战机“心脏病”,不止中国有!补齐短板,中国可向法国“取经”
最近,为了应对美军撤出欧洲的可能,欧洲相继发布了《欧洲防务未来白皮书》和《欧洲重新武装计划/2030战备计划》两份重磅文件,准备斥资8000亿欧元,强化欧洲自主防卫能力。欧盟委员会主席冯德莱恩表示,重新武装计划将只采购欧洲武器。由于法国是欧洲军工体系最完整的国家,所以舆论普遍认为,这块8000亿欧元大蛋糕,最大受益者将是法国。
其实以法国的体量,能够发展出一套完整的军工体系,是很不容易的。更难得的是,法国军工在很多领域起步晚,起点低,这和中国的情况十分相似,所以法国军工能够达到今天的水平,有很多值得我们学习的经验。这其中,最典型的就是法国航空发动机的发展历程。
法国对喷气式发动机的研究,始于缴获的德国技术。二战末期,法国通过瓜分德国人才市场,获得了赫尔曼·奥斯特里希等航空工业顶尖人才。奥斯特里希领导的团队在BMW003发动机基础上,仅用了几个月时间便开发出了推力更大的阿塔101发动机。尽管面临合金技术等挑战,但奥斯特里希团队通过技术创新,逐步提升了阿塔系列发动机的性能。
阿塔系列发动机从阿塔101起步,经过多次改进升级,推出了阿塔101A、B、C、D、E、F、G等多个型号,推力从最初的1700千克力提升至4700千克力。其中,阿塔101F与阿塔101G作为带加力燃烧室的涡喷发动机,标志着法国航空工业的重大进步。随着发动机技术的成熟,阿塔08/09系列发动机应运而生,推力进一步提升至5600至7060千克,成为法国战机的重要动力系统,助力幻影三角翼与美苏战机三分天下有歧其一。
阿塔系列虽然达到了涡喷发动机的先进水平,但在上世纪60年代,航空发动机进入了涡扇时代,法国为了尽快掌握涡扇发动机技术,加大了国际合作的力度。法国人深知自己航发实力的弱小,所以在国际合作中从不“挑食”,一开始只是维修美国惠普公司的发动机,并从中基本掌握了美国航空发动机的发展思路脉络;随后与英国联合研制“协和”客机的奥林巴斯发动机,虽然不是负责最核心的技术研发任务,但也借此对英国的航空发动机的发展思路也有了最直观的了解;接下来又与英国联合研制“美洲虎”攻击机的“阿杜尔”发动机,虽然仍旧负责非核心机部分,但还是大大提高了法国航空发动机在耐久性和维护性方面的技术水平;之后又和德国联合研制“阿尔法喷气”教练机的“拉扎克”发动机,开始负责涡轮、控制系统和燃烧室等核心部件。
在十多年的时间里,法国先后和美英德三国合作,虽承担的基本都是核心机以外部分的研发工作,但和顶级巨头的合作,大大开拓了法国人的眼界,也对当时航空工业的先进理念有了最直观的了解。这也为法国第一款大推力军用涡扇发动机M53的诞生提供了技术基础。
M53涡扇发动机是在20世纪70年代,法国在阿塔系列发动机的基础上研发出来的。由于传承自阿塔,所以M53发动机采用了单转子结构,结构简单、可维护性好,且技术先进,适合高速飞行。尽管单转子发动机压缩效率和燃油经济性方面存在不足,但M53发动机仍凭借其可靠性和性能,成功装备了幻影2000战机,并在国际市场上取得了良好反响。
M53发动机虽然获得了成功,但单转子发动机毕竟太落后了,为了尽快赶上国际先进水平,同时也为了进军民用发动机市场,法国再次选择国际合作。法国人的态度非常谦逊,先是给美国通用公司的CF6发动机造零件,份额从10%一直干到25%;接着又和通用公司联合研发了大名鼎鼎的CFM56发动机,虽然负责的还是非核心机部件,但法国借此接触到了当时最先进的GE9核心机技术(该核心机也是后来F110发动机的技术基础),为以后的M88发动机的发展铺平了道路。
M88发动机是在20世纪90年代研制成功的,与当时各国的中推相比,性能并不突出,限于法国本身的技术水平,M88的增压比较低、寿命不够长、油耗也偏高,但法国人在别的零部件采用了世界级技术,比如采用了复合材料制造外机匣,和钛合金外涵机匣相比,重量减轻了23%~30%,成本减少了28%。这使得M88在压气机落后于F404的情况下,推重比反而超出。总体来看,M88发动机的成功研制,标志着法国军用航发终于追上了世界领先水平,能够望中美俄英项背了。
M88发动机不仅装备了法国阵风战斗机,还衍生出了TP400-D6涡桨发动机和SaM-146大涵道比涡扇发动机,前者用于A400M军用运输机,后者则是法国与俄罗斯合作研制的成果,用于装备俄罗斯苏霍伊“超级喷气”100支线飞机。
回顾法国航空动力系统的发展历程,我们可以看到,法国人在科研领域非常务实,在努力自研的同时,抓住一切机会与国际顶尖企业合作,不断吸收先进技术与管理经验,逐步提升了自己的研发能力和生产水平。尽管在整体技术水平上仍存在一定的差距,但法国航空工业凭借不懈的努力,还是在国际市场打出了一片属于自己的天地。
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