孙子兵法和航空发动机的发展(2)

美国和苏联（俄罗斯）之所以能成为航空发动机型谱体系最全、发动机种类最多的两个航空超级大国，主要原因之一就是国家坚持自主研制发动机，通过努力达到了“先处战地而待敌者佚”的目标，避免了处于“致于人”的境地。最初，美国在第二次世界大战后自英国引进喷气发动机专利；之后，美国国防部明确要求只对GE公司自行设计的产品进行购买；最后，美国凭借大量的技术积累和雄厚的经济实力，提出了航空发动机“全面优势”的发展战略，即发动机每项技术都追求优势以达到整体先进。苏联（俄罗斯）在军事技术上一直是美国的主要对手，在引进尼恩发动机专利后，在仿制成功的基础上立即转入自行设计；但其并没有盲目追求“先进”，而是根据自身国情进行发动机的设计，例如，在设计RD-93发动机时，其焊接技术没有达到美国的水平，便利用传统的螺栓进行发动机叶盘的固定，也取得了较好的效果。

法国虽然可以从美国引进F110、F100等先进发动机，但是法国一直坚持使用性能略差于美国的国产阿塔发动机配装“幻影”战斗机，正是这种“立足本国、自主发展、集中突破”的航空发动机发展战略的确立，使法国只用十几年就赶上了世界先进水平，成功研制出推重比10一级的发动机。英国联合意大利、德国共同开发航空技术，采取“跟踪美国、保持特色、领先世界其他国家”的发展战略。

正是这些适合本国国情的航空动力发展战略的确立，奠定了以上四国的航空动力强国地位。

航空发动机研制基础的建设

“凡用兵之法，驰车千驷，革车千乘，带甲十万，千里馈粮；内外之费，宾客之用，胶漆之材，车甲之奉，日费千金，然后十万之师举矣。”

航空发动机技术是一项多学科技术，涉及空气动力、燃烧、传热传质、结构强度、机械振动、自动控制、电子、电气等大量工程技术领域，研制一型先进的发动机与一个国家的材料、设计、制造、工艺等基础性工业息息相关，并且耗资巨大，动辄投资数十亿美元，需要以强大的综合国力为基础，巨大的物力、人力投入为保障，长期的技术积累和丰富的型号研制经验为支撑。例如，美国的F404发动机耗资11亿美元；F119发动机耗资40多亿美元；法国研制M88发动机耗资16亿美元。可以毫不夸张地说，航空发动机的研制需要“驰车千驷，革车千乘，带甲十万，千里馈粮”。

由以上发动机的研制可以看到，一型先进航空发动机的研制不是一件只靠理想就能够完成的事情，而是要有相当的技术积累、工业基础和强大的综合国力才能实现。如美、俄、英、法无一不是老牌工业强国、军事强国，即使是这些发达国家，也需要举国之力才能进行先进的大推力涡扇发动机的研制。美国尽管科技发达、经济实力雄厚，也只有普惠和GE两家公司能够生产先进战斗机用大推力涡扇发动机；俄罗斯也只有土星科研生产联合体能够生产先进的战斗机用大推力涡扇发动机；英国和法国也分别只有一家公司能生产先进的战斗机用大推力涡扇发动机。

航空发动机的研制必须将“内外之费，宾客之用，胶漆之材，车甲之奉”考虑周全，有“日费千金”的思想准备，才能举“十万之师”，进行航空发动机的研制。如美国航空发动机的研制通常分为“基础研究、确定用户需求、装备解决方案分析、技术成熟和风险降低、工程研制与制造、生产与部署、使用与保障”几个阶段，其中基础研究尤其受到重视。基础研究是原始创新的前提，例如，人类工程学的产生催生了“人机工程”的理念；由于结构疲劳理论的产生，“发动机结构完整性”的概念得以提出；由于断裂力学的问世，产生了航空发动机 “损伤容限”的概念；价值工程学催生了航空发动机“全生命周期成本”的研究。在预先研究方面，美国更是不惜投入巨资。预先研究计划，如“综合高性能涡轮发动机技术 ”（IHPTET） 计 划（1987—2005年，平均每年耗资3亿美元左右，政府投资50%以上）、“多用途经济可承受性先进涡轮发动机” （VAATE）计划（2006—2017年，投资水平与IHPTET计划相当）等取得的成果，使美国能够对他国长期保持航空动力技术优势。

另外，为了降低一些新技术在新型号上的研制风险，如推力矢量技术、高空长航时无人机动力技术等，美国还开展了专项技术演示验证。在型号研制方面，美国非常重视研制规范的制定。早在1951年7月就颁布了MIL-E-5007A，并不断发展完善，20世纪70年代美国颁布了MIL-E-5007D，80年代颁布了MIL-E-5007E/F（海军用），到90年代又颁布了JSGS-A（空军用），为催生性能、可靠性和经济性皆优的发动机发挥了重要的作用。除此之外，美国根据大量的外场使用经验，认识到航空发动机应该“边使用，边改进”，他们在F100、F110、F404等航空发动机的使用过程中，针对存在的问题实施了发动机部件改进计划和高周疲劳研究计划等。为了同美国竞争，欧洲联合各个国家的力量，制订了一些发动机的预研、发展计划，如英、德、意联合实施了“先进核心军用发动机”（ACME）计划，英国和法国联合实施了“先进军用发动机技术”（AMET）计划，也取得了重大成就。俄罗斯也有类似的计划，但由于经济原因进展较慢。正是这些周密论证、严密组织、巨资投入计划的实施，分别催生了军用推重比10一级的航空发动机和先进的商用大涵道比涡扇发动机，使美国和欧洲成为世界先进军用和商用航空发动机最为发达的两极。

文章来源：《航空动力学报》 网址: http://www.hkdlxbzz.cn/qikandaodu/2021/0712/1441.html