航空发动机制造技术，航空发动机制造技术专业介绍

来源：择校网时间：2024-11-10 18:31:21

一、波音和空客技术那么牛,他们可以制造航空发动机吗

1、一方面，波音和空客是整机制造商，不造发动机，它们是发动机的搬运工。另一方面，波音和空客在发动机上的造诣很深，经常能指导发动机厂商怎么造发动机。在全世界范围内，绝大多数飞机制造商，都是不自己造发动机的。比如俄罗斯的苏霍伊联合体，乌克兰的安东诺夫联合体，巴西的巴航工业，中国的成飞沈飞，加拿大的庞巴迪，法国的达索。

2、图一：波音747的JT9D是当时世界上推力最大的发动机。

3、为这些飞机制造商造发动机的包括通用电气、普惠、罗罗、斯奈克玛等等。这些公司的主业或主业之一就是制造航空发动机。飞机制造商跟发动机制造商往往是好基友的关系。比如波音公司跟通用电气就是好基友，而空客公司跟罗罗公司是好基友。举个例子，波音777X的发动机由通用电气独占，空客A350-1000的发动机由罗罗独占。

4、当然了，在绝大多数时候，飞机制造商不会在一棵树上吊死，也就是不愿意由一家发动机厂商独占。独占有好处有坏处，好处是能有更深层次的合作，坏处是一旦发动机不行，整个机队都要趴窝。所以比如A320的发动机，就由三家厂商提供，包括IAE、CFM和普惠。

5、图二：乔萨特对于发动机的造诣非常深，尽管他只是个飞机设计师。

6、上面讲发动机厂商时，并没有提到IAE和CFM，这两个公司是怎么蹦出来的呢？其实发动机厂商之间有你死我活的竞争，也有互相帮扶的合作。合纵连横的大戏，都是为了抢到订单的交易。IAE实际上是美德日以普惠为老大的合资公司，CFM实际上是通用电气和法国赛峰的合资公司。

7、历史上赫赫有名的飞机设计师，往往对发动机有非常深刻的理解，能够发现发动机发展的趋势，灵活运用最新的发动机研究成果，更牛的是能控制风险，预先了解发动机可能存在的问题，并且找到解决问题的办法。从约翰逊到乔萨特都是如此。作为波音747之父，乔萨特非常清楚地判断出普惠公司JT9D出现了问题，并且派人前往普惠公司协同解决问题。

8、图三：波音747的大头设计源自军用运输机。

9、波音787是最容易辨识出来的客机，没有之一。主要就是因为它的发动机后缘采用了锯齿设计，发动机看起来象是一朵反插的菊花。锯齿设计的主要目的在于降低噪音，让来自外函道的冷空气和内函道的热空气混合更为平滑。这个设计并不是发动机厂商自行作主的，而是波音公司、NASA和发动机厂商的多方合作，缺一不可。

10、波音和空客是著名的飞机生产商，技术确实牛，但航空发动机，航电设备，甚至座椅，机上厨房，卫生间等都不生产，也就是说，它们就制造一飞机壳儿，很多人说咱们中国商飞制造的ARJ-21和C919购买了很多国外的设备，就制造一壳儿，就说咱们的飞机不是“纯”国产，那其实波音，空客也是一样。

11、比方说，波音著名的客机波音747，发动机来自三个厂家供客户选择，分别是：

12、普惠的PW JT9D-7A，通用电气的GE CF6-45A2，英国罗尔斯罗伊斯公司的RR RB211-524B2，整个飞机有450万个零部件，生产商包括6个国家1500家大型企业，还有15000家以上的中小企业参与了协作分工生产。波音公司如果每个零件都自己制造，那根本生产不出飞机来。

13、那有人可能说，造个壳儿算造飞机？对，造壳儿就是造飞机，能把壳设计出来，造出来，把各家生产的设备整合为一体，协调合作，形成操控良好，性能优异的整体，就是飞机制造厂商的工作。

14、飞机发动机是现代工业的皇冠，造发动机的厂商也很牛，不断地造出更高精度，更大推力，更加省油，更长使用寿命，更环保的发动机，但它们都不造飞机，这就是术业有专攻，各有各的专长，分工合作好了就行了。

15、但从另一方面讲，一个大国有可能做到整架飞机都是国内众多企业合作生产零部件，比如现在的美国，它的配套能力很强，如果需要，它完全可以全国产。

16、民用客机则需要先进稳定的子系统，保证客机的整体先进性，因为客机面对各航空公司的选择，安全，节能，易维护，寿命长，舒适，环保等都是很挑剔的因素，采用国际合作方式很正常。（N）

17、其实这个问题，就跟为什么我们不造芯片差不多，就是我们不是不能造芯片，而是我们现阶段造不出来先进的芯片，落后的产品造出来根本就没有竞争力，自然也就没有市场。

18、波音与与空客其实很像“苹果”，就很多“产品”都是各零部件供应商提供零件，最后在一起组装，不一样的是“苹果”很多零部件比如“芯片”是自己设计的，但不是自己生产，而是交给台积电代工。

19、波音、空客也是一样，很多零部件都是由别人代工的，比如波音目前最先进的“波音787”就是由9个国家，12家公司参与生产的，我们的沈飞、西飞也有波音的零部件加工项目，而飞机发动机更是直接采用其他厂商的产品，比如美国“GE”通用电气、“普惠”普拉特.惠特尼、“罗罗”罗尔斯.罗伊斯的产品。

20、图注：目前全世界主要的几家航空发动机制造/提供厂商。

21、那为什么波音和空客不自己生产飞机发动机呢？

22、“天真”个人看法不是它们造不了，而是造出来没有竞争力！就像我们芯片一样，不是造不了，而是造出来没有市场竞争力！还不如直接采用三大航发厂商的产品，就像各大电脑厂商都采用“英特尔”的芯片一样。

23、而为什么像波音、空客这样的航空巨头生产出来的“航空发动机”都没有市场竞争力呢？

24、首先二战那种老式的“活塞”发动机我们不谈，我们现在只谈现在先进的“大涵道比涡扇发动机”；

25、制造先进喷气航空发动机的关键在于材料、加工工艺及设计制造，波音、空客在航发材料上应该没有问题，自己不行也可以直接采购本国内的产品，关键在于加工工艺和设计制造。

26、我们都知道航发的原理很简单，以涡扇发动机为例：就是风扇、低压压气机（高涵道比涡扇特有）、高压压气机、燃烧室、驱动压气机的高压涡轮、驱动风扇的低压涡轮和排气系统等组成。

27、但是原理简单，工程化很困难，尤其是大推力先进航发的加工制造极其困难，目前先进航发多达数万个零部件，每个零部件的加工工艺要求都不近相同，甚至可以毫不夸张的说，给你个先进航发在没有操作手册的时候，连如何拆解都困难。

28、图注：目前最先进的大涵道比涡扇发动机，波音777X应用的“GE9X”

29、对于那些有先进航发制造经验的企业来说，一个航发数万个零部件，比如A、B、C、D、E、F、G……它们知道如何加工、如何装配，可是对没有先进航发制造经验的企业来说，不要说如何加工、如何装配了，甚至连哪个是A哪个是B都不知道，这就需要一步步从头摸索，按我们通俗的话来说，就是“技术累积”。

30、其次，每个航发的零部件都是有“公差”的，就每个零部件加工的时候，会有一定的大小差别，是不可能完全一样的，那这个差别是多少？没制造过航发的企业不知道，最后装配在一起的总差别又是多少，还是不知道。

31、这就对以后航发的可靠性提出了难题，航发不是汽车发动机，汽车发动机出问题的时候，汽车大不了停在路边不开就是了，而用航发的飞机不行，飞机飞到一半航发出问题了，那飞机也就完了，以前我们歼10用三姨夫的时候，大多数事故都是“三姨夫”出问题，为这事我们没少和毛子扯皮！

32、所以航发需要进行漫长而又严格的各种测试，而正如前文所说，先进航发有多达数万个零件，同时航发的使用环境又极其严酷，涡轮叶片工作环境是在上千度的高温下，保持每分钟数万转的稳定运行，每秒钟的进气流量都是按“公斤”计算的，这么严酷的工作环境与这么多的零件想要确保不出问题是极其、极其困难的。

33、就拿我们来说，上世纪80年代就开始仿制英国的“贝斯”发动机，按理说对航发是有一定设计制造经验的，可是等到研制WS10这种第三代大推力小涵道比航空发动机的时候就遇到了难题，设计出来了也造出来了，但就是可靠性不行，尤其是“喘振”的问题，来回的折腾。

34、而主要原因是什么呢？一个是设计的问题，一个就是加工工艺的问题（跟材料屁关系都没有，具体原因可能涉密就不谈了）

35、出不来，根本就不是材料的问题，而是设计跟工艺的问题。

36、而这种难题不是单靠工业规模和工业加工能力就可以轻易改变的，就拿我们隔壁的鬼子来说，工业加工能力不可谓不强吧？

37、可是自己费劲巴力造了个5吨推力的“小推”就能乐的屁颠屁颠的。

38、上用的“XF5-1”一个5吨的小推，曾让鬼子兴奋了好几年。

39、这个关键还是“技术累积”的问题，只有自己有丰富的航空发动机设计制造经验，才能知道用那些设计来避免可能出现的问题，用那些技术加工工艺才能提高航发的性能和可靠性。

40、所以在“天真”看来，如果波音与空客想造航空发动机的话，以目前的技术条件来看应该没有问题，无非就是投资建厂而已，我们过去80年代都能造航发，作为现在国际“军工巨头”的波音、空客来说一点问题都没有。

41、但是……如何能造出“先进的航发”、如何能造出“先进可靠的航发”，这就不单纯是看工业制造或者工业规模的问题了，而是技术积累的问题，而相关经验欠缺的波音、空客想制造先进大推力航发都非常困难，确切的说不止是波音、空客，任何其他工业制造企业想在没有经验的情况下，就造好大推力航发，根本不可能！

42、波音和空客是著名的飞机制造公司，但不是航空发动机制造商。

43、关于飞机制造和发动机制造，在航空工程领域中有一句话：“飞机是一个国家工业的王冠，航空发动机则是王冠上的宝石”。这就说明航空发动机在航空工程行业的特殊地位，对于目前全球的航空工业布局而言，航空发动机一般都是集中在一个公司或者工厂进行研发和制造的，并不是融入到飞机制造厂或者公司。

44、这种现象在美国如此，在欧洲如此，在俄罗斯如此，在中国也是如此。所以波音和空客并不是致力于研发航空发动机。

45、实际上在全球范围内，特别是喷气式航空发动机的供应渠道中，五家公司占据了全球市场近90%的份额。

46、这五家公司就是美国GE、法国的snecma（斯奈克玛）、CFM（GE和snecma的合资公司）、美国普惠公司、英国罗-罗公司。

47、波音和空客的客机产品，基本上都是可以在上面这五家公司的发动机之间互换。

二、航空发动机有哪些尖端技术呢有哪些制作难处呢

1、航空发动机在材料、加工、装配、设计和自动化方面是制造业的最前沿。在材料方面，从燃烧室出来的气体有时接近1800K，这超过了我们大多数钢材保持强度所需的温度，所以我们必须借助于新的单晶材料。除了温度的困难外，强度也很重要。还有什么？光是材料的进步是不够的。高温涡轮机的叶片仍然需要冷却，也就是说，在叶片上打"孔"，以创造一个叶片冷却的通道。如何创建这个通道？如何防止这个通道对叶片强度影响过大？这些都是问题。

2、装配：众所周知，大部分的压缩机叶片都是"镶嵌"在轮毂上的。除了叶片、轴、轴承外，这些部件的安装也需要熟练的装配工人--我们就是缺乏。为了解决这些问题，我们不仅需要资金、人力和物力，还需要时间。西方国家对叶片（或机翼）的研究已有几百年的历史，如美国的NACA机翼、德国的卡尔斯鲁厄机翼等，这些都是通过多年的实验积累起来的--当然，现在用得不多。在一个叶片大多是三维扭曲的时代，一个一个地造，一个一个地实验，是特别乏味的。

3、这种时间上的困难不仅体现在叶片上，整个航空发动机的实验也需要时间的积累。压缩机有几级？压缩机采用什么变形规律？多大的轴？多大的涡轮机？旁通比是多少？对于这种与流体有关的东西，人类世界还没有多少准确的理论分析，目前流行的数值模拟受限于算法的选择和精度，不能提供准确的数据，只能进行实验--然后积累庞大的数据库供我们组合和模型设计。

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