在航空發動機領域,我國的發展理念是要做最好的,在技術研發前沿,目前我們又做到了最快,未來極有可能將定義最快,并且改變航空發動機領域的規則。
因為按照最新研制的噴氣發動機,未來乘坐民航客機在一個小時內就能到達地球的任何一個角落,也就是說依照這樣的速度甚至能夠沖出地球,至少理論上是如此。
噴氣發動機,16馬赫
港媒近日報道,國內已經研制出了噴氣發動機,在世界上是第一臺飛行速度達到16馬赫的產品。
16馬赫是什么概念呢?換算成公里,也就是時速19500km。在地球上,目前還沒有任何一種發動機能夠達到這么快的速度,哪怕是理論上也沒有。
地球的平均直徑也只有6371km左右,赤道最長,其平均直徑也才6378km。因此對比來看,假設將這款新的發動機安裝到民航飛機上,未來乘坐飛機周游世界在1個小時內就能完成。
除此之外,目前的民航客機平均時速在800km~1000km之間,多數時候的時速都在800km以下。新研制的發動機速度是傳統發動機的20倍之多。
這就是說,隨著我國推出了真實的產品,未來在航空領域將能重新定義速度的極限。如果下一步的技術能夠拓展到航天領域,也就是把相關的技術應用到火箭或者宇宙飛船上,其速度同樣也是驚人的。
不過需要注意的是,航空發動機與航天發動機存在著本質的差別。航空發動機在地球內部使用,確切的說是在大氣層內使用,相關的技術都是圍繞大氣層的摩擦來展開研究的。
航天發動機則不一樣,火箭和宇宙飛船要飛出大氣層外,在真空的環境里沒有空氣阻力,如何在技術上做到提升,本質上與地球內的發動機技術還有一定的差別。
即便如此,隨著技術在整體上有所突破,未來最前沿的研究可以融合以及協調。尤其是我國的技術目前沖在了最前面,在接下來航空領域的規則制定中就能占據主導地位。
之所以這款新的產品能夠達到這么快的速度,相比于傳統的航空發動機,它的燃燒速率超過了超音速燃燒沖壓發動機1000倍之多。
這樣一來,燃料在內部可以以微秒級的速度完成燃燒,進而就能將速度以指數級的方式提升。
可能有人在想,這么快的發動機什么時候能夠應用到飛機上呢?恐怕從研究到實際應用,中間還有一個過程。
因為像這種最前沿性質的研究,這些技術都太過于超前,本身并不會馬上投入使用。不管是技術本身的局限,還是在產能上不能達到生產設計要求,這些都是最關鍵的制約。
另外,航空發動機從研發到生產應用,中間都有一個不斷調試以及適應實際層面的過程,而最新的這款發動機只是在技術上取得了重大突破,下一步如何在應用層面突破同樣需要時間。
最后還有一點,那就是像發動機這些最前沿的技術,有的時候會優先用于軍事層面,因此圍繞這款發動機的詳細細節,目前的報道中都沒有提及。
從另外一個角度看,不能馬上應用,并不是說我們在航空發動機領域就止步不前。恰恰相反的是,在實際的應用中,我國近年來的航空發動機產業進展神速。
要做就做最先進的產品
航空發動機一直被譽為制造業的皇冠,原因就在于它涉及到多種復雜的技術,尤其是在零部件的使用層面,密密麻麻的產品背后都是一項項細微又不可或缺的技術。
軍用領域的航空發動機在國內發展相對較早,相關的技術以及產品迭代也很快。而在民用領域,我國自主研發的航空發動機,相對來說起步較晚,但目前已基本實現了與其他技術大國并駕齊驅。
截止到去年,中國的航空發動機集團,也就是人們常聽說過的中國航發,正在研發最新款的民用領域的航空發動機。根據去年夏天透露出來的消息,這款產品它的技術水平和國際上的第四代先進發動機比肩。
業內人士表示,我國在民用航空發動機領域不但要取得技術上的突破,最重要的是要做成中國的品牌,而且還要讓這種發動機品牌,未來在世界上具備更大的影響力。
除了目前正在研發的新產品,多年來我國一直在探索自主創新的發展道路,而且也研發出了多款民用領域里的發動機。
比如說中國航方已經研制的CJ1000A發動機,未來將主要應用在單通道飛機的動力需求上。下一步,隨著國產大飛機的持續交付,國產民用領域的發動機也將發揮無可替代的作用。
這款發動機擁有完全的自主知識產權,特點是油耗低、噪音低、壽命長、可靠性高,而且接下來還能通過改進型進行系列化發展。
在國內的研發人員看來,不研發則已,一旦要研發,就要堅持自主理念,不能動搖。在這方面,我們的鄰居印度正好是一個典型的反面例子。
40多年的時間里,印度也一直想研發自己的航空發動機,但是由于沒有下定決心,多年來一直試圖尋求外部的技術幫助,這才導致他們研發出來的產品遲遲不能真正應用。
對比之下,我國的技術人員從一開始就知道,研發航空發動機將是一個相當復雜且艱巨的工程,涉及到多種技術和材料,現代的很多科學基本上都要應用到。
要想做好,從最初的研發要求就得苛刻。整個試驗設計的周期很漫長,尤其是到隨后的制造改進階段,更是會出現各種各樣意想不到的狀況。
即便如此,我國航空發動機的自主研發步伐近年來在不斷加快,尤其是國家正式成立相關的研發制造單位以后,從創新理念再到技術方法,幾乎是日新月異的變化。
說到底,這就是在投入上的專注,只有具備了這種專注的精神,發動機的研發才能真正的出成果,而且一旦達到應用階段,從量產再到產業鏈的完善,更能做到加快推進。
未來20年,交付1.9萬臺航空發動機
我們不單單要做最好的產品,隨著技術更進一步投入到應用市場,還要構筑起完善的產業鏈,從而使發動機能夠更多的應用到飛機上。
根據中國航發去年發布的一份預測報告顯示,未來20年的時間,我國的航空發動機交付能力將可以達到1.9萬臺,整個市場相當巨大,規模在3000億美元以上。
這是什么概念呢?我國一個國家的航空發動機市場,就占到全球市場份額的1/5。所以,在這種局面下,不光國內的航空發動機制造企業有動力,國外的企業也在蠢蠢欲動。
還在2023年的時候,國內已經在使用的商用發動機總量就已經超過了9000臺,整體的規模還在上漲,尤其是窄體飛機發動機的規模,接下來的市場份額將占據六成以上。
這對于我國的航空發動機制造企業來說,將是十分巨大的機遇市場需求的,而且涉及到多種類型的發動機,諸如常見的活塞、渦噴、渦軸、渦槳、渦扇等等。
也就是說,未來20年,不光有前沿技術在持續發展,航空發動機的應用領域,不管是制造水平還是產業鏈的持續完善,整個市場將會越來越大。
最關鍵的是,除了傳統的燃油發動機,未來在航空發動機領域,純電動的發動機以及混合動力的發動機,相關技術也在快速崛起。
有市場需求,航空發動機制造企業就可以持續發展。隨著技術的不斷完善和成熟,在經驗積累的基礎上,我國航空發動機整體發展將會躍升到一個新臺階。
未來的發動機市場格局是什么?
目前,全世界有獨立能力制造航空發動機的國家只有5個,我國雖然位列其中,技術上也在不斷取得突破,但在實際的應用和制造上還相對落后。
所以,下一步航空發動機發展不僅僅要持續推動技術更新,還要保證整個產業鏈的持續完善。
根據我國此前提出的規劃綱要,目前航空發動機以及燃氣輪機的發展,已經成為國內100個重大工程及項目,而且還排在首位。
根據規劃,未來10年到20年的時間,我國的航空發動機技術不但要持續取得突破,在制造和應用層面還要做到與其他有能力、有技術的國家并駕齊驅。
正因為有這樣的規劃,所以現在我們能夠研制出速度最快的噴氣發動機也就不奇怪了。我們的制勝法寶,就是能夠做到最大程度的調配和調節資源以及技術。
在這個前提之下,無論是技術的研制,還是制造和應用,我們都能使效率發揮到最好。下一步,不但要在國產的飛機上更多應用國產發動機,還要更進一步提升發動機的整體壽命。
結語
目前,民航領域常用的航空發動機,平均使用壽命在2萬小時以上,如果一架飛機每天飛行的時間是6小時,發動機則可以使用10年左右。
未來的技術以及實際應用,將會圍繞發動機的壽命持續發力,如何能進一步提高整體的使用壽命,將直接關系到國產化的發動機,在未來的民航市場可以具備多大影響力。
困難肯定存在,但是要在持續探索中不斷突破,尤其是要以科技創新為原動力,只有在這個基礎之上,我國的航空發動機才能持續不斷的取得突破。
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