为什么有人认为中国造不出世界主流水平的发动机?中国与世界一流水平还有多少差距?
制造一流的航空发动机需要在“材料和设计”上分别达到一流的水准,目前来看,我国航空发动机要达到世界一流水平,还需要在设计和材料上都有突破才行 。我国航空发动机技术与国际一流水平还有十多年的差距,毕竟F22战斗机安装的F119发动机是在2005年就装机使用的,而国产涡扇-15如今还没有装备歼20 。
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现阶段,我国国产最先进的航空发动机就是歼20和歼10C使用的“涡扇-10改,至于是涡扇-10C,还是涡扇-10D也未知,只不过其加力推力最起码与原来用的的AL-31F99M1相当,甚至达到14吨级别也是有可能的” 。涡扇-10的核心机是在民用CFM-56得基础上改进而来的,经过十数年的发展已经成为国产歼11B,歼16,歼10C,歼20等战机的动力源泉 。
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先来看与航空发动机推力息息相关的涡轮叶片的材料 。
高压涡轮工作叶片的材料先后经历了“变形高温合金,精密铸造合金,定向凝固合金,单晶合金与金属间化物”这4个发展阶段 。被如今航空发动机普遍使用的就是“单晶耐高温合金与金属间化物”,而变形高温合金与精密铸造合金以及定向凝固合金在以前的航空发动机上应用极为广泛,只不过其耐高温性能,抗蠕变性能,寿命比不过单晶耐高温合金,所以慢慢就被淘汰了 。
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国内单晶耐高温合金的发展 。我国单晶耐高温合金已经发展了3代,第一代单晶耐高温合金是DD403,对标美国CMSX-2和Pwa1480以及ReneN4,其工作温度在1040摄氏度以下 。第二代单晶耐高温合金是DD406,对标美国CMSX-4和Pwa1484以及ReneN5,其工作温度在1070摄氏度以下 。而在1100摄氏度高温的环境下持续旋转100个小时,强度可以保持148兆帕不变 。第三代单晶耐高温合金就是DD409了,主要对标美国CMSX-10 。其工作温度1100摄氏度以下,不过其在1100摄氏度和140兆帕环境下的持续寿命为226小时 。
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国产高压涡轮工作叶片除了单晶耐高温合金之外,还有金属间化物 。像IC6,IC6A,IC10 。其中IC6在1100摄氏度和100兆帕环境下的持续寿命为100小时,IC10的工作温度是在1150摄氏度以下 。而材料在某个环境下的持续寿命的大意是“在特定的环境下,航空发动机持续工作的时间在哪个时间以内的话,其强度是不会变化的,就拿DD409来说吧,其在1100摄氏度,140兆帕的环境下持续工作226小时而不会变形,超过这个时间就难说了,毕竟战斗机也不会一直飞行226个小时吧,最多飞行10个小时就可以了” 。
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可以说,在前三代航空发动机高压涡轮工作叶片的材料上,我国与世界先进水平并没有什么差距 。不过日本在后面的单晶耐高温合金材料上已经拿出实物了,第4代的是TMS-138,第5代的是TMS-162,第6代的是TMS-238,不过以上的只是在实验室里面,还未量化 。而我国后面的单晶耐高温合金材料不知道发展到第几代了 。
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除了高压涡轮工作叶片之外,涡轮盘使用的材料也很重要 。现如今航空发动机的涡轮盘所用的材料就是粉末高温合金,该合金先后经历了3个发展阶段 。知道上世纪九十年代才发展成熟,并被大规模应用 。
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制造粉末合金涡轮盘坯件的方式主要有“变形工艺,粉末冶金工艺,喷射成型工艺”这3种 。而将坯件制程涡轮盘成品的工艺有“等温超塑性锻造,接近等温变形锻造,热等静压成型”这3种方法 。我国航空发动机的涡轮盘在2013年之间采用“热等静压+包套锻模”方式制造的,在2013年突破热挤压技术之后,应该采用了此种技术进行制造的 。所以说,从涡轮盘的材料以及所用制造工艺来看,我国的技术也不比世界先进水平落后多少 。
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综合来看,我国在航空发动机高压涡轮叶片的材料上是不落后国际先进水平的 。这些材料与航空发动机的寿命,大修时间,推力都有关系 。另外,就是万年的轴承了,国内轴承的性能与国际先进水平也有差距,而在航空发动机这样开始工作就是要旋转的,就更离不开高性能的轴承了 。制造高性能的轴承就需要轴承钢了,目前的高性能的轴承钢还是被国外垄断着 。
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航空发动机的设计问题 。关于设计这个问题是仁者见仁,智者见智的 。怎么设计才能让发动机的寿命更长,减少发动机的震动,也是个极为重要的问题 。比如航空发动机设计中最常用的错频减震方法,每个发动机的叶片都不尽相同,这样一来就减少了发动机的震动 。不过除了设计之外,还有装配问题,装配的质量也会影响发动机性能的发挥 。
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其实,说白了我国航空发动机还是经验太少了,像美苏等航发强国已经制造了十多种航空发动机,从中积累了丰富的经验,也可以少走很多弯路 。而我国一切都要从头开始,总要一步一步来,科学发展也不可能是一蹴而就的 。只有积累了丰富的经验,才能厚积而薄发 。
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总而言之涡扇-10系列航空发动机已经成为我国海空军战斗机主要动力,接下来的就是静待四代大推涡扇-15,和四代中推涡扇-19的问世吧,也只有这两型发动机装机使用之后,我国航空发动机技术才可以赶上俄罗斯的水平,进一步拉进与美国的差距 。
其他网友观点问题描述自相矛盾·一流水平的发动机是什么水平呢?
问题描述:
中国发动机与世界一流水平有多少差距,为什么有人认为中国造不出高水平发动机?类似的问题是不胜枚举,似乎仍旧有大部分人认为国产发动机的水平不够高,不够世界“一流标准” 。
然而究竟什么是「1/2/3流」怕是没有多少人能给出标准答案,其定论的参考无非是西方车企生产的发动机就是一流,但要求其从技术层面分析怕是连个屁都放不出来;因为会这样草率定论的大都不是内燃机与电机研发领域的从业人员,360行行行都敢于来评车,这是为什么呢?
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原因为99.99%的汽车用户都不懂车,其中有“西方至上”洋奴情节的人又不在少数,于是这种一味地吹捧西方汽车工业的论调总会被认可 。这点可以从两个比较有代表性的“零件”的评价上得到印证,会是哪两个呢?
圆珠笔芯轴承曾经很多公知拿圆珠笔芯的生产能力作为噱头而诋毁中国的工业,要知道国内年产圆珠笔达到400亿支左右,但是这些圆珠都要依赖进口,是不是技术很落后呢?殊不知以瑞士和德国为主的圆珠出口国,即使垄断了国内圆珠笔市场的圆珠,利润也不过是八位数……这是个不值一争的市场 。
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然而因此类说法严重破坏了中国制造的形象,于是「TISCO·太钢集团」很无奈的借道了笔芯圆珠的政治任务;然而太钢没有那么小的熔炉,最终只能以“一炉60吨”的标准烧出了足够全球使用几年的圆珠 。
结果造成了瑞士等圆柱生产商跑来告了太钢……说句难听的,很多东西选择进口只是因为廉价,就像太钢一样是嫌弃笔芯圆珠市场体量太小而看不上眼罢了;如果真有刚需的话,一般三五十人的小微型企业即可满足,但运营成本综合市场空间还不如进口倒个手划算,有国外的廉价成品可选还有什么必要选择自己生产呢?
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「轴承」是汽车的核心零部件之一,似乎在这一方面很多人也是认为中国制造水平不行;因为有些测试是拿进口的轴承和国产的轴承,在固定好后用手扒拉一些比“转速” 。且不论这种测试有没有什么参考价值,很多测试使用的轴承就有问题——挑出进口100元的轴承对于国产一二十元的轴承,这样的测试屡见不鲜,用四个字来评价这些人那就是“其心可诛” 。
曾经与有些车企和车企供应商探讨过这样的问题,当然专业人员是不屑于解释这种问题的;不过出于无奈也有将相同价格的国产轴承与进口轴承进行对比的案例,在价格相当的前提下国产轴承不论“转速”还是稳定性都要一定程度领先于进口轴承——解析国产发动机是否属于一流水平,前提是车辆价值对等的测试 。
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内燃机
不能否认欧美能生产出优秀的大排量且有很多气缸的发动机,比如V6/8,V/W12等等 。这些发动机是很多人崇拜外国品牌汽车的核心因素,认为能够打造这种高标准发动机的企业技术一定更先进;然而真正用这些优秀发动机的车是很少的,可以说≤50万区间内的车辆基本都与这些机器没有关系 。
那么哪些驾驶着直列3/4缸,用着动力阉割版本的低功率发动机,用着工业垃圾一样的干式双离合,或者是将低端的无级变速器用于中端车的汽车用户……哪来的优越感呢?这些所谓的“世界一流品牌”的汽车的品牌在其本土市场也许算一流,在这些品牌中的具体车型怕是大多都是洋垃圾 。
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参考机型:
1、德系汽车是被吹捧到神坛的车系,大众奥迪两大品牌的发动机烧机油多少年呢?更新后的所以新款机型貌似因正常磨损出现烧机油的里程节点还是比较早 。宝马汽车低功率2.0T的水平可以低至120kw/250N·m的标准,这就是个二百五的数据,能认可这种排量与性能标准的2.0T发动机可以说是连常识都没有 。剩下的高功率190kw/400N·m的机型烧机油问题极其严重,这就是世界一流水平吗?
奔驰汽车的发动机烧机油与渗机油的问题也比较常见,如果说这就是一流水平的话,国产2.0T发动机倒是超越一流了 。
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2、日系汽车不值得讨论,技术落后的NA机型扭矩差功率低,这种机器在涡轮增压机面前已经一无是处,除非用于入门级的价格低廉的代步汽车;不过日系车企却将这些落后的机型用于中端车,显然这些车辆只是单纯的价格高的三流车 。
而剩下的少数使用涡轮增压发动机的品牌,在质量方面是不是普遍有通病呢?很多人认为日系汽车效率高就是因为技术水平高,殊不知海外市场日系汽车的风靡只是因为廉价,韩系车也是相同 。
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3、美系汽车是目前西方与西化国家中内燃机积水水平最高的存在,这点是不能否认的事实;优秀的机型有很多大排量的选项,不过还是拿2.0T来对比吧,毕竟中高端车都在使用这个排量了 。
LTG-191kw/400N·m(3000~4000rpm)LSY-174kw/350N·m(1500~4000rpm)第一台是普通奥托循环的高性能机,动力强劲但增压器比较保守,介入转速早但达到最强增压标准的转速过晚;这种设计能够让加速感更像自然吸气发动机,但最大扭矩更早的出现同样能实现平顺加速 。因为在扭矩不变的前提下,依靠拉升转速同样可以提升功率以实现平顺加速 。
所以曾经一流的LTG发动机被LSY替代,这台机器还有类似于米勒循环和智能变缸的节油技术,只是功率扭矩都不算很抢眼了 。那么与这些发动机对比,国产发动机的水平如何呢?
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4、国产发动机一线水平的机型可以参考以下四台,其中还有一台是小排量的米勒循环发动机 。
广汽4B20J1-185kw/390N·m(1750~4000rpm)长城E20CB-167kw/387N·m(1800~3600rpm)上汽π双涡轮机·160kw/480N·m(柴油)比亚迪骁云1.5T-136kw/288N·m(1500~3700rpm)前两台机器在质量方面的表现水平很高,尤其是EC20B/E20CB(同款不同系列)的2.0T发动机已经经过多年考验,貌似也没有出现烧机油、渗机油、机油乳化与增多的问题,这些问题不正是“一流外国品牌汽车”的常见问题嘛 。
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在柴油发动机领域参考“铃系”的3.0T,差的标准是功率扭矩不足90kw/290N·m,高的标准也不过是120kw /430N·m的极限;低端机连动力公认会很差的米勒循环国产1.5T都不如,有趣的是合资与进口汽车的1.5T汽油动力选项中,即使让它一步——让其用奥托循环对比也基本找不到会比这台机器动力强的选项,怎么解释呢?这就是一流水平 。
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总结
内燃机实际没有什么讨论的意义了,国产发动机已经足够优秀;至于≥3.0T的V型或直列发动机并不是没有生产能力,很多车企都有这种储备技术,实际也观摩过 。但是几乎没有一线车企会量产这种发动机,原因正是因为很多人都认为国产汽车不应该很贵,只有“外国造”才应该是高端的奢侈品 。
究其心态是曾经的“大清”阶段错过了工业革命的最佳时机,在这一阶段中确实是落后于西方的;且落后的时间又比较长,再加上近几十年西方文化的入侵,结果造就了这种以“西方至上”的卑微心态 。
然而目前全球基础工业体系最完善的是中国,在4.0阶段中的学习与进步速度都会很快,实现超越不仅很现实而且已经实现——但很多人认为其自身能力的落后就不愿承认中国制造的先进,这种心态是错误的;只是有趣的是“鱼出一湾·鳖出一滩”,此类公知和准公知也总容易找到臭味相投的人 。
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最后在讨论一种发动机:电机!
恒扭矩发力超越柴油机*(起步第一转爆发最大扭矩)转速可达1.5-2.0万转超越汽油机无振动这种机器依靠电磁场与永磁体的磁极互斥转化动能,过程中会非常的安静,因为转子和定子是不接触的 。电力的传输速度仅次于光速,所以只要起步瞬间最强放电则能爆发最大扭矩,汽柴油机是绝对做不到的;转速超高则是因为没有物理接触的磨损,所以电机是取代内燃机最完美的选项 。
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而优秀的国产的优秀电机是超越进口的,比亚迪的部分永磁同步电机有97%最高效率;其次动力电池有弗迪电子和宁德时代,电控系统中的弗迪系IGBT打破海外企业垄断好多年了 。这些车辆不论在安全性、稳定性和性能方面的表现都要超越最强的对手-美系汽车,特斯拉也不使用了宁德的电池,电机和整车的零部件国产化率也得有百分之七八十了吗?
——电动机会取代中大排量的发动机,内燃机最终只能扮演增程器的角色,汽车行业早已不是外国品牌可以横行的阶段了 。
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编辑:天和Auto-汽车科学岛
天和MCN授权发布
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其他网友观点这个题目本身就有问题,你好像未卜先知似的 。
【为什么有人认为中国造不出世界主流水平的发动机?中国与世界一流水平还有多少差距?】世界上任何事物的发展都有一个从低到高的过程 。西方工业化已经搞了几百年,新中国成立时的洋油、洋火、洋钉?洋蜡等等就是我们的基础,现在短短几十年我们很多没有的东西都有啦,航发的问题也只是时间问题,怎么就断然认为我们造不出优秀的航空发动机呢?现在我们已经有了航发的研究团队,相信多则二三十年,少则十几二十年就一定跨入世界优质航发队伍 。
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