新中国前30年航空发动机的可靠性是这样的!

中国航空发动机的发展,牵动着每一个中国人的心。有的人总说中国航空发动机缺乏投入、型号少等问题,还有人对中国在涡扇发动机上长期落后于世界先进水平叹息不已,因为中国在建国初就已经装备了最先进的喷气式战斗机,但是在60-70年代,中国和世界航空发动机的差距不但没有缩小,反而差距越来越大。等到美国、苏联等国装备第三代涡扇发动机的时候,中国还在第二代涡扇发动机上艰难跋涉。涡扇九发动机发展28年,在21世纪才终成正果就是一个典型。

但我们必须认清一个现实,中国航空发动机的基础,相对于西方国家和苏联来说,实际是非常薄弱的。中国虽然在建国之初就装备了最先进的喷气式战斗机,而且很快就进入国产化阶段,但实质还是仿制苏联发动机。中国的航空发动机产业,实质上是在战争的压力下,硬生生照猫画虎建立起来的。

由于国防压力大、中国又在国际上出于孤立地位,因此航空企业基本上是单纯仿制,没有下功夫及时消化、吃透技术,制造零部件以满足苏联图纸尺寸为标准。至于苏联发动机为什么这样,这种设计有什么问题隐患,仍然是不知其然,更不知其所以然。

事实上,中国仿制的五十年代喷气式发动机,当时仍然处于发展的初级阶段,各种研究和试验方法并不完善,对性能特性引起各种故障的研究不够,可靠性和寿命的试验方法不够完善。再加上当时苏联的设计指导思想,是以追求高性能(推力)为主,忽视结构强度,牺牲发动机寿命和耗油率。换句话说,当时中国在仿制苏联发动机基础上建立的发动机产业,根子上就被埋下了巨大的定时炸弹。

此外,当时中国为了大批量装备战斗机,实现以“数量”制衡的目的,航空工业采取了片面追求进度和数量的方式,忽视发动机质量而盲目搞产值翻番。因此新中国在建国前30年面临的航空发动机问题,不是有没有什么先进涡扇发动机,有没有大推力发动机的问题,而是缺乏质量合格发动机的问题。

根据上世纪80年代中期航空工业部质量司的统计,1952年至1983年,因产品设计和制造等质量问题共发生等级事故中,其中发动机质量占48.3%。在等级事故中, 一等事故占三分之一,其中发动机质量也是最突出,约占一等事故的38%。而根据空军统计,建国三十多年来发生的一、二等事故中,属于航空发动机设计、制造引发质量问题造成的约占50%(与航空工业部质量司统计的数宇相近)。而世界飞行事故中,由于航空发动机造成的仅占4.5%,等于说中国航发事故率是世界平均水平的10倍多。

中国在研制发动机的时候,下马了一些发动机型号,例如喷发-1A、涡扇5、涡扇6和涡扇8。很多人认为这是因为中国发动机研制是和飞机型号配套进行的,没有了飞机型号,发动机就自然死亡。当然这是不正常,也很可惜,但在中国航发基础极为薄弱的时代,那些和战机型号配套的发动机,就活得很好吗?绝非如此。

截止上世纪80年代中期,中国大量生产的航空发动机就只有3个型号,涡喷-6、涡喷-7和涡喷-8。其中涡喷-6是为了大量的歼-6战机,仿制苏制Pд-9Б喷气发动机;涡喷-7是为了装备少量歼-7、歼-8战机,仿制苏联Р11-Ф-300发动机,涡喷-8是装备我军轰-6轰炸机,仿制苏联PⅡ-3M发动机。这三种发动机,可以说就是当时中国空军的心脏,是必保的项目,如果没有这三种发动机,中国空军相当于不存在了。

然而在改革开放之初,这三种极为重要航空发动机的质量却依然很不乐观,屡屡发生成批返厂的质量问题。例如涡喷-6发动机。当时空军曾经统计有数万多台次在寿命期内就返厂排故(涡喷-6发动机本身寿命就只有200小时),主要质量问题包括涡轮轴转接圆弧超差造成断裂、压气机七级盘工艺不好发生爆破、压气机一级叶片折裂、采用直流喷杆加力筒体爆破、起动机绝缘不良,电阻低,弹簧断等。

其中前三项占据全部问题发动机数量的74%,其中最大的就是恐怖的涡轮轴转接圆弧超差造成断裂问题,曾多次造成空军歼-6停飞。空军当时计算涡喷-6的空中停车率高达0.94/千小时,美国规定发动机空中停车为0.2/千小时,我国空中停车率是美国4.7倍,这主要由于涡喷-6燃油系统出现故障较多。其次是涡轮部件故障和压气机部件故障。

再看涡喷-7。它的主要问题依次是,使用中滑油变黑润滑不良、点火电缆导线折断、压气机一级叶片磨损断裂。老型号毛病没改,1964年就开始改进研制涡喷-7甲。由于涡轮前温度提高100°С,在长期试车中出现火焰筒安装边裂纹,但当时不下决心排除这种故障,却降寿一半出厂使用。该问题经过18年之后,直到1982年才解决。这种反常的更改发动机方法,并未引起人们的重视。

涡喷-7甲发动机,虽然做过大量的技术模底工作,但直到1984年末,还发生加力燃烧室温场分布不句,加力筒体有局部高温而产生裂纹等质量问题。而在研制涡喷-7乙的时候,相同错误再次发生:为了提高性能,将涡轮前温度提高100°С,全加力推力增加到 6100公斤,当时发现燃烧室出口温度场不合格,没有进行严格调试,就投入批生产。交付部队发现发动机二级导向器叶片发生裂 纹变形,影响空军使用安全,又回头来进行研究排故。

对于目前的航空发动机,我们就要求堪用即可,就像整容,底子越差,越不能瞎折腾,过得去就行,整成明星根本不现实。

而涡喷-8的问题在于斜盘轴承剥落,柱、塞不耐磨一再降寿、燃油调节器性能差,有脫套卡死事故、涡轮盘氧化夹渣造成爆破等。从1980年到1981年涡喷-8提前换发动机26台。按飞行小时折算,提前换发率高达0.65/千 小时。而美国规定为0.2/千小时,我国高出三倍多。

这种触目惊心的质量问题,首先是原设计就存在可靠性、耐久性差的缺陷,其次是中国发动机设计人员未消化、吃透,就进行改进改型,最后是因为厂家生产时工艺纪律松弛,检验不严。也就是说,苏联设计了有质量问题的航空发动机,中方再囫囵吞枣,不加理解的就改设计,最后工人再不负责任的粗心生产。你想这质量能好得了吗?这等于一个手潮的大夫,按照凤姐的模子给别人整容,这出来还能有人样吗?以这种环境和基础,那些下马的涡扇5、涡扇6和涡扇8发动机即便上马,又能如何呢?

因此,尽管现在已经是2017年,但中国在航空发动机研制上浅薄得依然像个小孩子。尽管中国仿制、生产发动机的历史可以追溯到上世纪50年代,但是中国开始加大航空发动机的投入满打满算只有20年,制造工艺提升改进航发质量以满足空军需要也就5-10年左右(以涡扇-10堪用为标志),将发动机作为国家重大项目也只是在2015年,从体制上理顺航空发动机研制生产,还是在2016年。

因此,我们现在仍然不能要求中国航空发动机一步到位,迅速赶上国际先进水平。能拿出质量稳定、堪用的涡扇发动机,就已经是巨大的里程碑。至于研发像F-119、F-136这样的先进第五代发动机乃至第六代发动机,还需要脚踏实地一步步攻坚。毕竟饭只有口一口的吃,身体才能强壮。


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