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10月18日,中國長八甲火箭的YF-75DB氫氧發動機順利完成了鑒定試車。在過去20多天時間內,工程師先后對該發動機進行了四次試車九次點火,充分驗證了在復雜條件下的安全性與穩定性,后續YF-75DB發動機將正式轉入工程應用階段。
消息傳到國外,引發了不少媒體輿論的質疑。畢竟中國發動機起步晚,直到本世紀初才開始系統性研發,因此外界對于國產發動機領域一直頗有微詞。早前俄羅斯將軍艦故障歸咎于中國發動機、印度也公開嘲諷中國軍事發動機,就連我們自己都整天心驚膽戰,生怕哪一天歐美停止了對華發動機供應。
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知恥而后勇、不足而奮進。25年過去,國產發動機實現了怎樣的突破,又處于什么水平地位?
中國各領域發動機突破
航空發動機是裝備制造業的最高端產品,往往能代表國家的綜合科技制造水平。新中國成立后,由于國防需要,軍機發動機的研發一直在緊追慢趕,但商用客機的動力系統卻長期空白。一直到五十年代后,國產航空發動機才緩緩起步,第一臺發動機WP5還是靠仿制蘇聯BK-1Φ型號才打破僵局。
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七八十年代,中國通過引進國外先進技術,研發出WP13、WS9等一系列發動機。2005年WS10太行發動機正式亮相,成為國產首臺完全自主研發的渦扇航發。
盡管中國發動機在那幾年進展迅猛,但依然遠不及大型客機的硬件需求。2007年C919客機立項,由于缺乏核心部件,我們只能采用美國的LEAP-1C發動機以及航電系統。
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截止2024年底,C919的全球訂單量已經突破1500架。但所有國人都心存憂慮,因為大家都知道C919的命脈實則被握在他人手里,一旦發動機供應受阻,中國或將面臨交付延遲和違約的風險。
果不其然,2025年5月美國商務部一紙令下,宣布暫停所有本土企業對商飛的技術出口許可,其中自然也包括了C919的噴氣發動機項目。
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但對此中國早有準備,為了讓C919拜托美西方技術封鎖,實現全產業鏈自主可控,國家早在2011年就批準了長江1000A項目,2023年該發動機在運20運輸機上完成了最后階段的飛行測試,目前已進入到最后的適航取證階段。
根據中國航發集團透露,如果一切順利,今年底長江1000A就將完成取證,并于2027年逐漸批量裝機,最后到2030年實現大規模商業運營。
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除了長江1000A外,今年3月中國航空工業還官宣了另一件喜事——國產大涵道比渦扇發動機長江2000已經完成了全狀態高空測試。它推力最高爆發35噸,超越了波音787所搭載的GEnx-1B發動機。除此之外,長江2000的燃油效率還提升了20%,噪音降低了30%,展現出了優異的環保性能。這一成就意味著中國在航空發動機領域實現了從無到有、從有到強的蛻變。
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在不久的將來,長江2000將伴隨著中國首款寬體洲際客機C929一同翱翔在祖國上空。C929的標準航程可達1.2萬千米,能執飛全球90%的航線任務,且包括發動機、航電、飛控在內的核心系統均實現了自主研發,國產化率目標在80%以上,徹底擺脫了中國對西方供應鏈的依賴。
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航天領域的火箭發動機上,中國今年也取得了不俗的成就。10月18日長征八號甲運載火箭的YF-75DB氫氧發動機順利完成測試,據火箭總設計師宋征宇介紹,在過去一段時間內,工程團隊對YF-75DB氫氧發動機進行了數次升級改進。
以前的傳統發動機依靠火工品只能點火兩次,但這款發動機采用火炬點火,不僅省去了火工品安裝,還擁有多次點火能力,進一步提升了測發效率。最快明年,YF-75DB氫氧發動機就將配套長八甲火箭給航天火箭市場帶來新的震撼。
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除了這款發動機外,中國的120噸級高壓液氧煤油發動機也取得了新的突破。它能將中國的近地軌道運載能力提升15.5噸以上,是國家后續探月工程和空間站的主要動力系統。這項突破也代表中國成為全球第二個掌握液氧煤油發動機技術的國家。
還有大推力固體火箭發動機,中國航天科技集團四院研發的長征十二運載火箭的發動機推力,目前已經達到500噸以上。它采用高新隔熱技術,兼具耐高溫、燃耗迅速的優勢,是全球最大的固體火箭發動機。
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最后就是萬眾矚目的可重復火箭發動機。根據多方消息來源,中國自研的130噸級重復使用液氧煤油發動機已經取得重大進展,今年我國實現了高壓補燃兩次點火和連續變幻推力的核心技術突破。距離徹底掌握可重復回收火箭技術,恐怕就差臨門一腳。
國防新突破
比起火箭發動機的突破,或許國家在軍用發動機上的進步更能振奮人心。2017年國產五代機殲20列裝部隊時,有不少專家擔憂國產航發水平較低,或將成為制約中國戰斗機性能躍升的最大短板。
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畢竟當時渦扇15峨眉發動機還未量產服役,而暫為過渡的太行改進型,無論是推力還是可靠性都無法達到預期。
身為中國工程院院士的甘曉華看的很透徹,他公開直言稱:研制一架飛機只需十多年,但想要打磨好一款性能出眾、安全穩定的發動機,卻至少要二十年以上。眼下中國發動機的技術,同美俄之間至少存有25年差距,甚至還要更多。
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甘曉華的話即是鞭策,也是激勵,但他絕對低估了中國人的創造性。因為2025年2月26日,香港《南華早報》刊登了這樣一條新聞:中國研發出了全球首款使用航空煤油的斜爆震發動機,最快飛行速度達16馬赫。
與傳統超燃沖壓發動機相比,斜爆震發動機能實現更高效的燃燒,從而產生更強大的推力。16馬赫什么概念?折合每小時能跑2萬千米,地球赤道周長也不過40075千米,也就是說搭載斜爆震發動機的飛行器,有能力在兩小時內環繞赤道飛行一圈,四分鐘之內能從上海抵達北京,半小時橫跨整個太平洋。
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與之相比,美國最頂尖的五代機F22最快時速也不過2.25馬赫,人類歷史上已知最快的飛行器為9.6馬赫,可同斜爆震發動機之間依然存在巨大鴻溝。除了速度以外,斜爆震發動機的燃燒室還比傳統發動機縮短了85%,且重量大幅降低。
當下外界普遍認為斜爆震已經是中國六代機的欽定發動機,但如果它能應用到商業航天領域,未來極有可能會出現全球空中航線,各大城市之間的飛行時長將被大幅縮減。
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唯一難以解決的問題是16馬赫加速度帶來的極限加速度,因為即便是身經百煉的航天飛行員,充其量也只能承受9個G的加速度。
若是讓搭載斜爆震發動機的飛行器以9個G的加速度從0邁進到16馬赫,理論上最少也需要63秒時間,飛行距離約為170千米。讓人類在極限狀態下堅持63秒是一件極其困難的事情,因此這臺發動機未來恐怕只會搭載于無人飛行器上。
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但無論如何,中國在發動機領域所取得的非凡成就都是肉眼可見的。化短為長、不斷自我完善,正是中華民族最為擅長的事情。
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