航空发动机是保证国家安全、彰显强国地位的航空武器装备的“心脏”,飞行器划时代的突破,都直接与航空发动机的技术进步有关系。1903年,美国莱特兄弟设计制造的飞机为什么被称之为第一架飞机?因为它实现了机体重于空气持续留空、可控制、有动力的飞机三大要素,有了动力推动飞机飞行才称之为飞机。而喷气式发动机出现后使飞机突破了音障,使人类跨入超音速飞行时代,所以航空发动机对飞机的发展起着至关重要的作用。可以说,航空发动机是飞机性能、经济性等的主要决定因素。
比较而言,发动机比飞机的研发要难,时间也长,有些航空发动机从设计到定型长达二三十年时间。一架飞机上,发动机的重量(包括燃油的重量)占到飞机全重的百分之五六十甚至更多。在整个飞机全寿命周期的费用中,发动机消耗的费用占比也是多数。先进发动机的研制,是一个国家综合国力和经济实力的体现。目前世界上只有联合国的5个常任理事国,即美国、英国、法国、俄罗斯、中国在研制大中型航空发动机,排名第一的还是美国,法国坚持独立自主研制军用航空发动机,有可能性能差点、时间晚点,但坚持用自己的。世界上其它一些国家以研发小型发动机为主,如无人机、支线飞机上用的发动机。
国际上如何评价航空发动机?
国际上对航空发动机有很多评述,如美国曾经在国情咨文中描述到:航空发动机是一个技术精深的、新手难以进入的领域,它需要国家充分开发、保护并充分利用该领域的成果,需要长期的经验和大量的数据积累,以及国家大量的投入。指导美军21世纪联合作战的纲领性文件《2020年联合设想》中,列出构成美国未来战略基础的九大优势技术,其中第一位是雷达,因为在作战中首先要看到。航空发动机排在第二位,位于核技术之前。在战场上,美国的航空发动机也展示出了强劲的优势和实力:自科索沃战争、海湾战争以来,空中精确打击成为主要作战样式,航空发动机是战斗力的核心之一,战斗机和无人机有一个好的“心脏”才会有好的性能或效能,也才会有强大的空中精确打击力量。
航空发动机的发展趋势
总的来看,国际上航空发动机的发展不仅没有停止,而且呈现加速发展的态势。民用和军用的要求不太一样。民用航空发动机主要朝更省油、更小排放、更低噪声、更安全等方面发展。当然,由于远距离飞行(如越洋)的需要,发展超音速甚至高超音速飞行的民用航空发动机也受到一些国家的重视。军用的,则主要朝适应性更好(多用途)、飞行范围更高和更快,以及经济可承受方向发展,军用航空发动机的推重比(推力和重量之比)、涡轮前燃气温度等不断提高,大量采用新结构、新材料、新工艺,变循环发动机、自适应发动机、涡轮基冲压组合发动机等新型发动机都在发展之中。
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