为什么中国的发动机赶不上美国; 航空发动机,它被称之为工业之花,是代表一个国家工业整体水平的标志。做个比喻,整个国家的第二产业(从冶金到制造到加工,设计)是一个金字塔,航发就是这个金字塔的塔尖,它涉及到了基本上所有的工业和技术项目,并且要用到这些领域的最高技术成就。
航发技术从大面上说,涉及到:冶金,材料,机械加工,机械制造,热力学,空气动力学,流体力学,控制学,等等等等吧,基本上吧,你把工科的学科统统算上,75%以上都要把自己的最高成就献给航发。如果我们的航空发动机技术有一天独步全球,等于是国家科学技术成就远远凌驾美国之上,那我们就是不折不扣的地球霸主,想不承认都不行。
话又说回来,中国的重工业差,看要跟谁比。还是以航发为例,美俄英三雄是中国十几二十年内赶不上的,法国、乌克兰也很有特色,日本石川岛播磨重工的航发技术在某些方面比中国强没错,但是各领域综合发展远远没有中国全面,其发动机综合水平也不如中国。其它的,还真没一个能站出来跟中国相提并论的。 在这个超级尖端的行业,中国还是能挤进前七、前八的。
从技术上来讲,材料和工艺是两大根本难题,首先航空发动机核心部件所需的材料我们不能制造,制造喷气式发动机的涡轮叶片需要高强度耐高温材料,现代喷气发动机的涡轮叶片在工作过程中,通常要承受1600-1800摄氏度的高温,同时还要承受300米/秒左右的风速,以及由此带来的巨大的空气压力,工作环境极为恶劣 目前世界先进发动机都采用高温高性能高铌钛铝合金,而这个我们国家还没有研制出来,更重要的是我们的工艺不过关,现代涡轮叶片通常采用定向凝固的单晶材料制造,还要在内部开辟风冷通道,也就是说叶片要是空心的,铸造的过程中要定向凝固,形状复杂的叶片必须是一块晶体,以提高高温下的性能,而且还要有绝对高度精度,这种工艺极其复杂,我们还不能完全掌握。 基于以上原因,我国的发动机赶不上美国,差距仍有十五年以上。 富强中国,愿中国早日成为科技强国。
美系车发动机寿命长吗
怎么看待卡罗拉在美国市场用20L的发动机,到国内却用了12T发动机?
美版的卡罗拉只有两个排量18、20L,没有咱们国内的12T以及已经停产的16L!丰田给美国市场提供的大部分车型都是自然吸气,一部分是混动车型(在美国的混动基本上都大于20L的排量),至于涡轮增压车型几乎是没有的!除了卡罗拉之外,美版的汉兰达清一色的35L发动机,没法相提并论的,拿同款的中规车型比美版能比哭!美国V8的野马,到了国内就成了23T!至于这么做的原因除了排量税以及消费税的关系,还与排放法规的制定有一定的关系!
首先提一嘴涡轮增压发动机,涡轮增压发动机省油并非是个概念,但要想实现省油、更低的排放,首先要保证涡轮机头有一个稳定运行的工况,比如持续稳定中高段负荷的运行可以使得气缸的容积效率稳定保持在更高的水平,即可以实现省油,而工况频繁的改变(如堵车频繁的起步、停车)使得涡轮机头不断的在低中负荷徘徊,涡轮机头高气缸容积效率的优势就不明显了!
欧盟为什么普大范围普及涡轮增压车型?那就是欧盟的排放法规根据欧洲居民用车的道路环境来制定,70%郊外公路、30%市区,由于郊外公路占据绝大多数、不易堵车,可以保证涡轮增压车型可以得到一个稳定的运行环境,可以使涡轮增压发动机持续保证中高段的负荷运行,直喷+涡轮的优势就显示出来了,其实直喷涡轮在低负荷下油耗、排放都不理想!
而日本的主要用车环境为城市70%、郊区占比30%,所以日本自然吸气多,面对工况频繁变化的市内道路还是自然吸气发动机更为合理一些,而美国的市区占比60%、郊区占比40%左右,所以美、日在制定排放标准的时候都是以自然吸气为主,涡轮面对市区频繁变换的工况并无节油、减排的优势!
重点就是咱们国内的排放标准的制定,我们是参照欧盟的标准制定的,而矛盾点在于咱们国内的主要出行路况更贴近于美、日,都是以城市工况占主体,而郊区工况占比很小!这就是一个很奇葩的问题了,主要用车环境都集中在市内,却学习欧盟的排放标准制定,这就导致了现在国内到处是涡轮车,以及相对较高的排量税,而美国并没有这个排量税,貌似全世界只有我国与欧盟有这个排量税!
举一个简单的例子,在咱们国内买一辆16L的 汽车 就要比15L的所花3-5千元,而消费税也要多花3%左右,这样一来仅仅因为多了01L的排量消费者就要多花上小一万元,商家为了利润、也让自己的产品更具竞争性,就只能降低排量换更低的售价了,当然对于消费者而言也能获得一定的实惠,无论这个涡轮到底是不是能更环保,但消费者可以花更少的钱买车是一定的!
以上就是卡罗拉在美国有20L排量的原因,美国由于在制定排放法规中以市内工况为主,而在市内频繁变换的工况下,涡轮的节油、排放处于劣势,所以美国还是更鼓励自吸车型的推广,所以不征收排量税!而咱们国内的排放标准参照欧盟,所以造成了遍地涡轮的局面!还是那句话全面普及更小排量的涡轮,不见的一定能环保,但在排量税的限制下,小排量涡轮一定更便宜!
核心因素:中国排量和污染物国标政策影响 汽车 厂商引进和售卖成本。对于普通消费者,排量税费等也是引导低排量。
那么肯定会问,为什么中国对于排量这么严格限定?而美国没有限定?
1。最重要的原因,石油问题。美国是石油出口国,中国是石油进口国。长期美元石油战略导致中国在大政策上来必须限制进口量和消耗,避免被完全钳制。为新能源车让路,大力发展新能源车。
2。环境问题,根据国家可持续发展战略,必须做到2025以后国六普及。后面发展清洁能源车。这里有些人一定要杠电动车不环保,发展电动车最重要的理由参考第一条。 环保不展开说懂的自然懂,学历越低污染越大。
3。市场问题,美国不缺石油,不限排量。民用油价便宜,地广人稀,均速高。推出20适应市场。
丰田卡罗拉美版车型使用20L,国内使用12T发动机,最主要原因是美国和国内路况不同,这是得到丰田工程师验证的说法。
今年早些时候,丰田组织美国媒体体验了全新一代卡罗拉(十二代)车型,当时媒体对其三套动力总成的评价是,动力足够,但不是鼓舞人心,在高负载下有点吃力(18L、18L Hybrid、20L)。
丰田工程师认为20L自然吸气式发动机更适合美国的驾驶工况,因为发动机功率输出和扭矩更线性,适合高速路况驾驶。12T发动机强化低转扭矩输出,更适合城市驾驶,但在高速公路上,它可能会更快的耗尽吸入的空气。
目前应用在雷凌、卡罗拉车型上的12T增压发动机,最大功率116匹/5200-5600rpm,峰值扭矩185牛米/1500-4000rpm。这台12T引擎在1500rpm低转下即可输出185牛米峰值扭矩,提高车辆在拥堵环境下的动力表现,更适合欧洲狭小街道及国内相对拥堵的路况使用。
丰田卡罗拉美版20L车型,其引擎可输出169马力和151磅尺(205牛米)扭矩,这款引擎也用在雷克萨斯UX车型上。与之匹配的就是带直传齿轮技术的丰田Direct Shift-CVT无级变速箱,它在无级变速器上增加了一个物理一级齿轮。
因为卡罗拉20L尚未进入国内,它的动力参数我借鉴UX200车型的数据,M20A-FKS 20L L4发动机,最大功率173马力/6600rpm,峰值扭矩207牛米/4800rpm。
我觉得这个在美国用20发动机,在中国用12T发动机和消费者对车的要求不一样。
美国号称车轮上的国家,有人这样形容过:不会走路的人也会开车,以前看过几篇专题文章,文章中提到美国的成品油要比中国的售价低。还有就是美国人喜欢动力强劲的车,车子有劲费点油也乐意接受。大家可以看出美国本国出的车油耗都偏大。
而同一款同一型号的车来到中国市场,就应该综合考虑中国人的买车人群和消费习惯了。丰田卡罗拉是一款紧凑型车,中国盯紧这一车型的消费人群多是工薪阶层,收入偏中往上的人,这些人都是辛勤打拼的人,买车自然把皮实耐用又省油的车上考虑更多,所以小排量带T省油又动力强的车销量自然要好。
厂家把同一型号不同排量的车子销往不同国家,也是充分调查了解了市场需求、定位因素,所以排量也自不同了。
官方要求到2020年国内销售的 汽车 百公里油耗必须低于50L,不然会有重额罚款,并且事实"双积分政策",要求燃油车与新能源 汽车 均衡发展。在这些要求下,各大车企也是紧张备战,丰田国内停产了86、锐志减少燃油车所占比重,为新凯美瑞亚洲龙让步,并专注涡轮增压发动机和混合动力 汽车 来应对政策,卡罗拉16车型也已经宣布停车,只有12T和18双擎混动车型。这就是国内卡罗拉使用12T发动机的原因,减小排量可以降低油耗,为了政策也为了生存。
而美国销售的卡罗拉只有18和20车型,排量上要比国内卡罗拉大,自然也会油耗高。为何美国可以不重视排量和油耗呢?首先美国对 汽车 的动力要求会高一些,小排量涡轮增压车型的卡罗拉显然是不符合美国人用车需求的。另一个原因就是美国油价便宜,政策相对的宽容,即便是车子排量大,但是油价低用车成本也高不那里去。
严苛的环保法也催生了三缸机,三缸发动机由于结构本身原因,抖动问题非常明显,即便是厂家调教水准再好,也不如四缸机来的平顺。即便是国人并看好和接受三缸机,但是还是很多厂家趋之如鹜,即便是消费者不认可,相比之下顾全大局才是上册。甚至说三缸机是"应试"产物,一点也不为过。
一方面我们为环保政策喝彩,我们要金山银山,更要碧水蓝天。一方面我们也会为一些经典车型的消失感到惋惜。丰田锐志、86也算得上情怀 汽车 ,都已经退市。或许不用很久,市面上的自然吸气车型都会少见。。。
出现这个现象,主要是两点原因,一是市场选择,二是政策导向,当然这两者也互相起作用。
首先说这个市场选择,靠着大众不遗余力的推广和宣传,小排量涡轮增压发动机这几年在国内可以说深入人心。不但高尔夫、思域这种车用14T/15T,连帕萨特、雅阁甚至冠道这种大车也开始用小排量发动机。
国内18的卡罗拉、思域无人问津,现在12T/10T的车倒还卖得不错。同样在美国市场,消费者根本不认小排量,14T/15T都没人买。所以车企为了迎合市场,在国内用12T,美国用18L自然吸气。
另外,国内的排放标准和消费税政策,也一定程度上影响了市场选择。国内的车船使用税和消费税都是简单粗暴的直接和排量挂钩,小排量发动机不但给消费者提供了便宜,还给厂家带来了更大的利润空间和降价空间——从这点来说,大众比其他品牌的车企对中国市场研究得更深、吃得更透。
而咱们的排放标准,相对来说也没有那么合理。在现行的排量测试标准下,小排量发动机在排放、油耗方面优势很大,所以车企大范围的实用小排量涡轮增压发动机,也是基于这方面的考虑——让自己的车更容易在排放标准中达标。
当然实际驾驶环境的话,小排量涡轮增压发动机在排放、油耗方面的优势就没那么明显了。哪怕在我国现有的参考欧盟指定的标准中,大众的新20T低功率发动机,也比老的18T油耗、排放更低,更不用说在美国的标准下测试了。
小排量涡轮增压发动机在国内是发展趋势
小排量的涡轮增压发动机在国内可以说是越来越受流行,而且像三缸发动机双离合的变速箱等等也不断的被自主品牌,还有合资品牌所运用。
那么为什么都在用这些极具争议的技术呢?原因很简单,就是受限于国内的排放技术压制。双积分的政策对车企的影响很大,既要发展新能源,也要发展燃油 汽车 ,另外燃油 汽车 的排放标准有硬性的规定,所以说现在国内 汽车 的排量可以说是越来越小。
国内的燃油价格和国外不一样
国内的燃油价格和国外的燃油价格根本不是一回事,我们都知道国内的燃油是由中石油中石化和中海油所垄断的,所以说石油的价格可以说是保持在一个较高的水平,哪怕是国际原油的价格有所降低,我们的汽油价格也不会有太大的变化。
在美国他们的石油价格相对来说就便宜很多,而且是石油资源比较丰富。价格比较便宜,这也是为什么美国盛行大排量的燃油 汽车 的原因,无论是柴油车还是汽油车在美国都是大排量的 汽车 ·比如说那种大排的皮卡之类的。
实际应用环境来说,美国市场更适合大排量 汽车
如果是从人口上来看,我们的人口比较多,人均面积比较小如,而且现在城镇化比较严重,大量的人都在集聚在城市,所以说就会造成交通拥堵的情况,不太适合大排量 汽车 的普及。
再加上国内苛刻的排量税费用,也是很大一部分的开支,而像美国一般的都是郊区行驶的距离比较多,而且不容易发生特别大的拥堵情况,所以说他们更适合用一些大排量的 汽车 ,动力更加的充沛,而且和整体的文化差异有关。
卡罗拉这款车在国内只有12t的发动机,原来老的16的发动机稳定可靠,但是也已经进行了停产,更不用说在美国有18和20的车型了,可以明显的看出来我们所有的 汽车 都在向小排量的涡轮增压的发动机方面的趋势靠拢。
国内的国情决定的,美国不但油价非常便宜,车税也很便宜,中国的车船税、购置税等等都是根据排量大小来定的,排量越大,税就越高,所以中国用小排量12T的发动机,美国用20的发动机。
为什么丰田卡罗拉在美国市场用的是20L的发动机,而国内却用了12T的发动机?
美版卡罗拉
美版卡罗拉内饰
当看到这个问题的时候,我相信很多的读者可能会想到是不是国内的卡罗拉有了一个减配的版本,为什么国内用的是12T和16L的发动机,而国外用的就是18L和20L的发动机呢?其实这并不是真的减配,丰田卡罗拉这款车型在国内的销量表现一直都是非常不错的,小排量的涡轮增压发动机在国内是趋势,不单单是丰田卡罗拉这款车上面在用,像别克,福特以及宝马都开始用小排量涡轮增压发动机了。
国内在售的卡罗拉
在去年的时候大家已经了解了双积分政策,双积分政策是从2018年的4月1日正式执行的,并从2019年度起,实施企业平均燃料消耗量积分核算,所以说在最近这两年,丰田不仅停产的锐志和丰田86,而且就连35L的普拉多也将会面临停产,因为在2019年的时候,新能源积分所占比例为10%,在2020年的时候积分所占比例为12%,2020年以后的新能源积分比例要求会更好,届时将由工信部另行公布,并且到2020年的时候,国内燃油车的百公里综合油耗要达到50L,不然将会面临高额的罚款。
美版卡罗拉发动机
所以说双积分政策对于车企的影响是非常大的,那么双积分的政策也是鼓励车企往新能源 汽车 的方向进行发展,如果说在2019年和2020年的时候,一些车企的新能源发展不足,就会面临花钱购买积分以及燃油 汽车 停产等重大的损失,国内在售的丰田卡罗拉就推出了小排量的涡轮增压发动机和16L的发动机,并且还有丰田卡罗拉双擎车型在售。
国内在售卡罗拉发动机
其实对于丰田卡罗拉的小排量涡轮增压发动机以及小排量的自然吸气发动机,在国内的销量表现一直都是非常不错的,性能方面做得也非常稳定,热效率方面也很高,在国内销售的这几年,也受到了国内消费者的一致好评,毕竟国内的消费者对于车辆的燃油经济性非常的看中,一辆车子如果省油的话,非常的受消费者的喜欢的,并且,丰田卡罗拉所搭载的这两款发动机,在动力和燃油经济性方面的表现都是比较不错的。
所以说,国内使用了小排量的涡轮增压发动机和小排量的自然吸气发动机,还是能够理解的,毕竟像美国不仅油价很低,而且美国的国民也比较喜欢大排量的发动机。
我们的高额税收简单粗暴, 汽车 领域通过排量来收税,这种做法几十年前有科学依据,当前技术发展已经不适了,相对卡罗拉是家用车,性价比要求高,技术设计方面就要考虑大功率小排量。小排量不一定排放低,小排量不一定功率低,一切都是为了合理避税,惠厂惠民。

太行发动机和美国航空发动机差距还有多大
理论上,正常情况下,发动机的使用寿命在60万公里以上或20年以上。上面说的正常情况是指定期保养,不糟蹋车。具体可以参考在路上行驶的出租车。可以说,没有几十万公里以下的出租车,人们在路上依然跑得很好。日系车故
美系车都有哪些品牌有哪些
美国汽车包括凯迪拉克、雪佛兰、别克、林肯、福特、道奇、克莱斯勒等等。
美系车的特点是车身比较大,车内乘坐舒适性比较好,车内隔音也比较好。
美系车的转弯性能和操控性可能不如德系车,但舒适性还是很不错的。
美系车的油耗普遍比较高,很多美系车都配备了大排量v8发动机。
美系车的这个特点和美国的道路有关系,美国的道路又宽又直,所以美系车非常适合在这些宽又直的道路上高速巡航。
美国的汽油更便宜,而且美国没有税收,所以美国人更喜欢大排量v8发动机的汽车。
美国还有一个著名的车型,那就是肌肉车。美国的三大肌肉车是福特野马、道奇挑战者和雪佛兰科迈罗。
肌肉车价格相对便宜,发动机动力也比较强,但操控性其实很一般。肌肉车不追求任何操控和高科技设备,而是追求直线加速的能力。
美国有很多线性加速比赛,在比赛中你经常可以看到一些带增压系统的大排量肌肉车。
如果骑手对美系车感兴趣,可以去一些美系品牌的4s店看看车试驾。
美系车发动机寿命长吗
理论上,正常情况下,发动机的使用寿命在60万公里以上或20年以上。
上面说的正常情况是指定期保养,不糟蹋车。具体可以参考在路上行驶的出租车。可以说,没有几十万公里以下的出租车,人们在路上依然跑得很好。
日系车故障率最低;其次是瑞典、德国、韩国、美国部门;然后是法国、意大利和国内的自主品牌。这只是整体表现。如果详细的话,应该分品牌,比如路虎,故障率很高。
附件详细信息:
实际上,很难说发动机的具体寿命是多少。因为我们平时的用车习惯,以及汽车零部件的质量和保养,这些都是影响汽车寿命的因素。比如个人用车习惯、工作条件、零件出厂时的状态、发动机保养等等。无论发动机的质量有多高,如果经常处于潮湿拥挤的环境中,其寿命都会大大缩短。
内部因素,即油,主要起润滑、冷却、密封、清洁、防锈等多种作用。因此,油不仅要分好的和坏的,还要正确贴标签。 美系车都有哪些品牌有哪些 美系车发动机寿命长吗 @2019

请问美国现役主力战斗机的发动机都是什么型号的?
太行”涡轮风扇发动机的面世,它填补了国产先进涡扇发动机的空白,是中国首台具有自主知识产权的高性能、大推力、加力式涡轮风扇发动机。“太行”涡轮风扇发动机已经批量装备在我军歼11B/BS/BH、歼16重型双发战机上,W10“太行”航发已出现新批次改型。
歼11B战斗机使用的是我国国产的太行(WS10A/B)发动机。这是中国航空发动机历史上的重大突破,它打破了欧美俄三家独大的局面,使得我国有了真正意义上的国产发动机。不可否认的是,太行发动机的推力能够与同级别的和美国F-101、F-110发动机相比较,但是可靠性和寿命等还存在一定的差距。
要知道涡扇10是我国近期才装备服役的新国产发动机,那么同样级别的美国F110发动机是哪一个年代的呢?答案是上世纪80年代。最新的涡扇-10B发动机,在推力等参数上类似于美国1991到93年投入使用的F110-GE-129发动机,但是寿命差距较大。
也就是说,中国航空发动机部分领域相当于美国1990年左右水平,整体落后世界最先进的美国三十年左右时间,比欧洲落后20年左右。所谓的20多年的差距,主要是按相近型号和性能来讲的。因为美国现在最先进的F119和F120涡扇机已采用了变循环、矢量喷管等技术,而国外的涡扇发动机是上世纪80年代前后列装的。
我国的WS9于上世纪90年代末才研制成功,WS10于21世纪初定型,整体和国外这些涡扇机的定型时间相差约20年。但是,在我们的WS10B、WS15A上,也有许多地方都采用了F119等发动机的设计理念和制造工艺,甚至有比他们更先进的理论创新
就是粉末激光成型技术、3D激光打印成型技术、钛合金加工技术、新型耐高温合金材料、新型陶瓷材料、隐身涂料这些都是近十年发展起来的,这些先进的技术和材料,中国都已经掌握。所以,不能仅仅通过定型时间来简单的说明我国发动机的现状。
总之,我们的发动机正向着国际先进水平进发,同时,也有一些更加先进,国外还没有的航空推进理论,我们也正在研究,预计到2020--2030年,我国在研制先进航空发动机方面就能扬眉吐气。
美国F135发动机再创历史:发动机增推有多
美军现役主力战斗机主要是空军的F-15、F-16、F-22、F-35,以及海军的F/A-18。
F-15用的是普拉特·惠特尼公司研制的F110-GE-129和F100-PW-229涡扇发动机。
F-16C用的通用电气公司的F-100-PW-229和F110-GE-129发动机。
F-22目前采用普拉特·惠特尼公司的F119-PW-100先进双转子加力式涡轮风扇发动机。
F-35使用由美国普拉特·惠特尼公司研制的新型发动机,最大推力超过18吨(4万磅)。F135发动机是在F-119(F-22战斗机使用)的基础上发展研制而成。
使用了F119的核心机,配合高效的6级高压压气机,1级高压涡轮和高效的风扇(由一个2级的低压涡轮驱动)。
F/A-18装的是通用电气公司研制的F404- OE-400低涵比涡轮风扇发动机。
美国在发动机上有什么优势?
美国航空工业巨头普拉特·惠特尼公司宣布,为F-35战机配套的F135涡扇喷气式发动机增推计划取得了实质性进展。经过两年的努力,普拉特·惠特尼公司成功实现了第一阶段的目标,将F135涡扇喷气式发动机的最大加力推力由19127千牛提升至20412千牛——这是世界航空史上第一次出现最大加力推力超越200千牛的战斗机用涡扇喷气式发动机,具有里程碑式的意义。
更为惊人的是,普拉特·惠特尼公司的第二阶段目标,其计划在20412千牛的基础上继续增推5~6%。以增推6%计算,F135涡扇发动机的第二阶段改进将达到21637千牛的最大加力推力。而普拉特·惠特尼公司的终极目标则更为远大,那便是在F135涡扇发动机不断改进的基础之上,为将来的美国空军的下一代战斗机(或者更为准确的称为“空中作战系统”)研制真正具有划时代意义的第五代军用喷气式发动机。
航发增推到底有多难
与战后喷气式战斗机的发展历程一样,战斗机用喷气式发动机的发展也经历了四个阶段(国标四代划分法)。从早期的第一代喷气式发动机J57、AL-7F到第二代J79、J85、M53和R29,到第三代F100、F110、AL-31F、RD33以及EJ200、M88,再到目前最先进的F119、F135等型号,可以说无论每一代的技术标准和特征如何变化,增加推力都是一个亘古不变的主题。
增加喷气式发动机推力的基本原则,就是尽可能增大单位时间内发动机的进气流量、更好地利用燃料燃烧后产生的热量,并对发动机各个部分进行更为有效地控制。从这三个方面出发,那么就产生了增加喷气式发动机推力的三个基本途径。
首先,需要增加发动机进口圆截面的直径,进而增加发动机进口面积。发动机进口面积越大,单位时间内吸入的空气也就越多,产生的推力自然也就越大。而对于目前世界各国先进战斗机普遍采用的涡扇喷气式发动机来说,涵道比也在一定程度上决定了单位推力(发动机推力与进气流量质量的比值)的大小。为了尽可能提高单位推力,就要降低涵道比,从而增加风扇压比。此外,增加风扇与压气机的总压比和每一级的压比,也有利于增加发动机推力。
其次,在燃料热能利用率上,一方面要尽可能提升涡轮进口温度,另一方面则要对燃烧室以及加力燃烧室的结构设计进行改进,优化喷油系统的设计,等等。
再者,喷气式发动机控制系统也要进行不断地升级和改进——从最初的机械液压式到模拟式电子控制系统,再到目前最先进的由计算机负责的全权限多通道数字式电子控制系统,其效率已经呈几何数量级的提高。
虽然方法和原理都是通行的,但是当喷气式发动机发展到第三代以及第四代时,增推技术已经是越来越难以攻关了。
事实上,喷气式发动机增推技术除了结构设计的优化以外,更多的则是依靠新制造加工工艺以及新材料的出现才能有所突破。其中,最为典型的当属涡轮盘以及叶片材料、加工工艺的难关
。
美国F-135发动机增推的实现,与其在基础科学与研究领域长时间的积累紧密相关。
提升涡轮进口温度是增加喷气式发动机推力最为直接和有效的办法,比如第三代喷气式发动机M88的涡轮进口温度已经达到1850K,而第四代喷气式发动机F119的涡轮进口温度更是高达1973K。这么高的温度实际上已经达到了当今涡轮盘以及叶片所用的耐高温材料的极限。未来,第五代喷气式发动机的涡轮进口温度预计将突破2000K大关。如果无法研制出能够达到这一要求的耐高温材料,那么第五代喷气式发动机也只能是一个空谈。
目前,世界上正在研究和使用的喷气式发动机耐高温材料包括高温合金、钛合金、金属间化合物、难熔金属材料、金属陶瓷材料和复合材料等。这些耐高温材料的各种元素配比组成、制作工艺以及成本、耐用性和可靠性等等,都需要长时间以及大量人力、物力和财力的攻关试验。而且,试制出成品器件之后,还要安装在喷气式发动机上进行长时间的考核试车,考察其性能。如果一个国家的航空工业没有及其强大的技术储备、人才队伍、配套试验设施以及雄厚的财力支撑,很难想象能够突破这一难关。而当今世界上真正具备这一实力的,也只有美国。其他几个航空工业大国,如俄罗斯、中国、英国和法国等,都存在或多或少的短板和软肋。
反映在型号研制上,便是上述这几个国家的航空工业还徘徊在第三代喷气式发动机并努力向第四代迈进的时候,美国已经在第四代喷气式发动机改进上取得了极为傲人的突破性进展,并且正在从容不迫地将发展重心转移到第五代上。可以说,虽然中国和俄罗斯已经研制成功与F-22A同一代的歼-20和苏-57重型隐身战斗机,但是这两个国家在喷气式发动机方面与美国的代差不仅没有缩短,反而在以更快的速度扩大。这一点是我们在为歼-20的研制成功和服役欢呼的同时,应当清醒地认识到的残酷的事实。
航发增推意义何在
除了增加喷气式发动机的最大推力这一主要目标,其实增推技术还包括了很多更为广泛的内容,比如
减小喷气式发动机的尺寸和重量、降低各种推力状态下的耗油率、延长发动机全周期使用寿命以及提高发动机工作可靠性等
诸多方面。这一点是很好理解的,如果喷气式发动机在增加推力的同时,全重也大大增加、耗油率飙升、寿命和可靠性大幅下降,那么所带来的性能损失将大大超过增推带来的性能提升。而且,这样的喷气式发动机,战斗机研发单位也完全不可能接受。
美国航空工业之所以能够研制出一代又一代性能非常出色的喷气式发动机,最主要的原因就在于能够更好的把握推力、尺寸和重量、耗油率、寿命以及可靠性等几个方面的平衡。因此,美国才可能长期占据世界航空发动机领头羊的位置。英国以及法国航空工业在喷气式发动机的其他几个方面做得比较好,但是在推力性能上并不十分出色。反过来,苏俄航空工业研制的喷气式发动机一直以推力大、推重比高、可靠性好而著称,却在耗油率和寿命方面存在非常明显的短板。这就导致了很多原本设计比较出色的苏俄战斗机偏偏“腿短”(作战半径和航程小)、后勤保障费用高(频繁更换寿命到期的喷气式发动机)。
如今,俄罗斯航空工业也早已经意识到自身喷气式发动机存在的不足和缺陷,并力图加以改善。在AL-31F涡扇喷气式发动机后续改进和升级型号的研发中,俄罗斯航空工业除了继续提升最大推力外,重点则放在了改善使用寿命和降低耗油率等方面上。利用此前从苏联时代继承下来的喷气式发动机技术储备,再加上俄罗斯航空工业近年来与西方的技术交流,使得AL-31F后续型号(包括苏-35装备的AL-41F系列)以及最新一代“产品30”涡扇喷气式发动机的各方面性能都有了很大程度的提高。但是,与美国第三代以及第四代喷气式发动机所取得的进展相比,差距仍较大。
有分析认为,AL-41F发动机是中国引进苏-35战机的考虑之一。
从目前美国普拉特·惠特尼公司在F135涡扇喷气式发动机增推项目上所取得的进展来看,在第一阶段最大加力推力突破200千牛的同时,耗油率竟然能够降低5~6%。而在第二阶段,F135涡扇喷气式发动机的耗油率将再降低5%。此外,由于采用了先进的模块化设计,已经交付的F135涡扇喷气式发动机通过更换相应的模块,就可以得到与新生产的改进型发动机相同的性能提升。这也就意味着目前几乎所有出厂和服役的各型F-35战机都将很容易获得更为出色的飞行性能以及更远的航程。
中国航发何去何从
面对美国航空工业在喷气式发动机研制上取得的一系列重大突破和进展,我国航空工业应当如何追赶呢?前不久,中科院院士、歼-20总设计师杨伟对于第四代以及第五代战机总结的三个技术标准:机械化、信息化、智能化。其中,机械化所指的很大一部分就在于高性能喷气式发动机的研制成败。
杨伟院士提到歼-20采用了独创的升力体边条鸭式布局。
关于歼-20战机的研制,杨伟院士提到我国在世界上独创了升力体边条鸭式布局。事实上,这既是中国航空工业的骄傲和自豪,同时也是出于喷气式发动机性能短板的无奈之举。无论是在歼-20战机的研制时期还是正式服役,中国与俄罗斯的航空工业都拿不出一款能够媲美F119以及F135那样推力大、寿命长、可靠性高的第四代量产型高性能涡扇喷气式发动机,只能以现有的第三代改进型涡扇喷气式发动机凑合用。在这样一种局面下,面对国内用户提出的高标准、严要求,歼-20战机的设计团队也只能想方设法在气动设计布局上做到极致,但这在一定程度上也违背了隐身战机设计的基本理念,即气动布局越简洁、可动翼面越少越好。这也导致了歼-20战机虽然比F-22A晚服役了15年,但是在全向隐身性能上却不及后者。
如今,美国航空工业以及空军已经开始启动下一代战斗机的预研论证工作。同时,在下一代战斗机用喷气式发动机关键技术方面,美国航空工业也早已有所储备和探索。那么,我国航空工业在完成当前型号研发生产任务的同时,也应当未雨绸缪,将一部分人力和物力投入到第五代战机及其配套喷气式发动机的相关工作上来。用杨伟院士的话说,就是“积极探索一条弯道超车的技术路径,创新开发满足国家战略需要的全新战机”。这也是我国航空工业未来真正腾飞的希望所在。
美国,在F-16还没有研制的时候,空军和海军空中优势战斗机就计划要求大幅度提高发动机推重比和改善进气道和发动机的匹配性。同时,美国国防部做出采用一个核心机发展两种发动机的决定,要求研制的发动机能同时满足空军和海军的要求。
美国的普拉特。惠特尼公司以JTF-22核心发动机为基础,为发展美国空军和海军用的两种发动机进行投标。不久就推出了世界上最早投入使用的推重比达8以上的发动机F-100,并使得选用它的F-16推重比超过了1,成为了世界上首架实用的,能垂直爬升的高机动战斗机。
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