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全球五大顶尖航空发动机强国,到底谁的综合实力名列第一

322人参与 |时间:2022年05月03日 22:57 |百度已收录

航空发动机被誉为“工业之花”,又被誉为飞机的“心脏”,直接影响着飞机的性能、可靠性及经济性,是一个国家科技、工业和国防实力的重要体现。世界上只有美国、俄罗斯、英国、法国等少数几个国家能够独立研制高性能航空发动机,航发的技术门槛非常高。全球航空发动机的发展历史并不长,是在第一次工业革命孕育下问世、在第二次工业革命培养下成长。下面分别介绍:

航空发动机强国之一:美国

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全球航发地位及点评:美国是世界上研制航空发动机最多、实力最强的国家,在全球四大航空发动机公司中就独占两家,因此,在全球航发领域拥有绝对的发言权。众所周知,航空发动机研制生产是一个高度复杂的系统工程,即使是全球实力最强大的美国航空发动机巨头,其研制的航空发动机也经常发生重大故障。

众所周知,美国闻名遐迩的普拉特·惠特尼集团公司研制的F135发动机(F35战斗机动力)曾经是世界上技术最先进,推力最大的战斗机用航空发动机之一,它是在成熟的F119核心机(F22战斗机动力)基础上开发而来,截至2019年,F135发动机产量突破了500台。

值得一提的是,美国很早就在为下一代战斗机发动机的研发作出了努力,美国研发的下一代战斗机发动机推力曾经高达30吨左右,若实现了这一目标或将超越世界最少30年到50年的时间。因此说美国航空发动机始终是世界上最强大的是有原因的,重要的是美国的发动机研发技术十分超前,且基本上属于不停歇的研发。美国普惠公司研制的J58涡轮冲压式变循环发动机,曾经是之前唯一一种正式投入生产的变循环发动机。值得一提的是,美国的SR71的诞生是工程学上的奇迹,保持了多项世界纪录,重要的是其拥有一颗强劲的“心脏”——航空发动机。

美国GE公司的GE9X发动机,曾经被称为地球最强喷气发动机,这款发动机地面试车中创造了61吨的推力记录,这款强大发动机用于推进波音777X大型双发远程客机。这款发动机还超越之前的记录,比如美国水星-红石3导弹的固体火箭发动机推力才有GE9X的78%。

GE9X发动机不但是世界直径最大的发动机,这款发动机还创造了更新的记录,发动机更省油,噪音更低,发动机油耗比上一代GE90发动机低10%,为航空公司创造了巨大的经济效益。

值得一提的是,GE9X发动机最大的特色是史无前例采用了激光3D技术,且采用了高强度碳纤维取代了钛合金零件,用于制造尺寸巨大的风扇叶片,而且通过精心设计,使得风扇叶片数量从22片减少到16片,可以说GE公司是全球航空发动机的翘楚。

美空军部队是全球战力最出色团体之一,其规模庞大、装备精良。尤其是美国空军配备的战机,型号齐全、更新换代快、性能出色,无疑这些都和美国发达成熟的航空工业体系息息相关。无论在军用还是民用领域,美国的航空工业水平在世界范围内都是最顶尖的,尤其是对飞机来讲最重要的核心技术航空发动机。发动机核心技术不仅是一个国家必须要掌握的自主技术,事实上体现一个国家的综合国力。美国战机研发速度非常惊人,历史上大概只有苏联能有与之相抗的研发能力,这得益于其强大的航空发动机核心技术。比如之前的五代隐身战机,美国五代机F-22比其他国家的五代机首飞早了十几年,早在上个世纪美国就已经拥有了推重比达到10,推力高达十六吨的F-119和F-120航空发动机,技术至少领先全球20年。

按欧美的发动机断代法,现代航空发动机的发展分为6代:第一代航空发动机出现在上世纪50年代,以英国的康维发动机、美国的JT3D为代表,推重比在2左右。第二代航空发动机出现在上世纪60年代,以英国的斯贝MK202和美国的TF30为代表,推重比在5左右。第三代航空发动机出现在上世纪70-80年代,以美国的F100、F110、F404,欧洲的RBI99,苏联的RD-33、AL-31F发动机为代表,推重比在8左右。

值得一提的是,美国把F100装在了F-15上,F110装在了F-16上,F404装在了F-18上;欧洲把RBI99装在了“狂风”战斗机上;苏联把RD-33装在米格-29上,AL-31F转载苏-27上。第四代航空发动机出现在90年代,以美国的F-119,欧洲的EJ-200为代表,推重比在10以上。美国把F-119装在了F-22上,欧洲把EJ-200装在了“台风”战斗机上。第五代航空难发动机出现在21世纪,以美、英联合研发的F136为代表,推重比为12-13,装备的飞机为F-35。第六代的变速循环发动机各国正在抓紧研制中。

美国拥有全球航空发动机两大巨头:

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美国的通用动力公司:美国通用是美国的国防企业集团,是美国最大的军火商,其产业主要分为军舰和核潜艇、航空(商用飞机和战斗机)、信息技术、攻击性武器。这家公司几次与美国的波音和洛克希德马丁公司。通用研制的发动机有近40种型号。通用公司还承接了为B-2轰炸机生产F118发动机的项目。美国通用创始人是大名鼎鼎的“发明大王”爱迪生。

通用经典航空发动机产品有:GE90-115B,曾是世界上推力最大的航空发动机,额定推力为54吨,试验最高推力达57吨。GE9X,通用电气民用航发的又一个力作,比如波音777X客机的标配动力系统,额定推力为47吨,并不及GE90系列,不过油耗降低15?更加经济环保。该型发动机采用了陶瓷基复合材料(CMC)的燃烧室和涡轮。

美国的普惠集团公司:普惠是世界上重要的军用和民用航空发动机的研制、生产与维修的公司。同时,普惠公司还研制和生产工业和船用燃气涡轮发动机以及航天推进用发动机。普惠公司先后研制出的J57双转子涡轮喷气发动机用于B-52轰炸机、KC-135加油机以及F-100、F-101等战斗飞机上。值得一提的是,美国新一代战机F-22、F-35的发动机,都是普惠公司的大手笔。

美国普惠公司经典产品:PW4000是其民用航发的扛鼎之作,最大推力45吨,显然与GE公司存在明显差距,装机量也不高。不过其军用航发才是真正的世界第一,F22、F35战机标配的F119、 F135发动机全是该公司研发。

航空发动机强国之二:英国

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全球航发地位及点评:世界最顶尖航空发动机生产商,包括美国的通用电气、普拉特·惠特尼以及英国的罗尔斯·罗伊斯。其中英国的罗尔斯·罗伊斯在航空发动机领域引人瞩目。罗尔斯·罗伊斯公司在一二战时期是全球最大的航空发动机生产商,尤其在一战时期,全世界的战斗机有一半都在使用罗尔斯·罗伊斯公司生产的航空发动机。

罗罗公司尤其在美国的F135发动机项目中曾经占有40%研发份额。但主要偏向于民用领域,在军用领域已经涉及到的是“鹞”式战斗机、“狂风”战斗机以及直升机上的涡轴发动机,都是自主研发出来的。

罗尔斯·罗伊斯英文简写RR,是涡扇发动机领域里仅次于GE的全球著名品牌,属于英国主导的国际型企业。RR发动机市场占有率与GE旗鼓相当,最有名的当属RB-211型发动机,其余包括像波音787使用的低噪音发动机“遄达”1000系列、空客A380使用的Trent900发动机,世界上噪音最小的客机产品A330/340系列使用的“遄达”500/700系列都是RR的杰作,号称世界最先进中型直升机的AW101使用的RTM332也是RR的产品,并且大有超越GE的优势。

据相关统计数据,美国通用公司处于全球市场绝对老大地位,占有40%市场份额,其次是英国罗·罗公司,占据大约22%市场份额。美国普惠公司占9%的市场份额。

英国的罗尔斯·罗伊斯公司在民用航发领域占据全球第二的位置,罗·罗的主打产品为Trent系列发动机,这是一款高涵道比的涡轮风扇发动机,该系列推力范围可覆盖24吨至42吨,空客和波音主打机型都使用了Trent系列。波音777-200系列使用的是Trent884,推力为37吨,另外还有更高、推力在41吨的,Trent800系列在波音777家族中的份量是非常大的,尤其是接近一半的波音777都使用该系列的发动机。

纵观世界航空发动机的发展史,英国一直保持着航空发动机技术全球领先地位,RR不仅开创了涡轮喷气发动机的先河,特别是其首创的三转子结构技术和垂直/短距起降动力技术更是对世界航空推进技术的发展起着重要作用。

论英国航空发动机产业的发展历程,作为世界三大航空发动机企业之一英国罗罗早在一战期间就着手航空发动机的研发,并在二战后期开始涡扇发动机的技术研发工作,成为世界上首台投入使用的民用涡扇发动机RB.80“康威”的制造商。20世纪60年代,罗罗先后兼并了布里斯托尔公司、布莱克本公司和纳皮尔公司,成为了英国唯一最大的航空发动机公司。积累了丰富经验并获得先进技术储备的罗罗不断推进技术创新,并与美国的航空发动机制造商一较高下。

值得一提的是,著名的三转子技术被英国罗罗用在RB199军用发动机上,成为全球唯一一款军用三转子发动机,作为“狂风”战机的动力系统,使欧洲国家第一次在战术空中力量能够与美苏相抗衡。在罗罗之前宽体客机动力系统“遄达”系列发动机上,能够看到RB211的影子,而宽弦复合材料风扇、环形串联燃烧室、高温陶瓷基材料等新技术的应用让罗罗跻身民用宽体客机发动机领域的领军者。

英国宇航公司(BAC)公司是英国宇航公司的简称,是英国最大的航空航天企业和最大的导弹制造企业,也是西欧最大的航空制造企业。BAC公司在军用机研制方面已达到世界先进水平,几乎垄断了英国军用飞机、航天器和战术导弹的研制与生产。旗下最负盛名的鹞式战斗机曾经被阿根廷空军飞行员称为“空中黑色魔鬼”,其改进机型目前在美国海军陆战队中服役。值得一提的是,在民用机方面,BAC公司曾参加西欧合作的空中客车公司的A300、A310、A320客机均已投入使用。1999年,英国宇航公司和马可尼电子系统公司(简称MES)合并成立BAE系统公司。随后BAE系统公司在世界100家最大军品公司中居第三位,到了2011年升至第一位。

英国的罗罗公司:罗罗航空发动机是世界三大航空发动机厂家之一。1906年由汽车设计师罗伊斯和汽车销售商罗尔斯共同创办的私人企业,从事汽车生产。1915年开始设计生产飞机发动机。第二次世界大战中,被用来装备同盟国飞机。战后,成为英国喷气发动机的主要生产者、世界军用和民用喷气发动机的最大制造厂家之一。1971年2月为美国洛克希德公司生产RB-211喷气发动机,后因经营亏损而破产,由英国政府收购,改为国营,并沿用原名。其制造汽车、柴油机及通用发动机的部门仍为私营,称罗尔斯-罗伊斯汽车公司。该公司的产品主要为飞机发动机,可用来装配西方各国制造的近70种军用和民用飞机。

航空发动机强国之三:俄罗斯

全球航发地位及点评:全球航空发动机领域,俄罗斯、英国和法国三强应该属于“第二梯队”。俄罗斯在全球航空发动机第二梯队中某些方面处于领先水平,尽管领先的距离在不断缩短。比如俄罗斯推出的第四代大推力航空发动机产品——izdeliye30发动机,已在苏-57上进行了成功试飞。

俄罗斯的航空发动机发展尤其以礼炮公司和留里卡-土星航空发动机联合体公司为代表。前者拥有AL31F系列和99M系列发动机,后者拥有117S以及AL-37FU发动机。值得一提的是,俄罗斯的航发创新乏力,比如所谓下一代航空发动机主要是在前机型基础上大改而成。值得一提的是,俄罗斯的技术和人才两个方面的实力依然是不可小觑的,可以说即使连英国和法国都不及。

前苏时期在发动机领域是非常厉害的,比如最有名的是中央航空发动机研究院。前苏还有很多用总师名字命名的设计局,其中包括著名的克里莫夫设计局、伊索托夫设计局、索洛维也夫设计局等,苏解体后,这些设计局分离在乌克兰和俄罗斯。后来,普京将很多设计局整合后建立了联合发动机制造集团控股公司。其研制的发动机中比较有名的包括SaM146发动机和PD-14发动机。

俄罗斯在航空发动机领域技术可以说非常先进,总体与美国的航发发动机相比还是存在差距。之所以说俄罗斯在航空发动机技术先进,主要是由于俄罗斯研制出来的发动机总能与美国研制出来的发动机相媲美,基本上都能够达到同一水平,比如AL-31F和产品30发动机。

比如俄罗斯的“产品30”发动机运用了矢量推进功能,最大加力推力达176千牛(约合18吨)。换装“产品30”发动机的苏57战机不仅可以在格斗中获得极大的优势,而且在超视距作战中能够迅速跟踪并锁定目标。俄罗斯产品30发动机十分先进,其水平与美国F-22战机装备的F-119-PW-100发动机处在同一水平。F119-PW-100二元矢量发动机是美国上世纪80年代的产品,而俄罗斯的产品30发动机则是当前研制的发动机。

值得一提的是,俄罗斯还拥有一款宝贝发动机,这款发动机就是俄罗斯的NK-32大推力涡扇发动机,该发动机长6米、净重约3.4吨,每台最大推力达到了25吨。值得一提的是,在当时世界上很难有发动机的推力能达到这个数字水平。

俄罗斯具备有强大的发动机研发与生产能力,但与美国的发动机相比,俄罗斯发动机的使用寿命不如美国,毕竟俄罗斯依靠的还是前苏联时期的航发技术。

俄罗斯联合发动机制造集团控股公司:联合航空制造集团公司,简称UAC,曾经在2006年由俄罗斯最主要的几家航空制造公司合并而成的超大型军工企业,包括米高扬设计局、苏霍伊设计局、伊尔库特科学生产集团、伊留申设计局、雅克夫列夫实验设计局、图波列夫设计局等。该集团远期目标为2025年前产值达到两千五百亿美元,居全球市场第三位。值得一提的是,瑞典斯德哥尔摩国际和平研究所(SIPRI)之前发布的2015年度全球军工百强企业排行榜,曾经拥有11家俄罗斯企业进入百强名单。

米高扬设计局:米高扬设计局原称为"米高扬-格列维奇设计局",是俄罗斯主要的飞机设计及制造商。由阿尔乔姆·米高扬和米哈伊尔·古列维奇建立于1939年12月8日,该设计局的名字是以米高杨和格列维奇两人名字命名的。以生产米格(俄语МиГ)(英语MiG)战斗机而闻名,"米格"的名字正是取两位设计师阿·伊·米高扬和米·约·格列维奇姓氏的第一个字母。

苏霍伊设计局:苏霍伊飞机实验设计局(简称苏霍伊设计局)于1939年组建,首任总设计师帕维尔.奥西波维奇.苏霍伊,现任总设计师伊万洛夫。研制成功的著名机种有截击机苏-9,苏-15;歼击轰炸机苏-7,苏-17,苏-24,苏-30,苏-34;强击机苏-25,苏-34;歼击机苏-27,苏-30,苏-33,苏-35,苏-37,与米高扬设计局齐名,是俄罗斯(苏联)著名的设计局之一。

伊尔库特科学生产集团:伊尔库特科学生产集团成立于2000年,它联合了俄罗斯多家航空工业企业。该集团已发展成为一个集军用和民用飞机设计、研制、试验、生产、销售和售后服务为一体的现代化生产企业,具有计算机辅助设计和计算机辅助生产的能力,型号转换快,可以制造从单座战斗机到装多台发动机的军用运输机。

伊留申设计局:前身是1933年成立的伊留申实验设计局,第一任总设计师是С.В.伊留申。战后重点设计和研制运输机,例如,曾经广泛使用过的伊尔-18和伊尔-62。1970年,诺沃日洛夫接替伊留申成为总设计师。设计和制造了伊尔-76军民两用运输机和伊尔-86、伊尔-96宽体客机等。

雅克夫列夫实验设计局:"雅科夫列夫实验设计局"联合股份公司的前身是1939年成立的雅科夫列夫实验设计局,第一任总设计师是A.C.雅科夫列夫。他曾是前苏联的多面手设计师之一,因此这个设计局也研制过从跨音速战斗机到纵列旋翼直升机、垂直/短距起落舰载战斗机,以及各种各样的教练机、特技飞机和运输机等多种飞机。该局研制过卫国战争中大量使用的雅克-1、雅克-3等歼击机。

图波列夫设计局:图波列夫实验设计局(OKB-156)现全名为图波列夫航空科学技术联合体(ANTK),主要设计轰炸机、运输机。其由著名的苏联上将工程师安德烈·尼古拉耶维奇·图波列夫(俄语:Андрей Николаевич Туполев)建立,总部位于俄罗斯莫斯科。所设计的飞机多以(Ту/Tu)为前缀。

航空发动机强国之四:法国

全球航发地位及点评:法国是全球领先的航空产业大国之一。比如著名的阵风战机上的M88系列发动机就是法国新一代的航空发动机,其不仅拥有能够独立研发喷气式战斗机的达索集团,在航空发动机领域也拥有一家非常著名的研发企业——斯奈克玛公司。

斯奈克玛公司是一家专注于各种推进系统的研发型高科技公司。其发动机产品涵盖了当今航空航天领域的各个细分市场,涉及到军用运输机、战斗机、直升机、教练机等飞行器的动力装置,最经典型号就是M88型带加力燃烧室的小涵道比军用涡扇发动机,广泛应用于法国达索公司研发的阵风系列战斗机上。

早在上个世纪七十年代,斯奈克玛公司与美国通用公司合作,共同投资成立了CFM公司,专注于民用飞机的发动机研发,推出了大涵道民用涡扇发动机LEAP-1系列,后被空客A320neo、波音737MAX和中国C919选中,成为定型配置的发动机动力系统,研发实力非常强大。

航空发动机强国之五:乌克兰

全球航发地位及点评:乌克兰著名的航发发动机巨头——马达西奇曾经被誉为“苏联航空工业的心脏“。众所周知,航空发动机历来被誉为工业皇冠上的明珠。乌克兰马达西奇公司是拥有100多年历史的、是世界最大的航空发动机生产商之一,是享誉世界的发动机生产商,其拥有固定翼飞机发动机、直升机发动机和工业涡轮机的制造生产能力,马达西奇曾经是“苏联航空工业的心脏”,尤其以“动力沙皇”的美誉享誉全球。

马达西奇公司始建于1907年,是飞机、直升机发动机制造商,同时也是前苏联最主要的航空发动机制造公司之一,负责为前苏联军方研发和制造各种军用发动机。在苏解体后,马达西奇仍然是俄罗斯军用飞机的主要动力供应商。

马达西奇公司位于乌克兰扎波罗热,主要为固定翼飞机和直升机提供动力系统。马达西奇研发的航空发动机的显著特点是:发动机的推力大、油耗低、噪音小、寿命长、可靠性高、适应性好、极限工作能力很强,尤其是发动机大修时间间隔长、操作维护简单、成本低,因此,马达西奇的发动机总体性能都比较优异,并且可用于军用直升机、运输机、水陆两用飞机和教练机上。

值得一提的是,乌克兰在前苏解体后,其航空工业始终在美、欧、俄的夹缝中煎熬,总产值仅占全世界的0.1%。马达西奇公司之前曾经为俄罗斯战略巡航导弹提供发动机。乌克兰国内航空工业的经济不景气,无疑影响到了全球最大的发动机生产商之一乌克兰马达西奇股份有限公司。

值得一提的是,乌克兰的安-225飞机是一种起飞重量接近600吨的超大型军用运输机,也是迄今为止世界上最大的飞机。也是世界上仅存的一架。由前苏联安东涅夫设计局在上世纪80年代为运载苏联暴风雪航天飞机而设计制造。

综上所述,马达西奇在大推力涡扇发动机和涡轴发动机上拥有全球巨大影响力。除航空发动机外,马达西奇公司的巡航导弹发动机和舰艇燃气轮机的研发实力也非常强,同时它还为俄罗斯部分陆基巡航导弹和军舰提供发动机。

总评:从全球航发技术水平来看,美国一马当先,不论军用民用都走在最前沿;而俄罗斯及英国总体随后,尤其在民用上可与美比肩;尤其是法国在中小型上与英国有一拼。俄国技术水平主要体现在军用大推力上,但从航空发动机寿命上与英法存在差距。从技术储备上看,美国技术最厚,俄罗斯及英国次之,法国再次之。从试验设施上看,美国最为完善,之后依次为英、俄、法。从制造水平看,美依然遥遥领先,而英国、法国、俄罗斯紧随其后。

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