新萄京娱乐app其中一项就包括当时英国非常先进

2019-11-30 01:40 来源:未知

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任正非关于轰六使用英国发动机的说法从何而来?在引进和仿制英国斯贝发动机上,付出了多少学费和代价?

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5月21日,华为公司的任正非在访谈中述说了一些与航空历史相关的内容,引发了一番争议。

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任正非生于1944年,他对于航空史的了解多源自于青壮年时代的教育和见闻,不免带有强烈的历史局限性——比如在很长时间内,国内宣传资料和教材都刻意把人类航空史上的重要成就钦定给了俄国人。

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任正非与他引发争议的讲话

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由于任正非的巨大影响,中国航空学会常任理事、原中国航空工业集团公司科技部长张聚恩教授撰文,对相关内容进行了一些澄清——比如茹科夫斯基并非飞机的发明者,F22设计也不是靠苏联六十年代早期论文指导的。

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这篇文章再次引发了舆论场的涟漪,很多人表示张教授不该纠正任的错误。遗憾的是,尽管这些人对张教授立场和动机的挖掘分析直指灵魂深处,但居然没人发现,‘轰6所用的发动机与英国人没有任何关系’的历史陈述,其实是错误,或者至少在表述上是有很大歧义的。

上世纪70年代,英国对中国出口先进技术,其中一项就包括当时英国非常先进的斯贝发动机。然而当商谈具体事务的邓小平向爽快答应项目的英国人致敬时,英国人反而表达了对中国代表团的敬意,因为,这款发动机的鼻祖居然是位中国人,他叫吴仲华。

任正非错出有因

斯贝MK202型是英国罗尔斯-罗伊斯公司在在60年代中期研制的涡扇发动机,长5025毫米,直径1093毫米,重1850千克,最大推力54.5千牛,加力推力91.1千牛,推重比5.05,最大军用耗油率0.0684千克/牛小时,最大加力耗油率0.2千克/牛小时,涵道比0.62。在当时世界上拥有先进水平,这款发动机在上世纪60年代被引进中国进行仿制,斯贝发动机被大量运用在当时美国最先进的F-4战机上。

轰6是中国在1958年引进仿制、1969年批量投产的一种中型、中程的双发动机亚声速轰炸机,其原型机是苏联的图波列夫设计局的图-16轰炸机。

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图-16使用的发动机是苏联1949年开始设计、50年代初投入批量生产的РД-3发动机系列。国内的轰6早期采用的是仿制РД-3М的涡喷8发动机,近年的轰6-K改型则装备了俄制D30KPII涡扇发动机。

吴仲华,出生于上海,原籍江苏苏州市,中国工程热物理学家。中国科学院院士,1940年毕业于西南联大后留校任教。1947年在美国麻省理工学院获博士学位。先后任美国NACA研究科学家、PIB教授。1954年回国,历任清华大学动力机械系教授兼系副主任,中国科学院动力研究室主任、研究员,力学研究所副所长等职务。他平生最大的贡献就是创立了叶轮机械三元流动理论,也叫吴氏方程,这让世界发动机研究大大向前迈进了一步。

任正非虽然错将现在轰6的发动机误认为是英国技术产品,但这一误解反而很可能正源于他早年在军队服役(1974-1983)中的见闻:

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1970年6月,172厂——即今天为中国研制运20的西飞集团,提出了轰6改装英国民用斯贝512型发动机的设想。

吴仲华之前的科学界对于叶轮机械内部的认识有偏差,当时的科学家普遍认为,采用外部流动的方法,把叶片看成一个个孤立的翼形,然后进行叠加,就可以得出发动机叶片进出口流量的问题。然而这种方法忽视了叶片之间的相互作用,吴仲华敏锐的意识到了这一点。经过严格的论证分析,将叶轮机械三维流动的基本方程的动量方程中难以计算的粘性选项代之以熵的梯度,大大简化了计算。此外他还把三维运动分解成几个合理简单的二维计算,然后进行合成,这些理论都对后来的发动机研制产生了巨大影响。

· 安装四台民用斯贝512-5w发动机的轰六,原本它将成为空军轰炸机部队的主力型号

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· 斯贝512-5w

英国人根据这个理论,研制出了斯贝发动机,并将其出售给中国。当时的中国正处在动荡时期,吴仲华院士也被下放,离开了工作岗位。时自主研发的涡扇-6发动机的研制受到严重阻挠,不得不选择对斯贝进行仿制这样一条路子。虽然遭到反对,但叶剑英,李先念顶住压力多次进行了批示,最终使得斯贝项目上马,1975年中国与英国签订合同,在西安航空发动机公司由胡子将军王震挂帅。

中国最早接触斯贝,是1970年上半年从巴基斯坦引进了4架二手的三叉戟1E客机(装备更老一些的斯贝511-5),用于装备供高级领导出行的专机师。英方对此反应迅速,由此开启了两国就飞机及航空发动机出售事宜的合作。

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轰6改装英国民用发动机的设想得到了上级的认可,并形成同年8月的第三机械工业部 发三生字155号文《关于下达轰6改型任务的通知》。

1977年开始了斯贝发动机仿制的大会战,仅仅三年之后的1979年,就造出了4台发动机,同年11月,由中英双方共同在中国完成了150小时持久试车考核。1980年2月至5月,又在英国完成了高空模拟试车、零下40摄氏度条件下的启动试车以及五大部件的循环疲劳强度试验,试验结果符合技术要求。中英双方代表签署了中国制造涡扇9发动机考核成功的文件。

该通知随后在10月得到了当时空军副司令常乾坤的同意批示,安装四台斯贝512-5w发动机的轰六I型飞机项目开始进入实际执行阶段。

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在沈阳黎明发动机制造公司、西工大、南航等十多个单位的协同下,西飞在1970年10月开始准备工作,1971年2月设计开始,73-76年进行发动机更改相关的零部件生产和各项试验,1977年11月完成总装,1978年1月完成首飞,并在8月完成主要性能试飞。

但斯贝发动机80年代以后的命运遭遇了坎坷,因为改革开放对国家主要方向向发展经济的调整的影响,大量的军工项目开始下马,原计划装备斯贝发动机的运-10和JH-7飞机也没能逃脱厄运,斯贝发动机的仿制工作也陷入了停滞,这项工作一直到90年代才得以继续进行。而到2003年秦岭发动机出现才算是真正吃透了斯贝,并且超越了斯贝。后来的太行与涡扇-15发动机,也都因为斯贝受益匪浅。

· 轰六I型三面图

吴仲华院士向外国人证明了,我们中华民族智商不输给人种,而斯贝的故事告诉我们,稳定的环境之下,在尖端工程上也不会输给任何国家。

轰六I型仅制造了一架样机,安装的4台发动机均为进口产品,就性能本身来说改善非常明显:

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航程由基本型的5760公里暴涨到8060公里,提升40%;海平面最大爬升速率从每秒18.6米提升到29.7米,提升60%;而起飞着陆性能,同样得到了明显改善。

在试飞任务结束以后,这架样机被分解用于其它用途,因此目前仅存的图像资料极为稀少。

在熟悉这一段历史后,再回顾任正非的发言,也就不难解释他为何会存在轰六发动机改用英国发动机的印象了。

当然,新的疑问随之产生:既然轰六I型的性能提升既然如此显著,为什么没有投入批量生产和装备呢?

轰六为什么不用英国发动机

在官方资料总结中,轰六I型项目的下马,被归结为三条最核心的原因:‘改装后的飞机成本增加,发动机零备件定货难以保证,外场维护工作量加大。’

但严格来说,仅有第二条原因较为符合当时真实情况,第一、第三条结论都有一些问题。

· 飞机使用成本的简单结构示意

由于斯贝512-5w初始设计的推力级别较小,因此需要4台发动机(5.17吨 x 4),才能取代2台原配的涡喷8发动机(9.31吨 x 2)。于是,便出现了发动机单价更高、且一架飞机所需数量翻倍的问题,在这个层面上说,飞机成本的确明显增大了。

但需要强调的是,苏联和英国在发动机设计研制能力上相差巨大,产品的寿命和可靠性、维护性根本不是一个等级的;特别是中国当时仿制苏联的产品,品质上又打折扣。

真要算装备的全寿命成本,秉持‘不惜一切代价’、‘集中力量办大事’思想的苏式大型复杂装备,从来都比经济性上斤斤计较的老牌资本主义产物要高得多。

· 涡喷8的原型是苏联的РД-3М发动机,图中为АМ-3

涡喷8早期寿命300小时,截止到1978年底的改进版本也只有500小时,82年后才提升到800小时。而斯贝512-5w的寿命,是5000-7000小时。一台斯贝的寿命,需要7到14台涡喷8才能抵得上,但涡喷8再便宜,也没到只有斯贝1/7甚至1/14的程度。

除了寿命周期带来的采购数量差异,还有两个问题:油耗,维护。

军用飞机的完整使用成本中,19%是油料的费用;换发后的轰6航程能力提升了40%,油耗上的效率提高是显而易见的。而在使用成本中,仅源于地面维护技术人员的开支就有13%;这还不计入发动机检测维护所需的各类设备、零部件、耗材等采购。

· 三叉戟客机

在外场维护上,斯贝512-5w发动机在国内三叉戟客机上的表现一贯良好,主要的问题是1982年后开始出现的严重烧机油问题,原因是用于润滑油腔密封的浮动封严装置设计有问题,对非正常工作状态的长期累积效应考虑不足,后来在罗罗公司改进后予以根除。

相反,涡喷8可靠性和维护性一直非常糟糕,压气机第一级转子叶片的叶尖排气边掉块、火焰筒的筒体冷却孔大量出现裂纹、涡轮第二级导向器叶片的固定螺栓频繁断裂。。。。。。这些都是长期困扰轰六、并多次让轰六停飞的问题。

高昂学费

轰六I型被放弃的真正原因,是斯贝整个引进项目严重缺乏长远而严谨的规划,带有极大的随意性。特别是,它不幸成为了特殊十年期间国家动荡及后续余波的牺牲品,从高层到航空部门内部,支持和反对斯贝的相关仿制/引进的尖锐矛盾斗争持续多年,这是一切问题的核心。

如前所述,中国最早接触到斯贝,是1970年引进的三叉戟1E客机。英国发现中国对该机型的需求后,主动联系中国商谈进一步的飞机和发动机出售事宜。

· 飞豹用的是带加力燃烧室、能够超声速飞行的军用斯贝MK202,推力性能、寿命、结构、重量等,均与民用斯贝512-5w差别巨大

1971年3月,西安和沈阳的航空发动机厂开始仿制民用斯贝,这是中国斯贝系列的开端。由于英国政府实际上对向中国出口发动机相当支持,因此很快仿制工作又变成了全套技术引进,具体的型号也从民用版的512-5w变成军用版mk202——这个型号,英国自己也是1969年才首次开始应用的最新主力发动机。

中国和英国在1975年达成了整套技术的转让移植;为此苏联人还在1976年向英国执政党递交了抗议。整个项目的合同价格5亿英镑,以黄金为折算标准(75年盎司价格161美元,现在1286美元),折合今天的人民币高达605亿,还不计算国内的配套基建费用。

·1975年的中国经济已经不堪重负,这是后来倒逼改革开放的根本原因。5亿英镑,对于普通百姓来说是完全想象不出概念的天文数字

西安航空发动机厂由此迎来了历史上最大的技术改造项目,引进了全套的工艺设备检测手段——各类合同两百余项,各种先进设备就700多台,比如来自瑞士的电加工设备,在硬件水平(组织管理和使用差太远)上直接追平七十年代的西方主流水平。

在英国、西德、瑞士、法国、意大利、奥地利等西方国家的技术支持下,斯贝MK202的国产版本涡扇9在1976年开始试制,1979年通过150小时持久试车,1980年通过英国的相关考核。按照中国和英国的协议,此时两国相关的合作工作已经可以基本顺利完成。

首批的4台样机用的是英国原材料以及部分进口外购件和附件,而正当涡扇9准备推进原材料国产化进程时,项目开始进入了漫长的严重停滞期。

在斯贝引进过程中,英国专家给出了很多非常刺耳的建议和警告。不少人将其理解为‘资本主义国家亡我之心不死’、‘看不起中国人民能力与志气的倨傲态度’,但这些警告却不幸成为现实。

· 英国F4K战机上,军用斯贝取代了J79涡喷发动机,虽然高速性能损失较大,但是起降能力、作战航程都有显著提高,总体能力改进明显

比如英方很早就警告中方,新引进发动机最好用于已有成熟飞机的改装;否则等到中国新研制的飞机到位了,时间花的太多,发动机到时已经落后了。

这个警告,一方面基于英国用斯贝改进F4战机的成功经验,另一方面基于中国当时涡扇9连一个可靠的装机对象型号都没有。

然而,在1977年9月的中国斯贝发动机试制技术会议上,对涡扇9的产能规划,达到整机每年120台、各类叶片(用于故障、事故破损的更换)400台的惊人要求。

新萄京娱乐app其中一项就包括当时英国非常先进的斯贝发动机,任正非关于轰六使用英国发动机的说法从何而来。这种空前自信到底从何而来,现在已经没有人能说得清了。不仅如此,在1980年中英会谈的时候,还有一位中国专家提出,中英应该联合研制比斯贝MK202推力高20%的改进型号,被英国专家认为完全不切实际。

而后来的事实很清楚:

由于长期缺乏装机对象,进口的斯贝MK202和试制的首批涡扇9只能在仓库里吃灰长达十几年时间,相关的国产化和研究改进工作停滞。

直到90年代飞豹项目在争议中定型并决定批产,斯贝发动机才在2000年1月7日确立研制任务和总体技术方案,步履维艰的重见天日;当时不要说增推,就连顺利完成品质稳定可靠的批量生产,都又是几年后的事了。

·70年代就试制成功的发动机,拖到21世纪才在‘飞豹’上大量装机,性能上已经明显落后

而这又应了英国专家的另一个警告:发动机设计制造的研究能力,建立在不间断的使用经验总结和分析改进基础上;一旦发动机型号被长时间闲置,相关能力就会丧失,再要恢复就需要付出极为昂贵的经济代价和多得多的额外时间。

十数年荒废的后果,是中国在90年代中期决定批量装备飞豹战机时,发现自己陷入了无发动机可用的窘境,只好再找英国批量购买已经退役的二手斯贝MK202发动机应急;并且再度进行技术引进,把英国在1980年以后的相关改进等另作项目谈判购买。

1995年7月26日,罗罗公司董事长罗宾斯等7人访问中国航空工业总公司,签署合作意向书;9月25日,飞豹在青岛参加‘八五’海军装备展示会;1996年2月5日,两架飞豹正式交付部队——当时海峡关系已经到了非常紧张的状态。

90年代二手斯贝和第二轮技术引进的详情,至今没有公开的具体资料。但在一些侧面的回忆文章中,不乏痛陈‘落后就会被欺侮’的段落。但平心而论,后来这些遭遇的问题,早在十几年前就得到过警告,甚至这种提醒和警告,根本不在英方的商业义务范围之内。

· 日本秋月驱逐舰,使用的燃气轮机就是斯贝的衍生型号SM1系列

· 斯贝SM1C燃气轮机。中国军舰长期被动力困扰,但斯贝改舰用燃气轮机在93年完成首台样机的性能鉴定以后,未有进一步发展、乃至于实际装备的消息

结语

轰六轰炸机与英国斯贝系列发动机,虽然只有一点露水姻缘,但要说没有任何关系无疑是有违史实的。

这个话题由任正非先生讲话中轰六是否用了英国发动机而起,然而,回顾斯贝发动机的引进和发展历史,思考一下这些过多的无谓学费和代价是怎么造成的,在未来如何避免这样的浪费和闹剧重演,恐怕是更有意义的事情。(作者署名:大象工会 候知健)

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