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6月21日下午，由科技日报社主办的“是什么卡了我们的脖子• 亟待攻克的核心技术” 科学传播沙龙在中国科技会堂召开。国家“千人计划”特聘专家、天骄航空创新研究院常务副院长王光秋做了主题演讲。他重点介绍了航空发动机产业的特点及发展趋势，并对大家关心的卡脖子的关键技术进行了阐释。全文如下： 我在欧洲罗尔斯·罗伊斯公司工作了20多年，在国内商飞工作了五年，对航空领域了解比较多。今天演讲的主要分三个方面：第一是航空发动机的产业特点；第二是技术现状和发展趋势；第三是卡脖子。在最后这一部分，我将以欧盟和美国在航空发动机领域对中国出口的限制，来说明哪些领域我们还比较欠缺。 航空发动机产业的特点 航空领域的特点很简单——安全性第一。高投入、高风险、高科技，最后一点也很重要，长周期、慢回报。简单说，光有钱搞不出发动机，还需要一定条件，需要时间。但是最重要的还是安全性。
例如，空客A380用的罗罗公司的遄达900发动机。有一次我正在新加坡出差，在新加坡起飞的这个飞机就发生了事故，盘旋了近2个多小时后才着陆。由于发动机的失效，中压涡轮叶片飞出，在机翼上打了一个洞，机翼上导线也打断了，导致另一侧的发动机无法控制。好在飞行员能力很强，安全着陆，没有造成任何人伤亡，但是事故还是很严重的。 后来发现，事故的原因其实很简单：发动机设计、制造都没有问题。问题出在一个轴承支座上几公分大的喷油嘴上。这是一个机油的喷油嘴，由于在加工时车刀走得不均匀，飞行了8000小时出现了疲劳断裂。最终导致漏油并在轴承腔发生燃烧，造成事故。 高科技意味着高风险。在罗罗公司发动机研制投资回报图中，能看到水平线下面的发动机都是赔钱的，研发费用有的花10亿，有的花30亿美元，这些研发费用要卖发动机才能挣回来，如果要走到上面才说明开始盈利，一般来说10-15年很正常。一个中等的发动机，大概得卖2000台才能收回研制成本，所以说在航空发动机领域必须有耐心，有耐性。 一般的风投恐怕不会投资这个领域，因为10-15年才能开始盈利，而且还是在一切顺利的情况，有些机型则很难盈利。就拿波音787来说，正常情况下卖400-600架飞机能到达收支平衡。尽管787这个项目很成功，卖了1000多架飞机，但由于延误多次，很可能需要1300—1400架才能达到收支平衡。而空客A380仅卖了240架，就很难盈利。发动机这个行业一旦进入大量服役以后，维修和卖配件是利润很高的产业。 技术现状和发展趋势 航空发动机的技术挑战，在役的典型是737、320，中国也搞了919，新一代的787，A350，商飞在搞CR929，也是同类的和这些相竞争的。在未来新产品的方案方面，波音也有一些介绍，如翼身融合飞机（BWB）。我们下一代有可能开始专注超音速发动机，匹配超音速飞机。
发动机的基本结构，这个是传统结构，传统结构是两轴、三轴的，和汽车类似。宝马、奔驰汽车都是后轴驱动，奥迪是前轴驱动，各有特色。而罗罗生产的大型发动机都是三个轴，GE和普惠是两轴。这两年航空发动机有技术革命，普惠公司发明了一种齿轮发动机，成功用于现在的A320NEO，还有俄罗斯的干线飞机，MC21，还有日本的支线飞机，把低压去掉安了一个齿轮，这是革命性的。现在最先进的民用发动机，787是典型的在役代表，GEnx和Trent1000，比这个更好的是GE9X，这个没有服役，TrentXWB已经服役了，这是民机领域绝对第一的。 举一个例子，3D打印在航空里真正应用的很少，GEnx发动机喷油嘴是3D打印的。结合中国的情况，3D打印技术，国内高校和私营企业、国营企业，估计几千家在搞，非常多。我认为，只有真正把3D打印的成果用到飞机上、航天器上才算是成功的。 还有复合材料我国也搞得很多，私营企业碳纤维、树脂的工厂得有四五十家。我们的产能在世界上数一数二，但是我们自己生产的复材在航空领域用了多少？数量和产能差距非常大。而GE9X和GEnx都已经用复材的风扇了。 再讲一下齿轮传动，齿轮传动是了不起的突破，国内我们也在学习，这可以说是航空发动机的革命性的一项技术，进一步降低了耗油率，降低了噪音。当然技术不是一蹴而就的，普惠公司从1980年开始，搞30年才成熟，解决散热的问题。尽管A320用齿轮传动有点小问题，但是不能抹杀普惠公司做出的革命性贡献。 下面来说说在军用航空领域，我们面临的挑战。民用领域我们看得很清楚，军用领域欧盟咄咄逼人，这方面的资料非常少。但是我们可以回顾一下背景，SR-71动力系统是普惠公司1958年生产的，1958年到现在60多年了，这个发动机用在SR-71黑鸟侦察机上。飞行高度达到30000米，最大速度可以达到3.5倍音速。它飞到2万米高空时，我们根本追不上，导弹也够不着，1958年就出来了。 这种飞机采用的是涡轮冲压组合发动机，它是涡轮(涡喷、涡扇)和冲压两种发动机组合工作的推进装置，两种发动机共用进气道和尾喷管。2倍半以上音速时有一个阀门打开，涡轮发动机就变成冲压发动机，速度达到音速3倍。现在国内外都在搞的涡轮冲压组合发动机，1958年美国已经做了，并且已经普遍应用了。
在这个基础上，美国有两种主力战斗机——F22和F35，F22是重型的战斗机，当时有两种备选发动机，一是F119，二是F120，F119是传统发动机，普惠公司的，F120是GE公司的。我们航空发动机目标是让飞机飞得远，飞得快，也就是航程长，速度要快，这个思想和刚才一样。低速是涡扇发动机，高速是涡喷发动机，两者合一。这样在没有任务的时候，巡航就用涡扇发动机，飞的距离长。如果有任务，需要超音速飞行，就用涡喷发动机。 美国觉得F120的技术风险过高，最终选了F119。但是美国国防部很聪明，继续资助GE公司在这个领域研究，所以又开发了下一个更先进的ADVENT技术，它能让飞机油耗和机动性根据不同的任务要求得到充分的发挥。 与此相关的资料非常少。我们认为，这个资料还是五六年前的，现在美国已经非常成熟了，美国有一些计划，F35和F22换发动机会要新一代的自适用循环发动机，这是战斗力领域的又一次革命。 过去美国洛马公司搞了SR-71，现在搞了SR-72，双模态超燃冲压，高速下还能点火，就是在超音速以内用的，甚至马赫数1.5倍，用高速涡轮燃气发动机。1.5-3倍用亚燃发动机，3-6倍用超燃冲压发动机，马赫数6以内的所有性能都能具备。这种察打一体的战斗力，美国第一期要无人，以后要有人，这个非常可怕，它可以飞几千公里，速度是3-6的音速倍数，我们一般导弹可能都追不上。当然这方面资料也非常少。 欧美管制的卡脖子技术 下面说一下欧盟出口管制的卡脖子技术，这也是公开资料。过去北约组织有一个出口管控，1996年以来实施了有41个国家以欧盟为主导的瓦森纳协议。这里有个相对过去来说的一些放松，北约组织是50年代成立的，对中国封锁了已经有六七十年了，理论上讲管制要松一些。但是至今管制还是很严，列的清单基本上差不多。 一台发动机从控制系统，软件、硬件，整机可以给你；软件、原程序里面的相互关系不给你；风扇、复合材料、碳纤维、T800以上的不许给你；高性能树脂不许给你；制造、加工技术不能给你；发动机实时监测，模拟到哪去了，工作技术如何，这些也不许对中国出口。此外，发动机的高空实验台也是封锁的，金属基复合材料，用在涡轮高温部件上都不给。在整个发动机性能上，要求涡轮温度不能超过1650K，现在我们搞的发动机都是1800以上，所以给我们温度降这么低，在这个温度以下引入的技术没什么大用，他们都有很具体的限制。而且所有的工艺、制造，包括蜡模、陶瓷芯都不许出口。 罗罗公司开发的新技术，风扇、涡轮盘、粉末盘，凡是它搞的基本上都对我们限制，这个限制的力度非常大。
我再说一个卡脖子的问题，在航空发动机这个领域，因为处处都是卡脖子，已经卡了四五十年了，所以今天这个卡脖子现象就不那么明显了。北约组织就卡你，中国的路是走自主研发道路，军用产品，各个领域都比它落后，已经没有什么依赖它的，是完全走自己的路。在民用发动机领域，我们的ARJ飞机用的是美国GE的发动机，919用的是GE和法国公司的合资公司做的，在民用发动机我们目前只能依赖他们。 我总结一下。 第一，航空发动机产业是高投入、高风险，但是安全性第一。第二，在航空领域里不光有资金，还要有技术积累，像罗罗、GE公司都是一百多年的老公司，而且还不断有一些技术问题。第三，航空发动机领域的技术发展日新月异，很多技术我们没想到，人家把产品拿出来了，我们感到非常惊讶。第四，也就是说我们现在在航空发动机领域的研究论文很多，科研成果很多，在应用转换上，用我们自己发动机飞的报道并不多。
这张图很有意思。图中这个英国人在1936年发明了喷气式发动机。当然，也有人说是德国人发明的，但是现在公认的是德国人和英国人独立发明的。他有一句话非常有名——发明、创造没什么了不起，真正了不起的是把发明、创造付诸于产品。 我个人感觉，报道不报道、报道多少科研进行时，或科研工作完成时都不重要，关键是你做没做出来一个真正应用的产品，只有一个广泛应用的产品才能证明你成功。谢谢大家！ （以上文字根据现场速记整理，最终版未经本人核实）
来源：科技日报
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