減少了火焰筒熱應(yīng)力,延長了其低循環(huán)疲勞壽命。
(3)渦輪采用三維粘性流跨聲速氣動設(shè)計,提高了加功量,采用單級高、低壓渦輪和高效高強度隔熱涂層及先進(jìn)冷卻結(jié)構(gòu)。
(4)渦輪采用對轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),既可取消高、低壓渦輪之間的導(dǎo)向器,又可減小機動飛行時作用于機匣和飛機上的陀螺力矩。
(5)采用葉輪機復(fù)合傾斜、端彎技術(shù),以減少端壁損失,提高效率。
(6)采用刷式封嚴(yán)裝置,以減少漏氣,提高效率。
(7)大量采用新材料和新工藝,如粉末冶金高壓壓氣機盤和渦輪盤、高溫樹脂基材料風(fēng)扇機匣、阻燃鈦合金高壓壓氣機機匣、第三代單晶材料渦輪葉片、陶瓷基復(fù)合材料噴管調(diào)節(jié)片和雙性能熱處理渦輪盤等。
(8)采用推力矢量噴管,以實現(xiàn)短距起降和非常規(guī)機動并減少紅外和雷達(dá)信號特征。
(9)采用第三代雙余度全權(quán)數(shù)字式電子控制系統(tǒng),以進(jìn)一步提高控制可靠性。
由于航空發(fā)動機的研制周期很長,通常新一代發(fā)動機的預(yù)研工作往往在型號研制之前大約10~15年就開始了。因此,世界上航空技術(shù)發(fā)達(dá)國家從20世紀(jì)80年代中期就著手實施更為先進(jìn)的發(fā)動機預(yù)研計劃。其中規(guī)模最大、水平最高的是美國的綜合高性能渦輪發(fā)動機技術(shù)(IHPTET)計劃。該計劃為發(fā)展下一代高性能發(fā)動機而進(jìn)行更高層次的研究與開發(fā)明確了目標(biāo)和要求。如大型軍用發(fā)動機,其目標(biāo)是推重比在目前的基礎(chǔ)上翻一番,油耗降低30%~40%,成本降低35%~60%,并使發(fā)動機具有低信號特征。
IHPTET計劃采取了許多變革性的技術(shù)途徑,綜合運用了當(dāng)今發(fā)動機氣動熱力學(xué)、材料、結(jié)構(gòu)、工藝和控制等方面的最新成果,可大大提高渦輪前溫度,簡化結(jié)構(gòu),降低重量并實現(xiàn)最佳性能控制。IHPTET計劃的分階段實施,不僅使美國成功研制出了以F119為代表的第四代軍用發(fā)動機,而且目前已具備了研制推重比15~16發(fā)動機的技術(shù)能力。預(yù)計在2020年左右,推重比20一級的發(fā)動機即可問世。
具分析,未來裝備推重比20一級發(fā)動機的戰(zhàn)斗機可在21000m 高空以M3~M4持續(xù)巡航,在載彈量近1t的情況下作戰(zhàn)半徑可達(dá)1850km并具有隱身和非常規(guī)機動的能力。
二、民用發(fā)動機的發(fā)展
民用大飛機是知識高度密集、綜合的現(xiàn)代化科學(xué)技術(shù)的結(jié)晶,亦是一個國家科技實力、工業(yè)水平和綜合國力的集中體現(xiàn)。民用大飛機在某些航空技術(shù)發(fā)達(dá)國家的工業(yè)制造業(yè)和出口貿(mào)易中占有相當(dāng)大的份額,在某種意義上已成為這些國家經(jīng)濟發(fā)展的“晴雨表”,其產(chǎn)品附加值遠(yuǎn)高于汽車、造船、機械和鋼鐵等傳統(tǒng)制造業(yè),甚至在世界范圍內(nèi)已具有壟斷地位。
如在歐洲空中客車公司成立以前,世界民航運輸業(yè)所用的大型客機,大部分都出自美國的波音和麥道公司。波音公司大型干線客機的出口,已不僅僅是單純的對外貿(mào)易問題,而經(jīng)常成為美國政府外交手段的一個重要政治籌碼。作為民用大飛機的動力裝置,同樣經(jīng)歷了從渦噴到渦扇發(fā)動機的發(fā)展過程。
20世紀(jì)60年代以后,渦扇發(fā)動機逐漸取代渦噴發(fā)動機,現(xiàn)已成為民用大型干線客機和新型支線客機的主要動力。由此,民用渦扇發(fā)動機走上了一條與軍用發(fā)動機不同的技術(shù)道路。近幾十年來,在全球經(jīng)濟一體化、市場競爭加劇、油價波動和環(huán)保意識增強等背景下,一些新技術(shù)、新材料和新工藝首先在民用發(fā)動機上得到應(yīng)用,然后向軍用發(fā)動機轉(zhuǎn)移,從而使民用發(fā)動機走上了完全不依賴于軍用發(fā)動機的發(fā)展道路,而且從技術(shù)和經(jīng)濟上支持了軍用發(fā)動機的發(fā)展,真正實現(xiàn)了寓軍于民。
經(jīng)過40 年的發(fā)展,民用大涵道比渦扇發(fā)動機的性能、經(jīng)濟型、安全可靠性、噪聲和污染排放等指標(biāo)均有了很大進(jìn)步。與早期的渦噴發(fā)動機相比,發(fā)動機的噪聲降低了20dB,推力增加了100倍,耗油率減少了50%。目前,大涵道比渦扇發(fā)動機的最大推力已超過500kN,空中停車率降至0.002~0.005 次/1000飛行小時,返修率達(dá)到0.01~0.06次/1000飛行小時。發(fā)動機在飛機上不拆換的工作時間達(dá)到16000h,最長超過40000h,發(fā)動機的噪聲和污染排放分別降低了75% 和80%。
在民用大涵道比渦扇發(fā)動機市場上,中短程干線客機的發(fā)動機是主流產(chǎn)品。據(jù)預(yù)測,在未來20年內(nèi),這類發(fā)動機至少需要25000臺,大約占世界民用發(fā)動機市場的73%。典型的這類發(fā)動機主要有CFM公司的CFM56和IAE公司的V2500。其中,CFM56系列發(fā)動機占據(jù)了中短程干線客機發(fā)動機市場的78%,該發(fā)動機不僅是波音737的唯一動力,而且贏得新型A320一半以上的發(fā)動機訂貨。
寬體干線客機的動力主要有美國GE公司的CF6-80、GE90及GEnX,PW公司的PW4000系列和英國RR公司的Trent系列。民用發(fā)動機技術(shù)大部分與軍用發(fā)動機相同,但在可靠性、經(jīng)濟性、環(huán)保性及適航取證方面,民用發(fā)動機比軍用發(fā)動機要求更高、更嚴(yán)格,研制難度更大。因此,民用發(fā)動機也有其特有的關(guān)鍵技術(shù),主要有:
(1)大涵道比風(fēng)扇技術(shù)。大涵道比可使渦扇發(fā)動機推力增大、耗油率降低,如GEnX 的涵道比已達(dá)到10,未來的發(fā)動機可能會更高,這使得風(fēng)扇直徑越來越大,在氣動、結(jié)構(gòu)、材料和工藝等方面的難度也越來越大。早期帶防振凸臺的風(fēng)扇設(shè)計由于效率低,現(xiàn)在已很少使用,取而代之的是無凸臺寬弦鈦風(fēng)扇葉片或復(fù)合材料風(fēng)扇葉片。寬弦風(fēng)扇葉片已在CFM56、V2500、CF6-80上得到應(yīng)用,對于更大直徑的風(fēng)扇,為解決顫振問題,減輕重量,還采用超塑成形/擴散連接的空心葉片,如PW4084。
(2)降低噪聲技術(shù)。動力噪聲是飛機噪聲的主要來源,民用發(fā)動機降噪首先要降低風(fēng)扇的噪聲,如可通過選擇合適的轉(zhuǎn)子與靜子葉片數(shù)比例、轉(zhuǎn)子與靜子軸向間距以及葉尖速度等來降低風(fēng)扇噪聲。寬弦無凸臺大直徑風(fēng)扇葉片的應(yīng)用,使得噴流速度降低,因而可使噴流噪聲降低。另外,采用消聲噴管和吸聲材料以及利用多瓣式混合器進(jìn)行內(nèi)、外涵混合排氣等手段也可大大降低噴流噪聲。
(3)低污染排放技術(shù)。目前,國際民航組織航空環(huán)境保護委員會對民用發(fā)動機的污染排放要求越來越嚴(yán)格,民用發(fā)動機降低污染排放的主要途徑就是改進(jìn)燃燒室設(shè)計。已經(jīng)應(yīng)用及在研的低污染燃燒室技術(shù)主要有燃油分級燃燒室、雙環(huán)預(yù)混旋流(TAPS)燃燒室、貧油預(yù)混預(yù)蒸發(fā)(LPP)燃燒室、貧油直接噴射(LDI)燃燒室、富油/ 焠熄/ 貧油(RQL)燃燒室、駐渦燃燒室(TVC)和可變幾何燃燒室(VGC)等。
從20世紀(jì)90年代以來,主要圍繞持續(xù)降低耗油率、全壽命期成本、污染排放和噪聲等目標(biāo),歐美發(fā)動機技術(shù)強國開展了一系列針對民用發(fā)動機技術(shù)的研究計劃。如CFMI公司實施的TECH56 計劃,其發(fā)展技術(shù)包括金屬材料空心彎掠風(fēng)扇葉片、新的高負(fù)荷高壓壓氣機、雙環(huán)預(yù)混旋流燃燒室、高負(fù)荷高壓渦輪、對轉(zhuǎn)低壓渦輪和對轉(zhuǎn)差動軸承、低噪聲排氣技術(shù)和低成本控制系統(tǒng)等。
后續(xù)實施的LEAP56計劃除了開發(fā)和驗證常規(guī)大涵道比渦扇發(fā)動機技術(shù)外,還將槳扇發(fā)動機技術(shù)納入進(jìn)來。目前,民用發(fā)動機正朝著大推力、長壽命、低油耗、低排放等方向發(fā)展。常規(guī)大涵道比渦扇發(fā)動機在21 世紀(jì)上半葉仍將控制民用航空動力市場。一些新型的發(fā)動機概念,如齒輪傳動渦扇發(fā)動機、有涵道或無涵道槳扇發(fā)動機等,將會逐步被市場所接受。
三、加快我國航空動力發(fā)展的建議和對策
(1)必須將發(fā)動機置于相對獨立、優(yōu)先發(fā)展的地位。航空發(fā)動機雖然是飛機的一個分系統(tǒng),但它又是一個獨立完整的系統(tǒng)工程,有其自身的客觀發(fā)展規(guī)律??v觀國外航空技術(shù)發(fā)達(dá)國家,航空發(fā)動機都是相對獨立并優(yōu)先發(fā)展的。
但幾十年來,國內(nèi)總是將發(fā)動機置于飛機的從屬地位,長期沿用由飛機型號工程牽引發(fā)動機的指導(dǎo)思想,即有了飛機型號才能搞發(fā)動機,一旦飛機型號下馬,發(fā)動機也隨著下馬,導(dǎo)致發(fā)動機的研制始終趕不上飛機的進(jìn)度,最終不得不購買或仿制國外的發(fā)動機,從而陷入不斷引進(jìn)和仿制的惡性循環(huán)。鑒于發(fā)動機已成為我國航空工業(yè)發(fā)展的“軟肋”,因此行業(yè)上下首先要統(tǒng)一認(rèn)識,必須堅持“振興航空、動力先行、相對獨立、優(yōu)先發(fā)展”的指導(dǎo)思想。
(2)國家必須有長遠(yuǎn)穩(wěn)定的發(fā)展規(guī)劃。航空發(fā)動機的發(fā)展是關(guān)系到航空工業(yè)能否振興的關(guān)鍵。如果國家沒有長遠(yuǎn)穩(wěn)定的計劃,發(fā)動機型號隨意增減,新機研制半途而廢,既損耗國家資金、挫傷從業(yè)人員積極性,又錯失發(fā)展良機。
因此,從國家的層面應(yīng)將航空發(fā)動機列為構(gòu)成國家實力基礎(chǔ)和軍事戰(zhàn)略的核心技術(shù),制定長期穩(wěn)定的發(fā)展規(guī)劃,將加快航空發(fā)動機的發(fā)展作為國家重大科技專項,列入“十二五”計劃,加大投入,先行發(fā)展??偨Y(jié)國內(nèi)航空發(fā)動機行業(yè)發(fā)展相對緩慢的原因很多,固然有基礎(chǔ)差、底子薄的客觀因素,但最根本的問題是缺乏一個像美國IHPTET計劃那樣的長遠(yuǎn)發(fā)展規(guī)劃,沒有形成持續(xù)、穩(wěn)定、協(xié)調(diào)發(fā)展的局面,其他問題可以說都是由于這個主要問題的長期存在而產(chǎn)生的。
(3)切實加強預(yù)研工作,采取符合研制規(guī)律的發(fā)展道路。航空發(fā)動機是技術(shù)高度密集的高科技產(chǎn)品,其研制過程具有周期長、耗資大、風(fēng)險高、技術(shù)難點多等特點。如果沒有雄厚的預(yù)研基礎(chǔ)作為技術(shù)儲備,先進(jìn)發(fā)動機的研制將是“無源之水、無本之木”,對引進(jìn)的國外技術(shù)也缺乏消化吸收的能力,即使參與國際合作也難以取得相應(yīng)的地位。
國內(nèi)航空發(fā)動機行業(yè)長期徘徊不前,型號研制久攻不下,至今沒有走出自行發(fā)展的路子。從技術(shù)角度看,其重要原因就是研究基礎(chǔ)薄弱,技術(shù)儲備缺乏,創(chuàng)新能力不足。不搞預(yù)研就急于上型號,或者有了型號才安排預(yù)研,許多部件的關(guān)鍵技術(shù)并未提前解決,往往整機調(diào)試與部件排故同步進(jìn)行,必然使型號研制曲折反復(fù),有時又不得不回過頭去搞預(yù)研,臨時組織攻關(guān),導(dǎo)致研制進(jìn)度一拖再拖,性能指標(biāo)一降再降,研制經(jīng)費一漲再漲,這種局面再不能重演。美、英等國的發(fā)動機技術(shù)在當(dāng)今世界處于領(lǐng)先地位也絕非一日之功,而是他們長期秉承“預(yù)研優(yōu)先”的發(fā)展方針,堅持將基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究、產(chǎn)品開發(fā)和批量生產(chǎn)緊密結(jié)合,相互促進(jìn)的結(jié)果。
在預(yù)研階段,應(yīng)以核心機和驗證機的研究為主,因為核心機和驗證機是把先進(jìn)部件預(yù)研與型號設(shè)計銜接起來的橋梁和紐帶,是全面驗證、發(fā)展和應(yīng)用預(yù)研成果并使之快速向型號轉(zhuǎn)移的重要階段。沒有這個階段,預(yù)研成果將很難向型號轉(zhuǎn)化,其結(jié)果必然會出現(xiàn)與型號脫節(jié)的現(xiàn)象。由于核心機都采用了驗證過的技術(shù),發(fā)動機研制技術(shù)風(fēng)險小、研制費用低、周期短,可極大地降低成本,提高競爭力。因此,走成熟核心機派生發(fā)展的道路,是國外行之有效的成功經(jīng)驗。
(4)堅持以人為本,加強人才隊伍建設(shè)。人才是最寶貴、最重要的戰(zhàn)略資源,人才的培養(yǎng)和凝聚是航空發(fā)動機技術(shù)進(jìn)步和創(chuàng)新發(fā)展的先決條件。新時期下必須樹立并落實以人為本的科學(xué)發(fā)展觀,充分認(rèn)識人才是核心技術(shù)競爭力的重要組成部分。要關(guān)注人才自身發(fā)展,不斷滿足各類人才日益增長的物質(zhì)和精神需求,努力為他們改善工作條件,提高生活質(zhì)量和健康水平。應(yīng)當(dāng)建立完善科學(xué)的人才考評體系,創(chuàng)新人才選用模式,健全人才激勵和保障機制。要充分利用國內(nèi)外人才市場,在最大范圍、最廣領(lǐng)域盡可能地集聚各類相關(guān)人才。
大膽吸收和借鑒國內(nèi)外先進(jìn)的人才管理經(jīng)驗和科學(xué)方法,加快培養(yǎng)和造就一批理念先進(jìn)、基礎(chǔ)扎實、知識交叉、充滿活力、經(jīng)驗豐富、作風(fēng)嚴(yán)謹(jǐn)、無私奉獻(xiàn)、具有集體主義與合作精神的高水平發(fā)動機研發(fā)人才。2011年3月,中航商發(fā)公司宣布正式啟動國產(chǎn)大型客機發(fā)動機項目海外人才招募工作,這是我國航空工業(yè)系統(tǒng)跨出國門招募人才的首次實踐。根據(jù)計劃,在未來5~10年內(nèi)商發(fā)公司將面向全球招募引進(jìn)和培養(yǎng)涉及經(jīng)營管理、設(shè)計研發(fā)、裝試維修、營銷客服等領(lǐng)域共5000人左右的人才隊伍。
(5)堅持以自力更生為主的發(fā)展方針。航空技術(shù)發(fā)達(dá)國家歷來將發(fā)動機產(chǎn)業(yè)視為保持大國地位的核心。美國政府從未放松過對發(fā)動機技術(shù)的控制,不僅對我國封鎖,甚至在某些核心技術(shù)上也對其盟友實行禁運。在未來10~20年,航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)仍然占據(jù)了美國國防科技戰(zhàn)略的核心位置。法國在組建空客公司的過程中,寧可放棄飛機整機的研發(fā)與制造,也要牢牢把握發(fā)動機不放。
同時發(fā)達(dá)國家還在人力資源上實行看不見的封鎖,不僅限制其他國家人員進(jìn)入發(fā)動機核心研制領(lǐng)域,而且也限制本國相關(guān)人才向國外轉(zhuǎn)移,以此來保持技術(shù)上的長期壟斷。拋開政治、軍事意義不談,僅就經(jīng)濟利益而言,任何一個國家也都不會親手扶植起一個自己的競爭對手。不論是西方還是俄羅斯,都不可能有把發(fā)動機核心技術(shù)轉(zhuǎn)讓給中國的誠意,市場和金錢也換不回來核心技術(shù)。所以,要盡快提高我國航空發(fā)動機行業(yè)的整體水平是不可能以國外為后盾的,應(yīng)堅持以“自力更生為主,爭取外援為輔”的方針,要把立足點放在獨立自主的根基上。
(6)應(yīng)加大投資力度,保證充足的研制經(jīng)費。國內(nèi)發(fā)動機行業(yè)由于長期處于仿制生產(chǎn)狀態(tài),對發(fā)動機研制客觀規(guī)律掌握不足,對發(fā)動機研制工作的長期性、艱巨性和大投入性認(rèn)識不清,造成我國發(fā)動機研制投資力度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于實際需要,預(yù)研經(jīng)費比例更是偏低。
據(jù)資料統(tǒng)計,國外發(fā)動機行業(yè)的科研費用約占整個航空科研總經(jīng)費的25% 以上。國外以往的研制經(jīng)驗表明,典型發(fā)動機的研制周期大約為8~15年,按照發(fā)動機大小、類型和研制條件的不同,研制費用大約在5~20億美元不等,而且還在歷年增加。目前,國外研制一種新型軍用發(fā)動機的費用大約為20億美元左右,如法國的M88 為16億美元,美國的F119 為26億美元。
在擁有雄厚技術(shù)基礎(chǔ)的情況下,為支持第四代發(fā)動機的研制和開展推重比15~20一級的先進(jìn)軍用發(fā)動機關(guān)鍵技術(shù)研究,美國的IHPTET計劃從1988~2003年的15年中總計投資50億美元。而我國從1980~2000年實施的兩項高性能發(fā)動機預(yù)研計劃,20年的總投入只有美國一年經(jīng)費的幾分之一。如果投資力度不能保證,發(fā)動機就不可能按期保質(zhì)研制出來,其后果只有夭折。因此,足夠的經(jīng)費是發(fā)動機研制成敗的關(guān)鍵之一。
另外,航空工業(yè)既是技術(shù)密集行業(yè),更是資本密集行業(yè)??v觀國外發(fā)達(dá)國家航空工業(yè)發(fā)展的成功經(jīng)驗,國家投入只能作為前期引導(dǎo)資金或啟動資金,而大量資金的補充則來自社會資本的加入,我國航空工業(yè)的發(fā)展也不可能背離這個規(guī)律。隨著今后國內(nèi)航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)的不斷壯大和積累,要實現(xiàn)發(fā)動機跨越式發(fā)展,必須實現(xiàn)資金來源主要依賴國家支持向建立多元化融資渠道的轉(zhuǎn)變。
(7)必須重視關(guān)鍵材料和制造技術(shù)的研究。先進(jìn)的材料和制造技術(shù)是發(fā)展高性能發(fā)動機的基礎(chǔ),對于保證發(fā)動機的性能質(zhì)量和可靠性至關(guān)重要,是降低發(fā)動機制造成本和提高其市場競爭力的有效手段?,F(xiàn)代高性能發(fā)動機的發(fā)展越來越依賴于材料和工藝的進(jìn)步,同時高性能發(fā)動機的需求和發(fā)展又促使材料和制造技術(shù)邁向更高的水平。國外高性能發(fā)動機的研制采用了大量新材料、新結(jié)構(gòu),對制造工藝的要求也進(jìn)一步提高。為此相繼研發(fā)了一系列高性能發(fā)動機關(guān)鍵制造技術(shù),如輕量化和整體化結(jié)構(gòu)件制造技術(shù)、新型結(jié)構(gòu)件精密制坯技術(shù)、航空發(fā)動機制造新工藝、面向零件的專業(yè)化生產(chǎn)線等。
美國PW 公司曾經(jīng)指出,如果不采用粉末冶金鍛造盤、定向凝固技術(shù)、大功率電解加工技術(shù)和立方氮化硼刀具等一系列先進(jìn)制造技術(shù),像F100這樣的先進(jìn)發(fā)動機是不可能在短期內(nèi)研制成功并投入批生產(chǎn)的。因此,國外著名的發(fā)動機公司,始終把制造技術(shù)和設(shè)計技術(shù)置于同等重要的地位,不斷以產(chǎn)品性能和結(jié)構(gòu)的發(fā)展促進(jìn)材料和制造技術(shù)的發(fā)展,而材料和制造技術(shù)的發(fā)展又為發(fā)動機的發(fā)展打基礎(chǔ),提供技術(shù)保證。否則,新型發(fā)動機的研制只能是紙上談兵。
(8)解放思想、創(chuàng)新思維,努力提高科學(xué)管理和決策水平。在發(fā)動機的研制發(fā)展中,確定目標(biāo)、型號立項、設(shè)計思想、總體方案等,首先要經(jīng)過論證和決策??茖W(xué)決策是發(fā)動機研制成功的根本,如果一開始大方向就錯了,最后只能以失敗告終。決策失誤是工作中的最大失誤,這類例子在我國航空發(fā)動機的發(fā)展史上屢見不鮮。我國航空發(fā)動機行業(yè)一直落后,與管理水平低下,決策不科學(xué)關(guān)系極大。
目前,我國還不具備在航空發(fā)動機的各個技術(shù)層面全面趕超世界先進(jìn)水平的實力,在制定發(fā)展規(guī)劃和選擇發(fā)展道路時,應(yīng)當(dāng)緊密結(jié)合國情,堅持“有所為、有所不為”,遵循“整合現(xiàn)有、補充提升、統(tǒng)籌兼顧、科學(xué)發(fā)展、夯實基礎(chǔ)、形成裝備、軍民結(jié)合、軍用先行”的發(fā)展思路。
進(jìn)入21 世紀(jì),國際航空工業(yè)調(diào)整重組的趨勢加快,國際航空市場的格局已是“民機制造兩家對壘,航空動力三分天下”,形成了世界范圍的壟斷寡頭競爭。我國航空工業(yè)多年來也在不斷地改革,但固有的矛盾和難題大多沒有觸動,這與當(dāng)前國際航空工業(yè)大調(diào)整、大改組、大聯(lián)合的競爭趨勢極不適應(yīng)。新時期下,應(yīng)當(dāng)深入貫徹落實科學(xué)發(fā)展觀,解放思想、創(chuàng)新思維,努力提高科學(xué)管理和決策水平。大力推進(jìn)產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整和管理機制轉(zhuǎn)換,建立與國際接軌并符合航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)律的運行體制和機制。
打破行業(yè)和單位壁壘,實施全行業(yè)乃至全國的大協(xié)作,認(rèn)真研究和妥善解決改革過程中因利益格局調(diào)整和生產(chǎn)要素重組可能出現(xiàn)的新問題和新矛盾。只有這樣,才能使我國航空發(fā)動機的研制工作更好地實現(xiàn)目標(biāo)。
(9)加強國際合作,正確處理好技術(shù)引進(jìn)和自主創(chuàng)新的關(guān)系。鑒于世界航空技術(shù)大國垂涎國內(nèi)的巨大市場潛力,利用國內(nèi)相對低廉的勞動力和資源,降低制造成本和提高發(fā)動機性能以提升市場競爭力。我們則可利用其先進(jìn)的技術(shù)和管理經(jīng)驗來縮短研制周期,節(jié)約研發(fā)資金,從而提高研制起點,少走彎路,規(guī)避風(fēng)險,實現(xiàn)國內(nèi)發(fā)動機行業(yè)跨越式發(fā)展。
國內(nèi)航空發(fā)動機過去的教訓(xùn)不在引進(jìn)上,而是在引進(jìn)以后。所謂自主創(chuàng)新,不是說只能用自己的資源進(jìn)行創(chuàng)新,而是說為了實現(xiàn)自己的目標(biāo),按自己的需要去配置資源進(jìn)行創(chuàng)新。
自主創(chuàng)新不等于閉門造車和僅僅依靠國內(nèi)的技術(shù)和資源,而是要盡可能地借鑒發(fā)動機技術(shù)強國的技術(shù),利用全球科技資源進(jìn)行創(chuàng)新。因此,貫徹自力更生、自主創(chuàng)新的方針,決不是盲目排外,不能把自主創(chuàng)新和國際合作兩者割裂開來。相反,無論是過去、現(xiàn)在還是將來,都要不斷地引進(jìn)國外的先進(jìn)技術(shù),通過對其不斷的消化、吸收繼而再創(chuàng)新作為增強自主創(chuàng)新能力的重要途徑,不能僅僅是“照葫蘆畫瓢”而不知其所以然。
四、結(jié)束語
航空發(fā)動機行業(yè)是關(guān)系國家安全、經(jīng)濟建設(shè)和科技發(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。世界航空發(fā)動機技術(shù)的快速發(fā)展,為我國航空動力實現(xiàn)跨越式發(fā)展提供了難得的機遇。我們應(yīng)當(dāng)認(rèn)真學(xué)習(xí)國外先進(jìn)經(jīng)驗,堅持科學(xué)發(fā)展觀,抓住機遇,不負(fù)重托,搞好戰(zhàn)略規(guī)劃,強化組織領(lǐng)導(dǎo),加大投資力度,突出重點,選準(zhǔn)目標(biāo),鍥而不舍。相信在不遠(yuǎn)的未來我們一定能研制出自己的高性能發(fā)動機,從而實現(xiàn)“高起點、大跨度”的自主創(chuàng)新發(fā)展,完成從引進(jìn)仿制到自行設(shè)計的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)變,徹底扭轉(zhuǎn)我國航空動力的被動落后局面。