十年與四十年——“斯貝”發(fā)動(dòng)機(jī)引進(jìn)國(guó)產(chǎn)化歷程
今天打算分享一個(gè)舊聞,斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)產(chǎn)化歷史,從中我們能夠?qū)W習(xí)到引進(jìn)消化外國(guó)先進(jìn)技術(shù)的寶貴案例。
斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)人想必不會(huì)陌生,都知道它一開始曾經(jīng)搭配在英國(guó)“F-4鬼怪”戰(zhàn)斗機(jī)上使用,后來(lái)隨著F-4鬼怪從英國(guó)退役而淘汰。不過(guò),斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)的衍生型號(hào)也有著廣泛的市場(chǎng)。如著名的三叉戟客機(jī)就采用RB163民用斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)。

斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)和美國(guó)同行一樣,也衍生出艦載燃?xì)廨啓C(jī),代號(hào)SM-1系列。日本是該引擎的較大使用國(guó)之一,高波級(jí)、秋月級(jí)護(hù)衛(wèi)艦的主發(fā)動(dòng)機(jī)就是SM-1系列,如秋月級(jí)的SM-1C發(fā)動(dòng)機(jī)軸馬力可達(dá)32000馬力。

甚至?xí)r至今日,英國(guó)羅伊斯羅爾斯的官方網(wǎng)站上,仍將斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)列入公司產(chǎn)品序列,并繼續(xù)為軍用斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)提供持續(xù)的售后服務(wù)。

接下來(lái),讓我們聊聊斯貝的國(guó)產(chǎn)化問(wèn)題吧。

"斯貝"MK202型是英國(guó)在60年代中期研制的一種性能較為先進(jìn)的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),長(zhǎng)5025毫米,直徑1093毫米,重1850千克,最大推力54.5千牛,加力推力91.1千牛,推重比5.05,最大軍用耗油率0.0684千克/牛·小時(shí),最大加力耗油率0.2千克/?!ばr(shí),涵道比0.62。
1971年12月26日,周恩來(lái)總理在航空產(chǎn)品質(zhì)量座談會(huì)上指出:“航空工業(yè)就是有心臟病,要好好治一治這個(gè)心臟病。”并表示可以研究引進(jìn)英國(guó)“斯貝”軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)。1972年5月19日和5月23日,周總理、葉劍英副主席兩次聽(tīng)取外貿(mào)部和接待小組匯報(bào)。年底,英國(guó)同意向我國(guó)單獨(dú)出售民用“斯貝”發(fā)動(dòng)機(jī)。
1973年1月10日,航空工業(yè)部正式向國(guó)務(wù)院、中央軍委報(bào)告,建議購(gòu)買軍用“斯貝”發(fā)動(dòng)機(jī)專利。1975年8月至12月,中英雙方進(jìn)行第六輪實(shí)質(zhì)性談判,1975年12月13日,簽訂了中國(guó)引進(jìn)英國(guó)“斯貝”軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)專利的合同,內(nèi)容包括購(gòu)買軍用“斯貝”發(fā)動(dòng)機(jī)專利合同(4150萬(wàn)英鎊)、發(fā)動(dòng)機(jī)整機(jī)購(gòu)銷合同(3097萬(wàn)英鎊)和發(fā)動(dòng)機(jī)輔機(jī)專利合同(432.5萬(wàn)英鎊),合計(jì)7679萬(wàn)英鎊(不含此后北京航空學(xué)院購(gòu)買試驗(yàn)設(shè)備、實(shí)習(xí)試驗(yàn)等費(fèi)用)。合同的總體目標(biāo)為:一是在3年內(nèi),我國(guó)用英國(guó)材料、毛坯、成品和附件復(fù)制出與英國(guó)同等質(zhì)量水平的發(fā)動(dòng)機(jī);二是在5年內(nèi),用國(guó)產(chǎn)材料、毛坯、成品和附件復(fù)制出符合上述要求的發(fā)動(dòng)機(jī)。在合同實(shí)施期間,英方有義務(wù)通過(guò)培訓(xùn)、派出專家?guī)椭曳浇鉀Q問(wèn)題、掌握技術(shù)。
引進(jìn)中,爭(zhēng)取到英方產(chǎn)品設(shè)計(jì)資料137份,并規(guī)定和實(shí)施了費(fèi)用支付和產(chǎn)品考核掛鉤。通過(guò)到英方試驗(yàn)考核,不僅對(duì)試制產(chǎn)品進(jìn)行了鑒定,而且深入了解了產(chǎn)品的性能和英國(guó)高空試車臺(tái)等試驗(yàn)設(shè)備和試驗(yàn)方法,有利于促進(jìn)我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的科學(xué)試驗(yàn)研究,這是過(guò)去蘇聯(lián)援助我國(guó)所沒(méi)有的新鮮經(jīng)驗(yàn)。
經(jīng)過(guò)3年多的努力,1979年下半年,西安航空發(fā)動(dòng)機(jī)廠分兩批裝出了4臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。同年11月,由中英雙方共同在中國(guó)完成了150小時(shí)持久試車考核。1980年2月至5月,又在英國(guó)完成了高空模擬試車、零下40攝氏度條件下的啟動(dòng)試車以及五大部件的循環(huán)疲勞強(qiáng)度試驗(yàn),試驗(yàn)結(jié)果符合技術(shù)要求。中英雙方代表簽署了中國(guó)制造渦扇9發(fā)動(dòng)機(jī)考核成功的文件。到1980年6月,由冶金工業(yè)部、機(jī)械工業(yè)部、化學(xué)工業(yè)部和航空工業(yè)部所屬的74個(gè)廠所承制的1096項(xiàng)原材料、大型鍛鑄件和成品、附件中已有948項(xiàng)簽訂了協(xié)議,占總數(shù)的86.5%,其中金屬材料已試制成功72.5%?!八关悺钡谝黄诨窘ㄔO(shè)工程也于1983年年底竣工驗(yàn)收。
實(shí)際上,在軍方引進(jìn)斯貝MK202時(shí),國(guó)內(nèi)航空工業(yè)表達(dá)了強(qiáng)烈的反對(duì),因?yàn)檫@將顯然對(duì)國(guó)內(nèi)正在發(fā)展的渦扇6發(fā)動(dòng)機(jī)造成強(qiáng)烈的沖擊(然而實(shí)際上卻是兩款發(fā)動(dòng)機(jī)不是一個(gè)體量,按如今的劃分,渦扇6是大推力渦扇發(fā)動(dòng)機(jī),而斯貝MK202卻是中推力發(fā)動(dòng)機(jī),搭配裝機(jī)對(duì)象不可能相同,因此國(guó)內(nèi)抵制的動(dòng)機(jī)是經(jīng)不起推敲的)。在國(guó)內(nèi)航空工業(yè)強(qiáng)烈的抵制下,斯貝國(guó)內(nèi)落地廠商不得不從技術(shù)最強(qiáng)的沈陽(yáng)黎明發(fā)動(dòng)機(jī)廠(也是渦扇6的研發(fā)生產(chǎn)機(jī)構(gòu))轉(zhuǎn)移到阻力較低的西安飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)廠,并在1983年實(shí)現(xiàn)了“竣工驗(yàn)收”。但是一切也就戛然而止。在中國(guó)經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的階段中,相當(dāng)大一批軍工產(chǎn)品遭遇下馬結(jié)局,斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)和同期國(guó)產(chǎn)渦扇6發(fā)動(dòng)機(jī)一起遭受到了下馬的命運(yùn)。但是斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)和渦扇6下馬,并不意味著中國(guó)所有的航空發(fā)動(dòng)機(jī)都按下了“暫停鍵”,相反的,在1985年后,國(guó)內(nèi)又再次通過(guò)了研發(fā)多款飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的計(jì)劃。




除此之外,找不到圖片的還有1985年被推上研發(fā)日程的渦扇12發(fā)動(dòng)機(jī),該發(fā)動(dòng)機(jī)是成都624所提出的研發(fā)計(jì)劃,對(duì)標(biāo)類型是美國(guó)F404發(fā)動(dòng)機(jī),預(yù)計(jì)搭配中國(guó)未來(lái)的殲14戰(zhàn)斗機(jī)使用。該飛機(jī)是中國(guó)“高低搭配”計(jì)劃中的高端雙發(fā)飛機(jī),其技術(shù)性能接近于后來(lái)的F-18和米格29,與單發(fā)的殲10形成搭配,預(yù)計(jì)1993年設(shè)計(jì)完成,2000年前后試飛服役。后因?yàn)樘K27意外來(lái)華而胎死腹中,渦扇12也隨之下馬,后來(lái)部分技術(shù)被渦扇13發(fā)動(dòng)機(jī)繼承下去。

所以說(shuō),1983年渦扇6和斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)下馬,其本質(zhì)原因并非是某些人推測(cè)的“因國(guó)防工業(yè)大幅縮水而下馬”,相反的,是因?yàn)楫?dāng)時(shí)國(guó)防工業(yè)在接觸到了歐美三代機(jī)后,對(duì)于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的胃口更大,急切希望跳過(guò)以渦扇6,斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)為代表的第一代渦扇引擎,直接一步到位到對(duì)標(biāo)F-110,F(xiàn)404為代表的第二代渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)。
對(duì)比一下技術(shù)指標(biāo)就能看得出這種差別。
渦扇6發(fā)動(dòng)機(jī):來(lái)自百度百科
技術(shù)數(shù)據(jù) 最大加力推力(daN)
WS6 12220
中間推力(daN)
WS6 7130
加力耗油率[kg/(daN·h)]
WS6 2.3045
中間耗油率[kg/(daN·h)]
WS6 0.6342
推重比
WS6 5.93
空氣流量(kg/s)
WS6 155.0
涵道比
WS6 1.0
總增壓比
WS6 14.60
渦輪進(jìn)口溫度(℃)
WS6 1077
最大直徑(mm)
WS6 1370
長(zhǎng)度(mm)
WS6 5645
質(zhì)量(kg)
WS6 2100
斯貝MK202:來(lái)自維基百科:
Type:?Low bypass turbofan
Length:?204.9 in (5204.4 mm)
Diameter:?43.0 in (1092.2 mm)
Dry weight:?4,093 lb (1856 kg)
Compressor:?axial flow, 5-stage LP, 12-stage HP
Combustors:?10 can-annular combustion chambers
Turbine:?2-stage LP, 2-stage HP
Maximum?thrust:?Dry thrust(軍推): 12,140 lbf (54 kN);?with reheat(加力): 20,500 lbf (91.2 kN)
Air mass flow:?204lb/sec (92.53?kg/s)
Specific fuel consumption(油耗率):?1.95 lb/(lbf·h) with afterburner, 0.63 lb/(lbf·h) at military thrust
Thrust-to-weight ratio(推重比):?5:1
AL-31F:數(shù)據(jù)來(lái)自維基百科
Type:?Two-shaft afterburning turbofan
Length:?4,990 millimetres (196?in)
Diameter:?905 millimetres (35.6?in) inlet; 1,280 millimetres (50?in) maximum external
Dry weight:?1,570 kilograms (3,460?lb)[24](俄羅斯標(biāo)準(zhǔn))
Compressor:?4 fan and 9 compressor stages
Combustors:?annular
Turbine:?2 single-staged turbine
Maximum thrust:
74.5 kilonewtons (16,700?lbf) dry thrust
122.58 kilonewtons (27,560?lbf) with afterburner
Overall pressure ratio:?23
Bypass ratio:?0.59:1
Turbine inlet temperature:?1685 K (1,412?°C (2,574?°F))
Specific fuel consumption:
Dry thrust: 24.6 g/(kN·s)
Full afterburner: 54.3 g/(kN·s)
Thrust-to-weight ratio:?4.77:1 (dry), 7.87:1 (afterburning)(俄羅斯標(biāo)準(zhǔn),若按照美國(guó)標(biāo)準(zhǔn)約7左右)
F-110數(shù)據(jù):來(lái)自維基百科
Manufacturer:?General Electric Co.
Thrust:?F110-GE-129: 29,500 pounds; F110-GE-132: 32,000 pounds
Overall Pressure Ratio at Maximum Power:?F110-GE-129: 30.7; F110-GE-132: 33.3
Thrust-to-Weight Ratio:?F110-GE-129: 7.29; F110-GE-132: 7.90
Compressor:?Two spool, axial flow, three-stage fan
LP-HP Compressor Stages:?0-9
HP-LP Turbine Stages:?1-2
Combustor Type:?Annular
Length:?182.3 in (4.63 m)
Diameter:?46.5 in (118 cm)
Dry Weight:?F110-GE-129: 3,980 lbs (1,805 kg); F110-GE-132: 4,050 lbs (1,837 kg)
Platforms:?F-16 Fighting Falcon; F-14 (retired); F-15K Slam Eagle; F-15SA; F-15SG; F-2
Price/Unit Cost:?Unknown
First Run:?1992 (F110-GE-129)
顯然,對(duì)比1980年代的第二代渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)可達(dá)7-8的推重比,無(wú)論是研發(fā)陷入瓶頸的渦扇6還是剛剛能夠組裝生產(chǎn)的斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)都是無(wú)法對(duì)比的。在這樣國(guó)產(chǎn)技術(shù)和國(guó)外同類水平明顯越來(lái)越大差距的情況下,且國(guó)內(nèi)生產(chǎn)制造仍處于困境的情況下,決策層放棄既有項(xiàng)目轉(zhuǎn)向跟隨下一代技術(shù)也是情有可原。但是——接下來(lái)發(fā)生的事情很快超過(guò)了決策層的估計(jì),中美和中歐蜜月戛然而止,蘇聯(lián)突然解體,中美從合作驟然轉(zhuǎn)回?cái)硨?duì)狀態(tài),這樣一來(lái),國(guó)內(nèi)繼續(xù)通過(guò)引進(jìn)消化吸收歐美技術(shù)強(qiáng)大國(guó)防已經(jīng)基本不可能,而戰(zhàn)機(jī)短缺發(fā)動(dòng)機(jī)的危險(xiǎn)局勢(shì)已經(jīng)嚴(yán)重威脅到了國(guó)家??辗谰€的穩(wěn)定,此時(shí)完全能夠國(guó)產(chǎn)化,并且能夠滿足戰(zhàn)時(shí)大量生產(chǎn)需求的飛機(jī)僅存殲7E/G這唯一的型號(hào)(不過(guò)論1990年代服役數(shù)量,J-6仍然是絕對(duì)主力,但殲-6可靠性嚴(yán)重不足,且已經(jīng)嚴(yán)重落伍)。



在這樣的大背景下,1991年,國(guó)家又被迫做出了“繼續(xù)斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)產(chǎn)化計(jì)劃”,以確保中國(guó)當(dāng)時(shí)唯一具備對(duì)地對(duì)海打擊的戰(zhàn)斗轟炸機(jī)殲轟7的生產(chǎn)。
1995年11月,斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)了150小時(shí)持久試車,國(guó)產(chǎn)化率達(dá)70%,此時(shí)已被正式命名為渦扇9型發(fā)動(dòng)機(jī)。不過(guò),由于國(guó)內(nèi)面臨的緊張局勢(shì),中國(guó)不得不再次和英方談判,要求繼續(xù)購(gòu)買剩余的二手斯貝發(fā)動(dòng)機(jī),并邀請(qǐng)英方人員來(lái)華繼續(xù)支援斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)國(guó)產(chǎn)化。


2001年,渦扇9通過(guò)150小時(shí)工藝試車,國(guó)產(chǎn)化率達(dá)100%,并且,部分部件已經(jīng)采用了我國(guó)的改進(jìn)工藝。
2003年,渦扇9型發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)了技術(shù)鑒定,此后逐步生產(chǎn),完成了飛豹發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)產(chǎn)化。2010年起,所有的采用二手斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)的飛豹陸續(xù)換成了國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)。
因此,雖然名義上從1970年代開始了斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)產(chǎn)化,但真正意義上“國(guó)產(chǎn)化”卻是1995年以后的事情。所以,如果以引進(jìn)斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)來(lái)看,國(guó)產(chǎn)斯貝發(fā)動(dòng)機(jī)用了40年時(shí)間,但從實(shí)質(zhì)性階段看,只用了10年時(shí)間就全面完成了國(guó)產(chǎn)。
同時(shí),憑借這次全面和羅伊斯羅爾斯的技術(shù)合作,中國(guó)學(xué)習(xí)到了很多的航空發(fā)動(dòng)機(jī)的生產(chǎn)制造、質(zhì)量管理、工程管理的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn),使得中國(guó)很多企業(yè)為了加入RR的全球供應(yīng)鏈而不斷改善工藝水平,最終優(yōu)化了整個(gè)中國(guó)的航發(fā)和渦輪機(jī)體系。如國(guó)內(nèi)上海電氣下屬的無(wú)錫透平葉片廠,為加入羅伊斯羅爾斯全球供應(yīng)鏈,從海外知名公司引進(jìn)大量先進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)和管理技術(shù)(如下圖斯達(dá)拉格集團(tuán)報(bào)道的無(wú)錫透平葉片廠的技術(shù)改造案例),使得自己從過(guò)去僅能生產(chǎn)落后的蒸汽輪機(jī)葉片一舉成為國(guó)內(nèi)數(shù)一數(shù)二的發(fā)電汽輪機(jī),燃?xì)廨啓C(jī),飛機(jī)渦輪機(jī)葉片的翹楚企業(yè)。



所以說(shuō),在中國(guó)1980年代至2000年一系列國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)的失敗后,中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)最終回歸到了“認(rèn)真消化,吃透技術(shù),改進(jìn)提高”的正確路線上,認(rèn)真而踏實(shí)的從國(guó)際合作汲取中國(guó)所欠缺的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、質(zhì)量管理的重點(diǎn)環(huán)節(jié)經(jīng)驗(yàn),不斷提升產(chǎn)品品質(zhì)和加工水平,最終才在2010年代結(jié)出碩果,使得國(guó)產(chǎn)飛機(jī)基本上擺脫了“心臟病”的根本問(wèn)題。

