航空发动机到底哪家最烧钱？

我是夏雯静

6-05-10 06:24:16 来源：        腾讯财经 收藏(0)
　　中国航空发动机的发展一直牵动着国人的心，由于航空发动机技术的落后和巨大差距，中国自行研制的军用和民用飞机长期受到发动机能力薄弱的困扰，成为限制中国发展航空事业的最大技术障碍，到目前为止，除少量军机和民机使用国产发动机外，中国发展的重点军机，如歼-10系列战斗机、718工程验证机等，民机如ARJ-21和C-919项目均采用国外发动机，这种受制于人的状况既影响国家安全也非大国产业发展所能忽视。
　　世界主要强国为了发展航空发动机到底投入了多少资源呢？为了说明这个问题，我们简单挑选美国的F100、俄罗斯的AL-31F发动机、印度的“卡佛里”来对比以下。
　美国：F100花掉了中国1987年军费的1.5倍。大名鼎鼎的美国F100发动机，是美国主力三代战机F-15和F-16的发动机，由普惠公司研制，世界上最早投入使用的推重比达8一级军用发动机，是真正意义上的“大推力涡扇发动机”。
　　F100号称于1970年3月开始工程研制，1974年11月，F100-PW-100型交付空军，历时4年零8个月实现设计定型交付，研制总费用为4.57亿美元，按1996年美元币值计算，其研制费用为14.1亿美元(这不包括其基本概念研究费用、预先研究费用、验证机研制费用等)，如果粗略地按照1:8的汇率，约合人民币是112亿，对比一下1996年中国全年的军费支出是720亿人民币，这相当于我们一年军费的1/7!
　然而，这只是F100的一个片段，要了解F100，还得看他的前世今生。在F100正式立项前的2年(1968，一说1969)，美国空军、海军就已经联合提出了初始工程发展计划，要求在18个月内造出一台验证机，也就是说1970年F100立项的时候已经完成了验证机研制，这一点和中国是重要的差别，中国发动机的“立项”是几乎是从零开始。回到1968(或者1969)，当普惠开始F100验证机研制的时候，手头上已经有了成熟的核心机JTF22，如果要问JTF22研制了多少年，答案是10年!所以，如果从JTF22开始算，到F100-PW-100交付(1974年)已经过去了16年!如果故事到这里就结束了，F100从此过上了幸福的生活，那么F100就只能是个童话，事实上，F100的噩梦刚开始。
航空发动机到底哪家最烧钱？ 一发动机花掉了中国一年军费的1.5倍
　　普惠为了缩短研制周期，片面强调性能，忽视了适用性、可靠性、耐久性和维修性;最重要的是减少了最不应该减少的试验时间，使发动机远未得到充分试验验证。F100-PW-100在1974年底交付以后，出现了一系列致命性问题，发生了多起机毁人亡的事故，甚至迫使美国空军一线战斗机全面停飞。
　　就这样，F100经过反复改进，直到1984年，最新型号F100-PW-220研制完成，才算基本解决F100-PW-100发动机的问题。此后F100-PW-220从定型到批量生产、投入使用又耗费了近两年的时间，史无前例地完成了4000个循环的加速任务试验。至此(1986年)，F100用血淋淋的事实换来了最终的成熟，而时间距离核心机JTF22开始研制已经过去了28年!
遗憾的是，并没有公开可信的资料可以查到JTF22那10年和研制F100-PW-220那12年(1974-1986)美国投入的经费，但我们可以粗略估算一下，28年的总投入应该比14.1亿美元(112亿人民币)翻了不止2倍，姑且只按3倍计算，那就是336亿人民币，这样算起来，大约相当于中国1996年军费(720亿人民币)的一半。如果把时间再退回到1987年，F100彻底成熟，而“太行”发动机刚刚立项，当年中国的军费是210亿人民币。也就是说 “太行”还没开始干的时候，F100已经花掉了中国当年军费的1.5倍之多!看到这里，你应该能明白什么叫“输在起跑线上”，什么叫“烧钱”了吧？
　10年，10年之后又10年，10年之后再10年;10亿，10亿之后又10亿，10亿之后再10亿……用今天时髦的话说，因为有钱，所以任性，所以也才出了一代代经典发动机。F100以后，F119发动机从地面验证机研制开始，以2007年美元币值计算，花费约25亿美元;至于美国目前最先进的F135发动机，其研制经费一涨再涨，已经接近80亿美元，而这两个型号都不是从零开始，因此这两个经费数字也不是研制总费用。

　故事到这里并没有结束，实际上，正如我们看到的，美国每个飞机型号在预研阶段总是有2个型号竞争(YF22和YF23，X32和X35)一样，发动机领域美国也搞了我们所说的“双流水”，在普惠搞F100的同时，GE搞了F101(后来发展为F110)，所以，一型经典型号实际掏的是双倍的科研经费。除此以外，美国是在航空发动机领域唯一一个技术和商业模式都取得全面成功的大国，美国发动机不止技术先进，而且卖得好，能赚钱。美国之所以有钱，之所以任性，就是因为依托北约盟国市场，用整个市场资源支撑一国的发展。相比之下，俄罗斯不仅丧失了华约市场，还丧失了说到俄罗斯，干脆单刀直入说说跟中国扯不断、理还乱的AL-31F发动机。AL-31F发动机1970年代初开始论证，1973年开始研制，1984-1985年通过了调试和国家鉴定试验。AL-31F由留里卡设计局设计，其前身为土星发动机制造厂，而土星发动机制造厂是苏联首批国产涡喷发动机的生产厂，产品系列很多(顺便说一句，苏联时代和后来中国的发动机研制模式就是一厂一型号的计划经济体制)。
苏联(独联体)市场。
　AL系列发动机从1950年代就开始研制了，包括AL-7F-1和AL-21F-3两大系列。要论渊源的话，AL-31F是在AL-21基础上研制的，AL-21脱胎于AL-7发动机。发展到AL-21的时候，其主要部件，如压气机、燃烧室、涡轮、加力燃烧室都有重要进展。而且其AL-21F-3型发动机的加力推力已经达到了110.16千牛的水平，AL-31F发动机的加力推力为112.58千牛，推重比增加了1，其主要的研制工作集中在减重，就是为了增加这个1，花掉了10多年的时间。

接着说AL-31F，在其研制工作的1976-1985年期间，共解决了685个难题、共获得了128项专利，使用51台发动机进行试验验证，总试验时数22900小时，其中台架试车时数16625小时，飞行试验时数6275小时。应该说试验考核不可谓不充分，但刚定型时，型号的翻修寿命仅50小时。为什么是50小时呢？因为战斗的民族不信邪，他们认为，战争状态下一架飞机的寿命达不到50小时……所以，也就定型了。话虽这么说，俄罗斯的设计单位、试飞单位、生产单位此后一直进行联合攻关，大概到了上世纪90年代初，AL-31F才初步趋于成熟，相对定型时而言，首翻期延长到300小时。
　粗算一下AL-31F的研制时间是9年(1976-1985)，加上基本成熟期按6年计算(1985-1991)，那么这型发动机研制可以大致说是15年研制成功，但前提是有成熟的AL-21，如果从AL家族的鼻祖AL-7(1950)开始算，到AL-31F(1991)是41年!
要问AL-31F研制过程花了多少钱，确实很难估算，在计划经济体制下，完成计划是政治任务，用花钱如流水来形容应该是不为过的，这也就是为什么俄罗斯的航空工业至今没有取得商业成功的重要原因之一。据说俄罗斯国防部长在苏联集体后访问乌克兰，希望能把船体已经完工70%的瓦良格号建设完成，问乌克兰缺什么，回答是：缺苏联计划经济委员会和18个工业部……
实际上，美国和俄罗斯的航空发动机产业，虽然走的是不一样的发展道路，形成了不同的科研体制，但他们都有俩个共同点：完善的工业基础和扎实的科研设施。美国和苏联(现俄罗斯)是世界上少有的具有几乎全部工业门类的国家，加上丰富的自然资源，可以实现从原材料到产成品的全产业链自给自足。
　　而在航空发动机科研领域，即便今天的俄罗斯不能与昔日的苏联相提并论，它也继承了苏联
　　绝大部分的航空工业遗产，这些遗产即便在今天，对世界上除美国以外的绝大多数国家来说，也都是望尘莫及的。
　“卡佛里”涡扇发动机是印度燃气涡轮研究所(GTRE)于1989年开始研制的涡轮风扇发动机，也称GTX-35VS。印度的雄心壮志是用卡佛里装备印度斯坦航空公司的“光辉”(Tejas)轻型战斗机(LCA)，实现飞机和发动机的全国产化。至于外形酷似幻影2000的LCA号称是要抗衡巴基斯坦的F-16和JF-17的。当然，对印度来说LCA对付歼-10应该也不在话下。不过歼-10在2006年前就已经成军，至于LCA，其进度一拖再拖、指标一降再降，当歼-10发展到三代半的时候，LCA离二代半越来越近。以印度的工业基础而言，印度人对卡佛里的期待，可以说一点不亚于中国当年的大跃进。
卡佛里1989年4月在法国斯奈克玛发动机公司技术援助下开始全面研制，要说配本来就具有法系血统的LCA，也还算门当户对，1995年3月核心机首次运转，同年9月整机运转成功。1998年第三季度，因为印度核试验，美国对印度进行强制经济制裁，美国和欧盟都终止了与印度在航空工业的合作，所以卡佛里的最新型别(K5型)只得转投俄罗斯，从此开启了卡佛里的神发展道路。俄罗斯有钱不赚白不赚，为印度提供了高空实验台、图-16轰炸机和伊尔-76飞行实验台，这个大礼包，对当时尚未完全摆脱苏联解体后经济困境的俄罗斯来说，也算是雪中送炭了。直到2003年初，卡佛里已经完成了总共1200小时试车(含地面试验和高空试验)。
　　2010年，卡佛里在LCA-Mark2战斗机竞标中输给了GE的F414发动机，这成为卡佛里下马的导火索。2011年2月，印度官方宣布已经试制出9台卡佛里和4台核心机，原型机和核心机累计进行里1975小时地面和高空条件试验(此时中国的太行已经装备部队了)。2014年11月18日，卡佛里正式下马。至此，印度在卡佛里项目上耗费了25年时间和2106亿卢比(按照现在汇率约33.7亿美元)。印度人学美国人花钱的大气也任性了一把，结果只在借来的伊尔-76飞行台上听了个响(累计73小时)，邯郸学步的卡佛里终于梦断俄罗斯。这笔高昂的学费也让印度明白，航空发动机不是你想玩就能玩!