當前位置:
首頁 > 知識 > 汽車發動機造不好,是因為航空發動機不行?

汽車發動機造不好,是因為航空發動機不行?

汽車發動機一直是中國汽車工業的痛點,長期以來,自主車企由於無法獨立研製出具有自主知識產權的汽車發動機而被迫受制於人,自主品牌因此也長期處在合資品牌的陰影之下。我們在探討國產汽車發動機落後的原因時,往往會將汽車工業起步晚、缺乏專業技術人才、國外技術封鎖等因素列為國產發動機發展滯後的罪魁禍首,可如果橫向對比美、日、英、德等傳統汽車強國的話,就會發現中國不甚先進的航空發動機工業也是造成中國汽車發動機發展滯後的一個重要原因。

汽車發動機造不好,是因為航空發動機不行?

圖註:近日飛抵珠海航展現場的量產版殲—10B戰鬥機,其發動機仍然是從俄羅斯採購的AL—31FN(從尾噴口長於水平尾翼、黑色、斂散條密集等特徵可以辨別),這間接證明國產WS—10「太行」的性能和產能均存在問題

縱觀美、日、英、德等汽車發動機強國的發展史,其發展基礎都是建立在先進的航空發動機工業之上的。美國有普拉特·惠特尼、日本有三菱和中島、英國有羅爾斯·羅伊斯、德國有巴伐利亞飛機製造廠(寶馬的前身)。在上述提到的這些公司中,有的至今仍處於全球航空發動機領域的第一梯隊,比如普·惠和羅·羅;有的雖然不再從事航空發動機的研發,但此前打下的技術基礎後來轉化為了它們研發汽車發動機的特有優勢,這些公司也由此成為了汽車發動機領域的佼佼者,比如寶馬和三菱。

汽車發動機造不好,是因為航空發動機不行?

圖註:日本三菱重工零式戰鬥機使用的活塞發動機,該型發動機由日本中島飛機公司研製,如果追蹤溯源的話,中島飛機公司可以看作是斯巴魯的前身

除了這種直接的繼承關係外,先進的航空發動機技術還具有行業間的技術溢出效應,這種技術溢出效應直接體現在汽車發動機工業中,這方面典型的例子是日本。在第二次世界大戰前後,日本國內湧現出了很多專註航空工業的公司,比較知名的有三菱重工、中島飛機、川崎重工這三家。在二戰空戰中,這些公司的航空發動機展現出了卓越的性能,最著名的莫過於令盟軍飛行員都頭疼的「零式」戰鬥機,雖然零戰超強的機動性很大程度上得益於較輕的機身和超低的翼載,但中榮飛機公司研製的「榮12」氣冷發動機也是功不可沒的。中島飛機公司研製的「榮」系列氣冷星型活塞發動機採用了複式多氣缸、底置凸輪軸、機械增壓等先進技術,生產出來航空發動機功率很可觀,其中功率最大的「榮31」發動機單台就可提供1226馬力的拉力,這一數據在當時是相當先進的。

汽車發動機造不好,是因為航空發動機不行?

圖註:現收藏於博物館日本中島飛機公司「榮21」型氣冷發動機渦輪葉片特寫,日本航空工業的金屬鍛造工藝在上世紀40年代就已經達到了非常高的水平

二戰結束之後,中島飛機公司分解為多家公司,斯巴魯就是其中的一家。鑒於日本在二戰中犯下的罪行,日本在二戰結束後受到了《和平憲法》的限制,這部憲法對戰後日本航空工業的發展做出了嚴格的限制,原先在中島飛機公司從事航空發動機研發的工程師大量進入新成立的斯巴魯汽車公司,並在隨後成為了斯巴魯汽車研發的主力,從此開創了屬於斯巴魯的一個時代,這和瑞典薩博汽車的發展歷史非常相似。我們可以看到,斯巴魯的汽車發動機產品在當前都是非常先進的,最近5年的沃德十佳發動機榜單中,斯巴魯3次上榜,這已經足夠說明很多問題了,而斯巴魯之所以能取得如此高的成就,很大程度上靠的正是源自中島時期的機械增壓和凸輪軸技術。

汽車發動機造不好,是因為航空發動機不行?

圖註:日本本田和美國通用電氣合作研製的HF120渦扇發動機,該型發動機目前已取得美國FAA的適航許可

20世紀50年代,美國因為朝鮮戰爭開始逐步放寬對日本航空工業的限制,此後,不少公司開始進入航空領域,其中就包括今天的本田公司。擺脫束縛之後的日本航空企業又重新投身於航空發動機的研製中,三菱重工、川崎重工、富士重工、本田等公司相繼在小推力渦扇發動機領域取得了不小的進步,渦扇發動機的燃燒室鑄造材料、設計製造工藝、齒輪滑油系統、燃油噴嘴設計和汽車發動機有很多共通之處,這些技術對汽車發動機的研製具有相當重要的指導意義。在行業間技術溢出效應的影響下,日本車企的整體汽車發動機研製能力都得到了很大的提升,本田、豐田、日產、三菱、斯巴魯、馬自達都研製出了技術比較成熟的發動機。其中,三菱的發動機產品在很長一段時間內一直是眾多中國自主車企的賴以生存的心臟,而三菱的技術輸入,更是成為了不少「國產」汽車發動機的技術藍本。

汽車發動機造不好,是因為航空發動機不行?

圖註:英國羅—羅公司為美國洛克希德馬丁公司F—35B戰鬥機研製的發動機升力系統,可實現戰鬥機STOVL能力,這套系統對整體葉盤和軸承的製造工藝有很高的要求

橫向對比中日兩國航空工業的發展,我們可以看到,在日本的現代航空發動機技術足以比肩歐美的時候,新中國尚在襁褓之中,工業基礎近乎為零,航空工業更是無從談起。建國之後,中國的工業發展經歷了和前蘇聯類似的過程,工業結構過於偏向重工業,但是航空工業並沒有囊括在其中,這一時期的軍用飛機全部從蘇聯進口,中國航空工業還僅僅停留在對蘇聯軍機的模仿、借鑒階段,遠遠沒有觸及到最關鍵的航空發動機這個層面。此後一系列粗放而缺乏科學指導的生產方式又給中國工業,特別是鋼鐵工業的正常發展造成了極大的損傷。眾所周知,不管是航空發動機還是汽車燃油發動機的燃燒室,都對燃燒室的材料和鑄造工藝有著非常高的要求,即使是毫米級的雜質,都會影響到整台發動機的性能和壽命,中國當前的航空發動機和汽車發動機正遭受這個問題的困擾,而一開始就粗放而簡陋的鑄造工藝,無疑要承擔很大一部分責任。

汽車發動機造不好,是因為航空發動機不行?

圖註:英國羅—羅公司研製的渦扇發動機燃燒室結構特寫,燃油噴嘴和燃燒室的製造工藝與汽油發動機有很多共通之處

當以渦扇發動機為主的航空發動機進入第二個發展階段的時候,中國的渦扇發動機才剛剛開始引進、仿製,以國產「斯貝」為開端,中國航空工業邁出了製造渦扇發動機的第一步,但對精密機械製造稍有了解的人都知道,精密機械的製造就像做菜,同樣的原料、同樣的工序,好廚子和蹩腳的廚子做出來是完全不同的兩道菜,渦扇發動機的製造也一樣。我們引進了圖紙、購買了機床、備足了金屬材料,但是我們就是造不出來和別人性能、壽命相同的航空發動機。舉個例子,中國引進蘇—27已經有20多年了,對配套的AL—31發動機技術應該早已摸透了,但事實是,我們的渦扇—10「太行」發動機性能和壽命至今仍然無法達到AL—31FN的水平,最要命的是產能還跟不上,殲—20和量產版殲—10B使用的發動機仍然要從俄羅斯進口,運—20和轟—6K配套的D30渦扇發動機也是如此。這樣的航空發動機製造水平,如何給亟待技術支撐的汽車發動機產業帶來技術溢出效應?

汽車發動機造不好,是因為航空發動機不行?

圖註:汽油發動機缸體的鑄造不僅涉及到鑄造工藝的問題,還有鑄造原料的問題,如果能將航空發動機燃燒室的鑄造原料和工藝徹底掌握,那麼汽油發動機的問題自然也會迎刃而解

航空發動機和汽車發動機之間有著千絲萬縷的聯繫,二者同時又是相輔相成的,一者的技術進步會給另一者帶來重要的指導作用,但總體來講,航空發動機對汽車發動機的影響要大一些。很簡單的一點,現代軍用渦扇發動機的渦前溫度可以達到1700K(開氏,約合1400攝氏度),而汽油發動機燃燒室的溫度通常不會超過600K,如果能把工作溫度超過1700K的渦扇發動機燃燒室造好,還有什麼理由擔心造不出高效耐用的汽油發動機?

汽車發動機造不好,是因為航空發動機不行?

圖註:2016年日內瓦車展上的泰克魯斯·騰風電動超跑驅動模塊特寫,航空渦輪—電動是這套驅動系統的精髓

最後再說一點,有人說今後汽車都進入電動時代了,我們只要造好電動機就好了,汽油發動機造不好也沒關係。然而就目前蓄電池的水平來看,未來航空渦輪—電動可能會是電動汽車的一個重要的發展方向,今年3月驚艷日內瓦車展的「黑科技超跑」泰克魯斯·騰風正是運用了基於微型航空發動機的渦輪—電動的增程技術,才達到了2000公里的超長續航里程。如果蓄電池技術在短時間內無法取得突破性的進展的話,渦輪—電動的混動方式可能真的會成為解決電動汽車巡航里程不足的措施,到時候又回到比拼航空發動機實力的時候了,現在還不夯實航空發動機基礎,到時只會被別人第三次甩在身後。


請您繼續閱讀更多來自 知識百科 的精彩文章:

每人都有5%相同基因 只因原始人也偷雞摸狗

TAG:知識百科 |

您可能感興趣

同樣是航空發動機,客機發動機不會噴火,為什麼戰鬥機發動機會噴火?
為何日本汽車發動機先進但是航空發動機卻是菜鳥?
為什麼戰鬥機的發動機要噴火,而客機的發動機不噴火?
當飛機發動機遇上撒幣,有不怕的發動機嗎?
太行發動機真的行了嗎?中國研發航空發動機目前最缺的是什麼?
不走尋常路,造飛機發動機的汽車廠商們
為什麼國產發動機一直造不好?發動機到底多難造?
發動機!還是發動機!中國戰機「心臟病」何時能治好?
中國火箭發動機領跑世界,卻造不出優秀的飛機發動機
中國可以自行研製發動機了,不要臉的美俄開始主動推銷發動機
目前戰鬥機只有兩個發動機為什麼不多裝幾個發動機提高機動性呢?
火車和飛機的發動機,誰更強大?
不想再被發動機拖累!中國一口氣研製這種發動機讓大飛機絕地反擊
飛機發動機,裝在機翼上面會怎樣?
造發動機是行家,造的車卻賣不出去,這廠商好無語啊
【汽車】發動機艙再臟也不能這樣洗!
咱戰機的新發動機讓俄怨聲載道?感嘆以後發動機生意更難做
不要看不起國產發動機 這幾款熱銷車用的就是國產發動機
這種稱為神龍的空天飛機,動力裝置不同於飛機引擎、火箭發動機