為什么有人認為中國造不出世界主流水平的發動機?中國與世界一流水平還有多少差距?

制造一流的航空發動機需要在“材料和設計”上分別達到一流的水準,目前來看,我國航空發動機要達到世界一流水平,還需要在設計和材料上都有突破才行 。我國航空發動機技術與國際一流水平還有十多年的差距,畢竟F22戰斗機安裝的F119發動機是在2005年就裝機使用的,而國產渦扇-15如今還沒有裝備殲20 。


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現階段,我國國產最先進的航空發動機就是殲20和殲10C使用的“渦扇-10改,至于是渦扇-10C,還是渦扇-10D也未知,只不過其加力推力最起碼與原來用的的AL-31F99M1相當,甚至達到14噸級別也是有可能的” 。渦扇-10的核心機是在民用CFM-56得基礎上改進而來的,經過十數年的發展已經成為國產殲11B,殲16,殲10C,殲20等戰機的動力源泉 。


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先來看與航空發動機推力息息相關的渦輪葉片的材料 。

高壓渦輪工作葉片的材料先后經歷了“變形高溫合金,精密鑄造合金,定向凝固合金,單晶合金與金屬間化物”這4個發展階段 。被如今航空發動機普遍使用的就是“單晶耐高溫合金與金屬間化物”,而變形高溫合金與精密鑄造合金以及定向凝固合金在以前的航空發動機上應用極為廣泛,只不過其耐高溫性能,抗蠕變性能,壽命比不過單晶耐高溫合金,所以慢慢就被淘汰了 。


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國內單晶耐高溫合金的發展 。我國單晶耐高溫合金已經發展了3代,第一代單晶耐高溫合金是DD403,對標美國CMSX-2和Pwa1480以及ReneN4,其工作溫度在1040攝氏度以下 。第二代單晶耐高溫合金是DD406,對標美國CMSX-4和Pwa1484以及ReneN5,其工作溫度在1070攝氏度以下 。而在1100攝氏度高溫的環境下持續旋轉100個小時,強度可以保持148兆帕不變 。第三代單晶耐高溫合金就是DD409了,主要對標美國CMSX-10 。其工作溫度1100攝氏度以下,不過其在1100攝氏度和140兆帕環境下的持續壽命為226小時 。


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國產高壓渦輪工作葉片除了單晶耐高溫合金之外,還有金屬間化物 。像IC6,IC6A,IC10 。其中IC6在1100攝氏度和100兆帕環境下的持續壽命為100小時,IC10的工作溫度是在1150攝氏度以下 。而材料在某個環境下的持續壽命的大意是“在特定的環境下,航空發動機持續工作的時間在哪個時間以內的話,其強度是不會變化的,就拿DD409來說吧,其在1100攝氏度,140兆帕的環境下持續工作226小時而不會變形,超過這個時間就難說了,畢竟戰斗機也不會一直飛行226個小時吧,最多飛行10個小時就可以了” 。


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可以說,在前三代航空發動機高壓渦輪工作葉片的材料上,我國與世界先進水平并沒有什么差距 。不過日本在后面的單晶耐高溫合金材料上已經拿出實物了,第4代的是TMS-138,第5代的是TMS-162,第6代的是TMS-238,不過以上的只是在實驗室里面,還未量化 。而我國后面的單晶耐高溫合金材料不知道發展到第幾代了 。


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除了高壓渦輪工作葉片之外,渦輪盤使用的材料也很重要 。現如今航空發動機的渦輪盤所用的材料就是粉末高溫合金,該合金先后經歷了3個發展階段 。知道上世紀九十年代才發展成熟,并被大規模應用 。


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制造粉末合金渦輪盤坯件的方式主要有“變形工藝,粉末冶金工藝,噴射成型工藝”這3種 。而將坯件制程渦輪盤成品的工藝有“等溫超塑性鍛造,接近等溫變形鍛造,熱等靜壓成型”這3種方法 。我國航空發動機的渦輪盤在2013年之間采用“熱等靜壓+包套鍛模”方式制造的,在2013年突破熱擠壓技術之后,應該采用了此種技術進行制造的 。所以說,從渦輪盤的材料以及所用制造工藝來看,我國的技術也不比世界先進水平落后多少 。


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綜合來看,我國在航空發動機高壓渦輪葉片的材料上是不落后國際先進水平的 。這些材料與航空發動機的壽命,大修時間,推力都有關系 。另外,就是萬年的軸承了,國內軸承的性能與國際先進水平也有差距,而在航空發動機這樣開始工作就是要旋轉的,就更離不開高性能的軸承了 。制造高性能的軸承就需要軸承鋼了,目前的高性能的軸承鋼還是被國外壟斷著 。


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航空發動機的設計問題 。關于設計這個問題是仁者見仁,智者見智的 。怎么設計才能讓發動機的壽命更長,減少發動機的震動,也是個極為重要的問題 。比如航空發動機設計中最常用的錯頻減震方法,每個發動機的葉片都不盡相同,這樣一來就減少了發動機的震動 。不過除了設計之外,還有裝配問題,裝配的質量也會影響發動機性能的發揮 。


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其實,說白了我國航空發動機還是經驗太少了,像美蘇等航發強國已經制造了十多種航空發動機,從中積累了豐富的經驗,也可以少走很多彎路 。而我國一切都要從頭開始,總要一步一步來,科學發展也不可能是一蹴而就的 。只有積累了豐富的經驗,才能厚積而薄發 。


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總而言之渦扇-10系列航空發動機已經成為我國海空軍戰斗機主要動力,接下來的就是靜待四代大推渦扇-15,和四代中推渦扇-19的問世吧,也只有這兩型發動機裝機使用之后,我國航空發動機技術才可以趕上俄羅斯的水平,進一步拉進與美國的差距 。

其他網友觀點

問題描述自相矛盾·一流水平的發動機是什么水平呢?

問題描述:

中國發動機與世界一流水平有多少差距,為什么有人認為中國造不出高水平發動機?

類似的問題是不勝枚舉,似乎仍舊有大部分人認為國產發動機的水平不夠高,不夠世界“一流標準” 。

然而究竟什么是「1/2/3流」怕是沒有多少人能給出標準答案,其定論的參考無非是西方車企生產的發動機就是一流,但要求其從技術層面分析怕是連個屁都放不出來;因為會這樣草率定論的大都不是內燃機與電機研發領域的從業人員,360行行行都敢于來評車,這是為什么呢?


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原因為99.99%的汽車用戶都不懂車,其中有“西方至上”洋奴情節的人又不在少數,于是這種一味地吹捧西方汽車工業的論調總會被認可 。這點可以從兩個比較有代表性的“零件”的評價上得到印證,會是哪兩個呢?

圓珠筆芯軸承

曾經很多公知拿圓珠筆芯的生產能力作為噱頭而詆毀中國的工業,要知道國內年產圓珠筆達到400億支左右,但是這些圓珠都要依賴進口,是不是技術很落后呢?殊不知以瑞士和德國為主的圓珠出口國,即使壟斷了國內圓珠筆市場的圓珠,利潤也不過是八位數……這是個不值一爭的市場 。


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然而因此類說法嚴重破壞了中國制造的形象,于是「TISCO·太鋼集團」很無奈的借道了筆芯圓珠的政治任務;然而太鋼沒有那么小的熔爐,最終只能以“一爐60噸”的標準燒出了足夠全球使用幾年的圓珠 。

結果造成了瑞士等圓柱生產商跑來告了太鋼……說句難聽的,很多東西選擇進口只是因為廉價,就像太鋼一樣是嫌棄筆芯圓珠市場體量太小而看不上眼罷了;如果真有剛需的話,一般三五十人的小微型企業即可滿足,但運營成本綜合市場空間還不如進口倒個手劃算,有國外的廉價成品可選還有什么必要選擇自己生產呢?


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「軸承」是汽車的核心零部件之一,似乎在這一方面很多人也是認為中國制造水平不行;因為有些測試是拿進口的軸承和國產的軸承,在固定好后用手扒拉一些比“轉速” 。且不論這種測試有沒有什么參考價值,很多測試使用的軸承就有問題——挑出進口100元的軸承對于國產一二十元的軸承,這樣的測試屢見不鮮,用四個字來評價這些人那就是“其心可誅” 。

曾經與有些車企和車企供應商探討過這樣的問題,當然專業人員是不屑于解釋這種問題的;不過出于無奈也有將相同價格的國產軸承與進口軸承進行對比的案例,在價格相當的前提下國產軸承不論“轉速”還是穩定性都要一定程度領先于進口軸承——解析國產發動機是否屬于一流水平,前提是車輛價值對等的測試 。


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內燃機

不能否認歐美能生產出優秀的大排量且有很多氣缸的發動機,比如V6/8,V/W12等等 。這些發動機是很多人崇拜外國品牌汽車的核心因素,認為能夠打造這種高標準發動機的企業技術一定更先進;然而真正用這些優秀發動機的車是很少的,可以說≤50萬區間內的車輛基本都與這些機器沒有關系 。

那么哪些駕駛著直列3/4缸,用著動力閹割版本的低功率發動機,用著工業垃圾一樣的干式雙離合,或者是將低端的無級變速器用于中端車的汽車用戶……哪來的優越感呢?這些所謂的“世界一流品牌”的汽車的品牌在其本土市場也許算一流,在這些品牌中的具體車型怕是大多都是洋垃圾 。


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參考機型:

1、德系汽車是被吹捧到神壇的車系,大眾奧迪兩大品牌的發動機燒機油多少年呢?更新后的所以新款機型貌似因正常磨損出現燒機油的里程節點還是比較早 。寶馬汽車低功率2.0T的水平可以低至120kw/250N·m的標準,這就是個二百五的數據,能認可這種排量與性能標準的2.0T發動機可以說是連常識都沒有 。剩下的高功率190kw/400N·m的機型燒機油問題極其嚴重,這就是世界一流水平嗎?

奔馳汽車的發動機燒機油與滲機油的問題也比較常見,如果說這就是一流水平的話,國產2.0T發動機倒是超越一流了 。


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2、日系汽車不值得討論,技術落后的NA機型扭矩差功率低,這種機器在渦輪增壓機面前已經一無是處,除非用于入門級的價格低廉的代步汽車;不過日系車企卻將這些落后的機型用于中端車,顯然這些車輛只是單純的價格高的三流車 。

而剩下的少數使用渦輪增壓發動機的品牌,在質量方面是不是普遍有通病呢?很多人認為日系汽車效率高就是因為技術水平高,殊不知海外市場日系汽車的風靡只是因為廉價,韓系車也是相同 。


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3、美系汽車是目前西方與西化國家中內燃機積水水平最高的存在,這點是不能否認的事實;優秀的機型有很多大排量的選項,不過還是拿2.0T來對比吧,畢竟中高端車都在使用這個排量了 。

LTG-191kw/400N·m(3000~4000rpm)LSY-174kw/350N·m(1500~4000rpm)

第一臺是普通奧托循環的高性能機,動力強勁但增壓器比較保守,介入轉速早但達到最強增壓標準的轉速過晚;這種設計能夠讓加速感更像自然吸氣發動機,但最大扭矩更早的出現同樣能實現平順加速 。因為在扭矩不變的前提下,依靠拉升轉速同樣可以提升功率以實現平順加速 。

所以曾經一流的LTG發動機被LSY替代,這臺機器還有類似于米勒循環和智能變缸的節油技術,只是功率扭矩都不算很搶眼了 。那么與這些發動機對比,國產發動機的水平如何呢?


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4、國產發動機一線水平的機型可以參考以下四臺,其中還有一臺是小排量的米勒循環發動機 。

廣汽4B20J1-185kw/390N·m(1750~4000rpm)長城E20CB-167kw/387N·m(1800~3600rpm)上汽π雙渦輪機·160kw/480N·m(柴油)比亞迪驍云1.5T-136kw/288N·m(1500~3700rpm)

前兩臺機器在質量方面的表現水平很高,尤其是EC20B/E20CB(同款不同系列)的2.0T發動機已經經過多年考驗,貌似也沒有出現燒機油、滲機油、機油乳化與增多的問題,這些問題不正是“一流外國品牌汽車”的常見問題嘛 。


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在柴油發動機領域參考“鈴系”的3.0T,差的標準是功率扭矩不足90kw/290N·m,高的標準也不過是120kw /430N·m的極限;低端機連動力公認會很差的米勒循環國產1.5T都不如,有趣的是合資與進口汽車的1.5T汽油動力選項中,即使讓它一步——讓其用奧托循環對比也基本找不到會比這臺機器動力強的選項,怎么解釋呢?這就是一流水平 。


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總結

內燃機實際沒有什么討論的意義了,國產發動機已經足夠優秀;至于≥3.0T的V型或直列發動機并不是沒有生產能力,很多車企都有這種儲備技術,實際也觀摩過 。但是幾乎沒有一線車企會量產這種發動機,原因正是因為很多人都認為國產汽車不應該很貴,只有“外國造”才應該是高端的奢侈品 。

究其心態是曾經的“大清”階段錯過了工業革命的最佳時機,在這一階段中確實是落后于西方的;且落后的時間又比較長,再加上近幾十年西方文化的入侵,結果造就了這種以“西方至上”的卑微心態 。

然而目前全球基礎工業體系最完善的是中國,在4.0階段中的學習與進步速度都會很快,實現超越不僅很現實而且已經實現——但很多人認為其自身能力的落后就不愿承認中國制造的先進,這種心態是錯誤的;只是有趣的是“魚出一灣·鱉出一灘”,此類公知和準公知也總容易找到臭味相投的人 。


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最后在討論一種發動機:電機!

恒扭矩發力超越柴油機*(起步第一轉爆發最大扭矩)轉速可達1.5-2.0萬轉超越汽油機無振動

這種機器依靠電磁場與永磁體的磁極互斥轉化動能,過程中會非常的安靜,因為轉子和定子是不接觸的 。電力的傳輸速度僅次于光速,所以只要起步瞬間最強放電則能爆發最大扭矩,汽柴油機是絕對做不到的;轉速超高則是因為沒有物理接觸的磨損,所以電機是取代內燃機最完美的選項 。


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而優秀的國產的優秀電機是超越進口的,比亞迪的部分永磁同步電機有97%最高效率;其次動力電池有弗迪電子和寧德時代,電控系統中的弗迪系IGBT打破海外企業壟斷好多年了 。這些車輛不論在安全性、穩定性和性能方面的表現都要超越最強的對手-美系汽車,特斯拉也不使用了寧德的電池,電機和整車的零部件國產化率也得有百分之七八十了嗎?

——電動機會取代中大排量的發動機,內燃機最終只能扮演增程器的角色,汽車行業早已不是外國品牌可以橫行的階段了 。


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編輯:天和Auto-汽車科學島

天和MCN授權發布

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其他網友觀點

這個題目本身就有問題,你好像未卜先知似的 。

【為什么有人認為中國造不出世界主流水平的發動機?中國與世界一流水平還有多少差距?】世界上任何事物的發展都有一個從低到高的過程 。西方工業化已經搞了幾百年,新中國成立時的洋油、洋火、洋釘?洋蠟等等就是我們的基礎,現在短短幾十年我們很多沒有的東西都有啦,航發的問題也只是時間問題,怎么就斷然認為我們造不出優秀的航空發動機呢?現在我們已經有了航發的研究團隊,相信多則二三十年,少則十幾二十年就一定跨入世界優質航發隊伍 。

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