日本外交家網(wǎng)站12月7日發(fā)表美國海軍戰(zhàn)爭學(xué)院教授安德魯·埃里克森和吉伯·柯林斯的文章稱,解放軍海軍日前利用國產(chǎn)殲-15戰(zhàn)機成功在“遼寧”號航母上完成了起降作業(yè),此事令國外觀察家頗為震驚。不過,解放軍海軍尚未解決一個關(guān)鍵問題:殲-15和其他中國戰(zhàn)機何時才能夠安裝中國發(fā)動機?與許多其他領(lǐng)域相同,中國在軍用飛機領(lǐng)域的整體研發(fā)工作也在快速發(fā)展。就像帳篷一樣,它的功能與性能取決于撐開帳篷的那根“長桿”,而就飛機而言,其最關(guān)鍵、最難產(chǎn)生的部分,就是發(fā)動機。雖然目前中國已在該領(lǐng)域投入了巨大的心血,但其成果和這些努力的影響仍然不得而知。不過,文章稱,中國至少會在2至5年時間內(nèi)系列化生產(chǎn)足以為殲-20提供真正五代機性能的強大發(fā)動機。
中國到2015年投入1500億美元研制發(fā)動機
作為鞏固并提高中國軍工實力整體努力的一部分,以中國航空工業(yè)集團公司為首的中國發(fā)動機制造商預(yù)計近期將投入1000億人民幣發(fā)展發(fā)動機,到2015年,這種投入可能會提高至1500億人民幣(近240億美元)。據(jù)路透社報道稱,一些中國航天工業(yè)專家預(yù)測,在接下來二十年的時間里,北京最終將在發(fā)動機領(lǐng)域投入多達3000億美元。在這種級別的資本投入下——是此前相關(guān)報道的數(shù)倍——中國最終將投入獲得發(fā)動機領(lǐng)域重大突破的必要資金。據(jù)估計,普惠公司為F-35“閃電II”戰(zhàn)機研制F135發(fā)動機——該發(fā)動機是世界上最先進、最強大的發(fā)動機——共投入了約84億美元(至少按照官方公布的資金來看是這樣的)。以此為基礎(chǔ)可看出,中國已經(jīng)投入了可同時維持多款先進性能噴氣發(fā)動機和大型渦輪發(fā)動機研發(fā)工作的資金。
中國國防航空工業(yè)已經(jīng)展現(xiàn)了其同時成功處理多個項目的能力——其同時研發(fā)至少四種不同類型的戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)機和攻擊機,包括兩款隱身戰(zhàn)機殲-20和殲-31戰(zhàn)機。除中國之外,沒有其他任何一個國家同時維持著這么多不同的現(xiàn)代戰(zhàn)機項目。然而,這種進步也突顯了中國軍用飛機領(lǐng)域的另外一個事實,即中國仍無力規(guī)?;a(chǎn)足以使其新型戰(zhàn)機具備不加力超音速巡航等第五代戰(zhàn)機特性的噴氣發(fā)動機。即便殲-20和殲-31原型機配備了中國研制的發(fā)動機,但這決不表明這些發(fā)動機擁有足夠的使用壽命,并且能夠規(guī)?;a(chǎn)足以裝備大型戰(zhàn)術(shù)飛機編隊的數(shù)量。
目前中國正在學(xué)習(xí)如何系列化生產(chǎn)為其部分殲-10和殲-11/殲-11B戰(zhàn)機提供動力的WS-10渦輪發(fā)動機,還無力生產(chǎn)其未來國產(chǎn)大型運輸機或加油機所需的大型高涵道比渦扇發(fā)動機。雖然《環(huán)球時報》報道稱中國目前生產(chǎn)的殲-11B戰(zhàn)機全部配備了中國研制的WS-10發(fā)動機,但中國最近的噴氣發(fā)動機進口數(shù)量證明中國戰(zhàn)機仍嚴重依靠俄羅斯發(fā)動機,由中國研制的發(fā)動機僅為約兩成中國最現(xiàn)代化的戰(zhàn)機與攻擊機以及出口至巴基斯坦的JF-17戰(zhàn)機提供動力。
據(jù)美國的俄羅斯與中國軍用航空領(lǐng)域分析家魯本·F·約翰遜稱,航空發(fā)動機可能是中國與其他國家航空領(lǐng)域差距最大的地方。例如,在本屆珠海航展期間,雖然中國展出了其性能較低的“岷山”渦扇發(fā)動機,但WS-10發(fā)動機卻沒有現(xiàn)身。除這兩款發(fā)動機之外,中國還在研發(fā)多種噴氣發(fā)動機。
中國或在2至5年內(nèi)成功研制五代機發(fā)動機
配備在戰(zhàn)術(shù)戰(zhàn)機和攻擊機之上的噴氣發(fā)動機,必須能夠在嚴峻的條件下運行。例如,在飛行過程中,噴氣發(fā)動機的壓縮機葉片要能承受高達自身重量20000倍的離心力。人們常常用“冰質(zhì)調(diào)羹勺攪熱湯”來形容渦輪葉片在這種環(huán)境下面臨的挑戰(zhàn)。
航空發(fā)動機以其復(fù)雜性、深奧的技術(shù)以及苛刻的性能參數(shù),堪稱航空發(fā)展中的頂峰。據(jù)約翰遜稱,在戰(zhàn)機發(fā)展過程中,發(fā)動機核心就相當(dāng)于“撐開帳篷的長桿”,是一個項目之所以會拖延的最大原因。航空發(fā)動機的材料通常無法按照工業(yè)分類指導(dǎo)方法“加工”,因為以工業(yè)規(guī)模這樣做是不經(jīng)濟實惠的。必須全部掌握合金、粉末冶金、單晶葉(微博)片技術(shù)。值得注意的是,在五家前蘇聯(lián)大型研究機構(gòu)中,就有一家致力于材料研究,蘇聯(lián)冶金研究非?;钴S。在俄羅斯的發(fā)動機項目中,掌握熱障涂層技術(shù)是關(guān)鍵一步。
然而,盡管做出了這些努力,但在發(fā)動機性能方面,俄羅斯仍然沒有可媲美發(fā)動機“三巨頭”——即羅爾斯·羅伊斯、GE和普惠——的企業(yè)。俄制發(fā)動機仍然相對較重,而且利用的也并非最頂級材料,燃油消耗率也相對較高;與美制和歐制頂級噴氣發(fā)動機相比,俄制發(fā)動機加速度較差,推力重量比較低,壽命較短,可維護性較差。另外,俄羅斯仍然無法利用最新管理技術(shù)獲得最佳優(yōu)勢。例如,雖然如“土星”公司的AL-31發(fā)動機等新型俄制發(fā)動機已經(jīng)配備了全權(quán)數(shù)控系統(tǒng),而且全權(quán)數(shù)控系統(tǒng)的質(zhì)量較非俄制產(chǎn)品相差不大,但軟件質(zhì)量仍然是一個關(guān)鍵的區(qū)別。即便是首批蘇-27戰(zhàn)機也加裝了不同的發(fā)動機,因為AL-31發(fā)動機當(dāng)時尚未到位。
近年來隨著冶金和制造技術(shù)的發(fā)展,中國在航空領(lǐng)域已經(jīng)取得了一些進步,系統(tǒng)設(shè)計、集成和管理已經(jīng)成為制約發(fā)動機生產(chǎn)的最大薄弱環(huán)節(jié)。在地面測試和高離心和G力飛行中,中國發(fā)動機面臨著葉片彎曲、破壞及其他問題。為了攻克這個難關(guān),中國的軍用噴氣發(fā)動機制造商需要實現(xiàn)一些生產(chǎn)和流程管理突破,而這些突破與前幾年中國在機身與航空電子領(lǐng)域獲得的突破一般無二。為了推動這種努力,中國航空工業(yè)集團公司旗下發(fā)動機公司聘請了經(jīng)驗豐富的發(fā)動機設(shè)計人員。鑒于在該領(lǐng)域其他方面的進展,而且中國還在繼續(xù)通過研發(fā)和工業(yè)間諜活動,獲得技術(shù)和流程管理知識,中國有可能在未來幾年內(nèi)研制出一款可規(guī)模化的可靠型 WS-10發(fā)動機。
WS-10發(fā)動機有潛力提供堪比惠普公司F100渦扇發(fā)動機的性能——F100發(fā)動機為F-15和部分F-16戰(zhàn)機提供動力。因此,這種發(fā)動機或許能夠為與F-15戰(zhàn)機尺寸相似的殲-11B、殲-15和殲-16戰(zhàn)機提供動力。中國至少會在2至5年時間內(nèi)系列化生產(chǎn)足以為殲-20提供真正五代機性能的強大發(fā)動機。
擔(dān)心被超越俄羅斯不愿對華出口先進發(fā)動機
缺乏國產(chǎn)噴氣發(fā)動機是中國飛機研制能力的巨大不足。對于完善并出口國產(chǎn)飛機而言,掌握規(guī)?;a(chǎn)可靠強大噴氣發(fā)動機的能力,是至關(guān)重要的。除中國之外,所有大型軍用飛機制造商都能夠設(shè)計并生產(chǎn)可靠的發(fā)動機。然而,受美國和歐盟對華軍事禁運的影響,俄羅斯,在某種程度上還包括烏克蘭,是唯一愿意對中國出口軍用噴氣發(fā)動機的國家,其中烏克蘭雖然有意出口,但卻缺乏中國想要獲得的五代機發(fā)動機。
就俄羅斯而言,其越來越?jīng)]有理由向中國軍方出口先進噴氣發(fā)動機。首先,俄羅斯本身有意生產(chǎn)并出口第五代戰(zhàn)機T-50,不會希望為自己培植競爭對手,破壞T-50戰(zhàn)機在國際軍用戰(zhàn)機市場的地位。其次,在政治和經(jīng)濟壓力下,俄羅斯也會把先進戰(zhàn)機留在國內(nèi),因為俄羅斯空軍正在進行現(xiàn)代化,而為俄軍生產(chǎn)的戰(zhàn)機需要配備最先進的噴氣發(fā)動機。第三,在過去十年里,中俄軍售充斥著有關(guān)技術(shù)轉(zhuǎn)讓的討論,中方不斷復(fù)制俄羅斯技術(shù),對俄羅斯系統(tǒng)進行逆向工程研究。最后,一些俄羅斯決策者越來越關(guān)注中國不斷提升的軍事和經(jīng)濟力量,以及中國在俄羅斯遠東地區(qū)不斷強化的存在。
因此,俄羅斯政府越來越不愿意對華出口其最先進的發(fā)動機,因為這些飛機可能會被中國進行逆向工程研究,繼而不但會被用來為中國飛機提供動力,還淪為能夠在世界出口市場上得到的廉價發(fā)動機。在上世紀90年代和本世紀初,俄羅斯噴氣發(fā)動機制造商賭贏了,因為當(dāng)時中國航空工業(yè)相對落后。然而,經(jīng)過了過去幾年的快速發(fā)展,中國航空工業(yè)在技術(shù)上已經(jīng)與俄羅斯接近或看齊,而中國會比以前更迅速的吸收俄羅斯技術(shù)的假設(shè),會使俄羅斯更不愿意對華出口先進發(fā)動機。
例如,在2010年9月,魯本·約翰遜在《簡氏防務(wù)周刊》中撰文稱,解放軍空軍某發(fā)動機維修廠成功將俄制AL-31F發(fā)動機的壽命從900小時延長至1500小時。俄羅斯專家將該事件視為“上世紀90年代對華出口技術(shù)被中國完全吸收的另外一個例子。中國與俄羅斯同樣優(yōu)秀,甚至超過俄羅斯的發(fā)動機,只是時間的問題。”
限制對華發(fā)動機供給,還能夠限制中國的飛行員訓(xùn)練能力,因為與當(dāng)前低飛行員訓(xùn)練時數(shù)相比,頻繁的空戰(zhàn)訓(xùn)練會迅速消耗發(fā)動機。
掌握先進航空發(fā)動機技術(shù)有助于推動艦艇發(fā)展
然而,目前中國發(fā)動機項目尚未成功,仍受技術(shù)限制。俄羅斯需要中國資金維持其國防工業(yè)。中國目前向俄羅斯采購蘇-35戰(zhàn)機的交易,首先反映了其對留里卡-土星聯(lián)合企業(yè)研制的117S發(fā)動機的渴望。117S發(fā)動機是蘇-27戰(zhàn)機所配AL-31F發(fā)動機的后續(xù)型號,采購該型發(fā)動機有助于縮短中國發(fā)動機項目的時間。據(jù)魯本·約翰遜稱,中俄兩國有可能會在2013年中期之前達成交易,雙方談判似乎已經(jīng)上升到一個新的水平,蘇伊霍飛機公司已經(jīng)在原則上同意將對華出口48架戰(zhàn)機(40億美元)的數(shù)量降低至24架戰(zhàn)機(15億美元)。
約翰遜稱,俄羅斯工業(yè)知情人士堅稱俄中兩國間一進一退的談判仍在繼續(xù),但一些人認為中國最終將“正式簽署”采購48架戰(zhàn)機的協(xié)議,卻只接受24架蘇-35戰(zhàn)機。這種事情已有先,例如在1996年,中國簽署了采購200架蘇-27SK/殲-11戰(zhàn)機的產(chǎn)生協(xié)議,但沈陽飛機公司最終僅生產(chǎn)了100架這種戰(zhàn)機,之后就開始生產(chǎn)復(fù)制版殲-11B戰(zhàn)機。
約翰遜補充稱,俄羅斯航空工業(yè)官員擔(dān)心中國會以同樣的方式復(fù)制蘇-35戰(zhàn)機。與此同時,在中國殲-15戰(zhàn)機成功著艦“遼寧”號航母之后,對于中國軍用飛機工業(yè)只能復(fù)制俄羅斯設(shè)計的說法,中國表現(xiàn)的比以往更加敏感。據(jù)一些俄羅斯消息人士稱,殲-15戰(zhàn)機是蘇-33艦載機的復(fù)制品。
無論如何,這筆交易的進展值得關(guān)注,因為蘇-35戰(zhàn)機的117S發(fā)動機比以前俄羅斯對華出口的AL-31發(fā)動機更加強大。獲得117S發(fā)動機,使中國噴氣發(fā)動機制造商得以對這款發(fā)動機進行逆向研究,從而有機會建造出一種更加強大的國產(chǎn)戰(zhàn)術(shù)渦扇發(fā)動機。
就經(jīng)濟角度來看,在接下來二十年時間里,中國會有龐大的噴氣發(fā)動機需求。預(yù)計從2012年至2031年,中國買家將采購價值6700億美元、共計5260架商用飛機,在未來二十年里,將需要2300多架商務(wù)飛機,這些飛機將需要額外16000多臺噴氣發(fā)動機,而中國軍方對飛機的需求,能夠輕而易舉的使中國對發(fā)動機的需求再次提升500至1000臺發(fā)動機。
在戰(zhàn)略方面,政府和企業(yè)官員可能希望用國產(chǎn)發(fā)動機為未來中國軍用加油機、運輸機和預(yù)警機提供動力,以免因禁運或價格問題與國外供應(yīng)商發(fā)動糾紛。只有關(guān)鍵零部件能夠?qū)崿F(xiàn)國產(chǎn),這種戰(zhàn)略才能夠發(fā)揮作用,這也暗示中國將尋求實現(xiàn)完全自主的發(fā)動機生產(chǎn)鏈。
這具有重要軍事意義,因為用于民用飛機的大型高涵道比渦扇發(fā)動機,在經(jīng)過很少或根本不用改動的情況下,就能夠為加油機、運輸機和預(yù)警機等大型軍用飛機提供動力。美國大型運輸機C-17和C-5)、加油機(KC-10和KC-135)、預(yù)警機以及其他飛機(E-3A and P-8A) 全部或能夠由配置基本與商用飛機動力裝置相同的發(fā)動機提供動力。
例如,與波音737和空客A320單通道客機所用動力相似的CFM56系列發(fā)動機,也用在KC- 135空中加油機、E- 3A預(yù)警機和P-8A海上巡邏機之上。相似的,波音757和伊爾- 96飛機所用的PW2000渦扇發(fā)動機,與身為美國運輸機編隊中流砥柱的C-17運輸機所用的 F117 PW100發(fā)動機非常相似。
噴氣發(fā)動機——至少是其核心——還可以推動海軍艦艇的發(fā)展,因為艦船燃氣渦輪是基礎(chǔ)飛機發(fā)動機研制的。最初為飛機研制的優(yōu)秀可靠的發(fā)動機核心,有可能會對中國軍用造船業(yè)產(chǎn)生重大影響,因為燃氣渦輪推動系統(tǒng)為艦艇提供了更好的加速性能和作戰(zhàn)機動性。
總結(jié):突破中國“80 %解決方案”?
在過去三年里,僅從飛機建造數(shù)量來看,中國已經(jīng)成為了世界上最大的戰(zhàn)機生產(chǎn)國?,F(xiàn)在觀察家正在翹首以待,看看中國最近宣布的投資計劃,能否把中國軍用噴氣發(fā)動機生產(chǎn)能力提升到與其建造機身能力相稱的程度。這一賭注的風(fēng)險極高,因為一旦中國掌握了高性能噴氣發(fā)動機自主建造能力,中國為解放軍及出口市場迅速生產(chǎn)新型戰(zhàn)機就會僅面臨極少的技術(shù)障礙。
這確實是一項艱巨的任務(wù)。在為未來出口配有國產(chǎn)發(fā)動機的飛機做努力時,中國可能會再現(xiàn)其“80%解決方案”。據(jù)魯本·約翰遜稱,在其發(fā)展系統(tǒng)的性能參數(shù)方面,中國技術(shù)發(fā)展努力似乎體現(xiàn)出了同共的特點:“無論中國試圖模仿什么,他們似乎都能夠?qū)崿F(xiàn)80%左右的性能;完成余下20%難度很高,而且成本高昂?!?/p>
中國此前使用進口發(fā)動機,很難使中國軍方和出口客戶接受一款不合規(guī)格的中國發(fā)動機。讓他們接受一款不熟悉的產(chǎn)品,體現(xiàn)的是對中國發(fā)動機信心的巨大飛躍。在該領(lǐng)域的努力,可能會在身為生產(chǎn)者的中國航空工業(yè)和身為終端用戶的解放軍海軍和空軍之間引發(fā)緊張。
中國越來越清楚的認識到,在軍用飛機生產(chǎn)領(lǐng)域中,航空發(fā)動機就相當(dāng)于撐起帳篷的那根“長桿”,但要攻克這一難關(guān),中國還有很長的道路要走。即使從中國現(xiàn)有資源和不斷增長的專業(yè)知識來看,要實現(xiàn)發(fā)動機領(lǐng)域“三巨頭”、西歐發(fā)動機生產(chǎn)商和俄羅斯航空發(fā)動機制造商現(xiàn)有的造詣,中國還需要一段時間的努力。
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