受航空产业的快速发展,中国未来几年在航空发动机领域的投入将不断加大
航空产业代表着一个国家的经济、军事和科技水平,是一个国家综合国力、国防实力的重要标志。世界航空产业发展较为成熟的国家和地区主要是美国、欧洲和俄罗斯,日本、中国、加拿大、印度等国的航空航天工业都有一定的能力和水平。
航空发动机,被誉为“工业之花”,是构成国家实力基础和军事战略的核心技术之一。发达国家在策略上对内优先发展,对外严密封锁。我国航空发动机研制任重道远,突破关键技术、走自主研制航空发动机之路是我国的必然选择。
航空发动机产业是保持大国地位的核心,是工业强国的象征。美国政府一直严格控制航空发动机技术,不仅对我国保持封锁,甚至在某些核心技术上也对其欧洲盟友实行“禁运”。航空发动机产业需要国家进行长期、稳定的扶持与投入。航空工业是典型的高技术、高投资、高风险、高附加值和国际化的工业,而航空发动机更是如此,研制周期长、耗资巨大。
发动机最关键的是压气机、燃烧室和涡轮。特别是涡轮,在工作过程中,现代喷气发动机的涡轮叶片通常要承受 1600~1800℃的高温,同时还要承受 300m/s 左右的风速,以及由此带来的巨大的空气压力,在这种极为恶劣的工作环境下可靠工作成千上万个小时。如此恶劣的工作环境远远超出一般金属材料的能力,为此需要其他特殊的材料。这就是定向凝固高温合金、单晶、金属间化合物、金属基复合材料和陶瓷基复合材料,如碳化硅纤维增强的陶瓷基复合材料,使用温度可达 1500℃,远远超过超合金涡轮叶片的使用温度(1100℃)。
目前中国在航空发动机的材料应用方面与国外的差距非常大,以至于中国民用的发动机全部依赖进口。军用发动机的材料应用也不甚理想,发动机的平均无故障时间,平均大修时间、平均寿命等关键指标与国外仍有较大差距。
航空发动机零部件制造过程一直是新技术、新工艺应用的重点领域,同时也是对技术更新有迫切要求的行业。航空发动机零部件数字化制造技术涉及 CAD/CAM 技术、数控设备、产品数据管理、信息集成等诸多技术内容,其核心是产品数据的数字化表达、存储和交换,基本平台是计算机网络、数字化设备,基本方式是协同、并行和集成。数字化工艺设计、数控加工技术、虚拟制造技术、智能控制技术以及企业资源数据管理技术等构成了产品研制协同设计制造过程中的基础支撑技术。
近年来,CAD/CAM/CAE 技术、高性能数控机床及控制系统应用的不断深入,推动了航空发动机产品数字化制造技术的发展,从根本上改变了传统的工艺设计和制造模式,数字化制造已经成为提高航空发动机制造企业制造能力和研制能力的重要手段之一。
航空发动机方面,中国在航空发动机关键技术方面仍受制于美、俄、法、德等西方国家。波音公司预测,未来20年内,中国可能需要购买6810架新飞机,总价值达1.025万亿美元,这就需要发动机20000余台。同时,中国军方的大型飞机可能也会需要500-1000台发动机。市场需求巨大,同时,民用飞机发动机的研发具有重大军事影响,因此,中国未来几年在航空发动机领域的投入将不断加大。
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