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中國軍機發動機,真相比任正非說的更殘酷|大象公會

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任正非關于轟六使用英國發動機的說法從何而來?在引進和仿制英國斯貝發動機上,付出了多少學費和代價?


文|候知健


5月21日,華為公司的任正非在訪談中述說了一些與航空歷史相關的內容,引發了一番爭議。


任正非生于1944年,他對于航空史的了解多源自于青壯年時代的教育和見聞,不免帶有強烈的歷史局限性——比如在很長時間內,國內宣傳資料和教材都刻意把人類航空史上的重要成就欽定給了俄國人。


· 任正非與他引發爭議的講話


由于任正非的巨大影響,中國航空學會常任理事、原中國航空工業集團公司科技部長張聚恩教授撰文,對相關內容進行了一些澄清——比如茹科夫斯基并非飛機的發明者,F22設計也不是靠蘇聯六十年代早期論文指導的。


這篇文章再次引發了輿論場的漣漪,很多人表示張教授不該糾正任的錯誤。遺憾的是,盡管這些人對張教授立場和動機的挖掘分析直指靈魂深處,但居然沒人發現,「轟6所用的發動機與英國人沒有任何關系」的歷史陳述,其實是錯誤,或者至少在表述上是有很大歧義的。


任正非錯出有因


轟6是中國在1958年引進仿制、1969年批量投產的一種中型、中程的雙發動機亞聲速轟炸機,其原型機是蘇聯的圖波列夫設計局的圖-16轟炸機。



圖-16使用的發動機是蘇聯1949年開始設計、50年代初投入批量生產的РД-3發動機系列。國內的轟6早期采用的是仿制РД-3М的渦噴8發動機,近年的轟6-K改型則裝備了俄制D30KPII渦扇發動機。


任正非雖然錯將現在轟6的發動機誤認為是英國技術產品,但這一誤解反而很可能正源于他早年在軍隊服役(1974-1983)中的見聞:


1970年6月,172廠——即今天為中國研制運20的西飛集團,提出了轟6改裝英國民用斯貝512型發動機的設想。


· 安裝四臺民用斯貝512-5w發動機的轟六,原本它將成為空軍轟炸機部隊的主力型號


· 斯貝512-5w


中國最早接觸斯貝,是1970年上半年從巴基斯坦引進了4架二手的三叉戟1E客機(裝備更老一些的斯貝511-5),用于裝備供高級領導出行的專機師。英方對此反應迅速,由此開啟了兩國就飛機及航空發動機出售事宜的合作。


轟6改裝英國民用發動機的設想得到了上級的認可,并形成同年8月的第三機械工業部 發(70)三生字155號文《關于下達轟6改型任務的通知》。


該通知隨后在10月得到了當時空軍副司令常乾坤的同意批示,安裝四臺斯貝512-5w發動機的轟六I型飛機項目開始進入實際執行階段。


在沈陽黎明發動機制造公司、西工大、南航等十多個單位的協同下,西飛在1970年10月開始準備工作,1971年2月設計開始,73-76年進行發動機更改相關的零部件生產和各項試驗,1977年11月完成總裝,1978年1月完成首飛,并在8月完成主要性能試飛。


· 轟六I型三面圖


轟六I型僅制造了一架樣機,安裝的4臺發動機均為進口產品,就性能本身來說改善非常明顯:


航程由基本型的5760公里暴漲到8060公里,提升40%;海平面最大爬升速率從每秒18.6米提升到29.7米,提升60%;而起飛著陸性能,同樣得到了明顯改善。


在試飛任務結束以后,這架樣機被分解用于其它用途,因此目前僅存的圖像資料極為稀少。


在熟悉這一段歷史后,再回顧任正非的發言,也就不難解釋他為何會存在轟六發動機改用英國發動機的印象了。


當然,新的疑問隨之產生:既然轟六I型的性能提升既然如此顯著,為什么沒有投入批量生產和裝備呢?


轟六為什么不用英國發動機


在官方資料總結中,轟六I型項目的下馬,被歸結為三條最核心的原因:「改裝后的飛機成本增加,發動機零備件定貨難以保證,外場維護工作量加大。」


但嚴格來說,僅有第二條原因較為符合當時真實情況,第一、第三條結論都有一些問題。


· 飛機使用成本的簡單結構示意


由于斯貝512-5w初始設計的推力級別較小,因此需要4臺發動機(5.17噸 x 4),才能取代2臺原配的渦噴8發動機(9.31噸 x 2)。于是,便出現了發動機單價更高、且一架飛機所需數量翻倍的問題,在這個層面上說,飛機成本的確明顯增大了。


但需要強調的是,蘇聯和英國在發動機設計研制能力上相差巨大,產品的壽命和可靠性、維護性根本不是一個等級的;特別是中國當時仿制蘇聯的產品,品質上又打折扣。


真要算裝備的全壽命成本,秉持「不惜一切代價」、「集中力量辦大事」思想的蘇式大型復雜裝備,從來都比經濟性上斤斤計較的老牌資本主義產物要高得多。


· 渦噴8的原型是蘇聯的РД-3М發動機,圖中為АМ-3 (РД-3)


渦噴8早期壽命300小時,截止到1978年底的改進版本也只有500小時,82年后才提升到800小時。而斯貝512-5w的壽命,是5000-7000小時。一臺斯貝的壽命,需要7到14臺渦噴8才能抵得上,但渦噴8再便宜,也沒到只有斯貝1/7甚至1/14的程度。


除了壽命周期帶來的采購數量差異,還有兩個問題:油耗,維護。


軍用飛機的完整使用成本中,19%是油料的費用;換發后的轟6航程能力提升了40%,油耗上的效率提高是顯而易見的。而在使用成本中,僅源于地面維護技術人員的開支就有13%;這還不計入發動機檢測維護所需的各類設備、零部件、耗材等采購。


· 三叉戟客機


在外場維護上,斯貝512-5w發動機在國內三叉戟客機上的表現一貫良好,主要的問題是1982年后開始出現的嚴重燒機油問題,原因是用于潤滑油腔密封的浮動封嚴裝置設計有問題,對非正常工作狀態的長期累積效應考慮不足,后來在羅羅公司改進后予以根除。


相反,渦噴8可靠性和維護性一直非常糟糕,壓氣機第一級轉子葉片的葉尖排氣邊掉塊、火焰筒的筒體冷卻孔大量出現裂紋、渦輪第二級導向器葉片的固定螺栓頻繁斷裂......這些都是長期困擾轟六、并多次讓轟六停飛的問題。

 

高昂學費


轟六I型被放棄的真正原因,是斯貝整個引進項目嚴重缺乏長遠而嚴謹的規劃,帶有極大的隨意性。特別是,它不幸成為了特殊十年期間國家動蕩及后續余波的犧牲品,從高層到航空部門內部,支持和反對斯貝的相關仿制/引進的尖銳矛盾斗爭持續多年,這是一切問題的核心。


如前所述,中國最早接觸到斯貝,是1970年引進的三叉戟1E客機。英國發現中國對該機型的需求后,主動聯系中國商談進一步的飛機和發動機出售事宜。


· 飛豹用的是帶加力燃燒室、能夠超聲速飛行的軍用斯貝MK202,推力性能、壽命、結構、重量等,均與民用斯貝512-5w差別巨大


1971年3月,西安和沈陽的航空發動機廠開始仿制民用斯貝,這是中國斯貝系列的開端。由于英國政府實際上對向中國出口發動機相當支持,因此很快仿制工作又變成了全套技術引進,具體的型號也從民用版的512-5w變成軍用版mk202——這個型號,英國自己也是1969年才首次開始應用的最新主力發動機。


中國和英國在1975年達成了整套技術的轉讓移植;為此蘇聯人還在1976年向英國執政黨遞交了抗議。整個項目的合同價格5億英鎊,以黃金為折算標準(75年盎司價格161美元,現在1286美元),折合今天的人民幣高達605億,還不計算國內的配套基建費用。


· 1975年的中國經濟已經不堪重負,這是后來倒逼改革開放的根本原因。5億英鎊,對于普通百姓來說是完全想象不出概念的天文數字


西安航空發動機廠由此迎來了歷史上最大的技術改造項目,引進了全套的工藝設備檢測手段——各類合同兩百余項,各種先進設備就700多臺,比如來自瑞士的電加工設備,在硬件水平(組織管理和使用差太遠)上直接追平七十年代的西方主流水平。


在英國、西德、瑞士、法國、意大利、奧地利等西方國家的技術支持下,斯貝MK202的國產版本渦扇9在1976年開始試制,1979年通過150小時持久試車,1980年通過英國的相關考核。按照中國和英國的協議,此時兩國相關的合作工作已經可以基本順利完成。


首批的4臺樣機用的是英國原材料以及部分進口外購件和附件,而正當渦扇9準備推進原材料國產化進程時,項目開始進入了漫長的嚴重停滯期。


在斯貝引進過程中,英國專家給出了很多非常刺耳的建議和警告。不少人將其理解為「資本主義國家亡我之心不死」、「看不起中國人民能力與志氣的倨傲態度」,但這些警告卻不幸成為現實。


· 英國F4K戰機上,軍用斯貝取代了J79渦噴發動機,雖然高速性能損失較大,但是起降能力、作戰航程都有顯著提高,總體能力改進明顯


比如英方很早就警告中方,新引進發動機最好用于已有成熟飛機的改裝;否則等到中國新研制的飛機到位了,時間花的太多,發動機到時已經落后了。

 

這個警告,一方面基于英國用斯貝改進F4戰機的成功經驗,另一方面基于中國當時渦扇9連一個可靠的裝機對象型號都沒有。


然而,在1977年9月的中國斯貝發動機試制技術會議上,對渦扇9的產能規劃,達到整機每年120臺、各類葉片(用于故障、事故破損的更換)400臺的驚人要求。


這種空前自信到底從何而來,現在已經沒有人能說得清了。不僅如此,在1980年中英會談的時候,還有一位中國專家提出,中英應該聯合研制比斯貝MK202推力高20%的改進型號,被英國專家認為完全不切實際。


而后來的事實很清楚:


由于長期缺乏裝機對象,進口的斯貝MK202和試制的首批渦扇9只能在倉庫里吃灰長達十幾年時間,相關的國產化和研究改進工作停滯。


直到90年代飛豹項目在爭議中定型并決定批產,斯貝發動機才在2000年1月7日確立研制任務和總體技術方案,步履維艱的重見天日;當時不要說增推,就連順利完成品質穩定可靠的批量生產,都又是幾年后的事了。


· 70年代就試制成功的發動機,拖到21世紀才在「飛豹」上大量裝機,性能上已經明顯落后


而這又應了英國專家的另一個警告:發動機設計制造的研究能力,建立在不間斷的使用經驗總結和分析改進基礎上;一旦發動機型號被長時間閑置,相關能力就會喪失,再要恢復就需要付出極為昂貴的經濟代價和多得多的額外時間。


十數年荒廢的后果,是中國在90年代中期決定批量裝備飛豹戰機時,發現自己陷入了無發動機可用的窘境,只好再找英國批量購買已經退役的二手斯貝MK202發動機應急;并且再度進行技術引進,把英國在1980年以后的相關改進等另作項目談判購買。


1995年7月26日,羅羅公司董事長羅賓斯等7人訪問中國航空工業總公司,簽署合作意向書;9月25日,飛豹在青島參加「八五(計劃)」海軍裝備展示會;1996年2月5日,兩架飛豹正式交付部隊——當時海峽關系已經到了非常緊張的狀態。


90年代二手斯貝和第二輪技術引進的詳情,至今沒有公開的具體資料。但在一些側面的回憶文章中,不乏痛陳「落后就會被欺侮」的段落。但平心而論,后來這些遭遇的問題,早在十幾年前就得到過警告,甚至這種提醒和警告,根本不在英方的商業義務范圍之內。


· 日本秋月驅逐艦,使用的燃氣輪機就是斯貝的衍生型號SM1系列


· 斯貝SM1C燃氣輪機。中國軍艦長期被動力困擾,但斯貝改艦用燃氣輪機在93年完成首臺樣機的性能鑒定以后,未有進一步發展、乃至于實際裝備的消息


結語


轟六轟炸機與英國斯貝系列發動機,雖然只有一點露水姻緣,但要說沒有任何關系無疑是有違史實的。


這個話題由任正非先生講話中轟六是否用了英國發動機而起,然而,回顧斯貝發動機的引進和發展歷史,思考一下這些過多的無謂學費和代價是怎么造成的,在未來如何避免這樣的浪費和鬧劇重演,恐怕是更有意義的事情。



參考資料:

1. 方昌德《世界航空發動機手冊》

2. 陳光《航空發動機結構設計分析》

3. 王漢功《裝備全系統全壽命管理》

4. 中國航空工業史編修辦公室《中國航空工業大事記》

5. 段子俊《當代中國的航空工業》

6. 張世錚《斯貝燃氣輪機艦用改型的概念、途徑和性能》

7. 華潤熙《鬼怪「斯貝」引進親歷記》

8. 黃文江《對1975年中英「斯貝202」發動機專利合同及其時代意義的解讀》

9. 王智忠《斯貝MK202渦輪風扇發動機及其系統的性能研究》

10. 顧誦芬《我的飛機設計生涯》

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