中國是全球第一工業大國,也是全球唯一擁有聯合國產業分類中所有工業門類的國家。
但反觀國內輿論,民眾對於本國的工業水平卻普遍存在質疑。回顧我國工業的發展,也的確容易遭受到西方國家的掣肘,背後的原因歸根結底就是因為我國在發動機、芯片等核心技術領域存在短板,長期依賴國外,掌握嚴重不足。
於是國家在早些年便發出了加強基礎研究,提升原創能力的號召,其中民航、航天、汽車等領域的發動機更是被視作重點研究對象。
在夜以繼日的攻克下,中國發動機也在日漸精進取得了飛速發展。各領域更是喜報連連不斷打破歐美壟斷,成功奪取世界第一,以後來居上的姿態終結了歐美路線,讓我們一覽國產發動機近些年的突破與斬獲。
航空航天發動機
新中國成立之初工業薄弱百廢待興,經濟水平無法支持多領域同步發展,只能優先發展更為關鍵的科技。當時國家高層在關於飛機和導彈的發展抉擇時斟酌不定,之後錢學森向中央請示主張發展火箭導彈,中央最終接納意見將發展重心定在了導彈火箭。
兩彈一星直接奠定了中國的國際地位和國防穩定,但國家在此後數年時間內卻遲遲沒有對航天工業的發展作出規劃,航空發動機的研究更是停滯不前。兩彈一星勳章獲得者王大珩院士甚至用遊離二字來形容中國航空發動機的水平,何為遊離?即若隱若現、時有時無。
上世紀八十年代,美國先後提出IHPTET(綜合高性能渦輪發動機計劃)、VAATE(先進渦輪發動機計劃),總資金投入87億美元。而我國首台大推力發動機渦扇-6研製超過20年,總經費也只有1.5億人民幣。所以說此前中國航天發動機遠遜美國並非不是沒有原因,也不是國家無心研究,實乃經費有限,為了國防安全只能優先發展重要領域。
半個世紀過後,中國政府終於重視起航空發動機的重要價值,於是2012年國家正式批准立項“兩機專項”,2016年國務院印發的國家科技創新規劃中,航空發動機和燃氣輪機赫然在列,並且位列第一。
截止2020年,國家對兩機專項的總投入已經超三千億元,在政策和資金的大幅傾斜下,中國的航空發動機也實現了歷史性跨越,取得了長足進步。
2021年9月國產CJ-1000A民用航空發動機首次亮相珠海航展,該發動機能滿足150~180座級單通道飛機的動力需求,同時具備低油耗、低噪音、低排放、高穩定的屬性,在長期使用中能做到低成本維護,綜合指標要優於現役同類產品。
2020年6月CJ-1000A發動機順利完成鳥擊測試,開始試製階段。兩年後中國推進成立CJ-1000A委員會,正式該款發動機已完全具備試飛條件。去年三月,有網友拍攝到該款發動機已經在進行試飛,預計日後它將成為中國民航客機的主力核心發動機。
此前儘管國產C919大型客機的國產化率達到了60%以上,但依然有人詬病該款飛機的發動機引進自歐美,而CJ-1000A發動機的問世可謂打破了我國在民航領域的所有質疑。
去年中國航天科技集團研發團隊對外宣布,經過四年苦心鑽研,國產發動機核心部件取得了巨大突破,可使國產發動機追趕國際水平。而航天集團口中的核心部件,就是搭載在雲龍發動機上的預冷器。
該預冷器可讓進氣空氣的溫度降低到更低水準,能進一步提升燃燒效率和輸出功率。在它的幫助下,雲龍發動機能在短時間內實現1000度的急速降溫,發動機功率輸出直接提升10%,穩定性和性能得到進一步提升。
而在導彈火箭發動機技術上,我國更是一騎絕塵。2020年我國超燃衝壓發動機創下連續運行600秒的世界記錄,反觀同期美國在長達9個月的超燃衝壓發動機地面實驗中,也只是累計運行1800秒左右,平均每天不超過6秒。
中國的研究成果在整個歐美都掀起了軒然大波,美媒用“中國突破了美國研究的瓶頸”的標題來概括中國這一成果。為何中國的超燃發動機能引起歐美轟動?
作為超高音速彈道導彈的核心部件,超燃衝壓發動機捨棄了傳統導彈發動機的氧化劑負擔,另闢蹊徑的吸入超音速空氣來提供氧氣,能在更輕重量的前提下實現更遠的打擊射程,中國的這項研究成果無疑會對歐美國家的國防造成嚴重威脅。美國X-51A機密項目,俄羅斯鋯石高超音速導彈項目都意在開發此發動機,只不過中國進度更快捷足先登了而已。
而在軍用發動機領域,中國的渦扇10、渦扇15、渦扇20日後都將成為殲系列戰機和運20運輸機的主力發動機。比如運-20就搭載了渦扇-20發動機,此款發動機單台推力達到16噸,並且根據國外媒體的透露,還將衍生出17.5噸、18.4噸版本的改進型。
汽車發動機與燃氣輪組
發動機是汽車的心臟,是汽車的動力來源,它決定了汽車的動力性、經濟性、穩定性和環保性。1886年卡爾奔馳製造出世界首輛三輪汽車,兩年後奔馳生產出全球首款供銷售的汽車,西方國家的汽車發展已經積攢了足足近150年的豐厚經驗,而新中國的首輛汽車在1956年才正式下線。
時間的沉澱與積累讓西方國家在發動機技術上擁有遙遙領先的優勢,而中國只能以後來者的姿態潛心學習。核心技術的落後對市場的影響也十分明顯,比如日本就經常在中美市場大搞區別對待,相同的車型,中國款的價格更高,配置反而更低。
但在2020年後,中國市場區別對待的現象就徹底一去不返了,因此在這個關鍵時間節點,中國汽車品牌接連推出自身發動機動力系統,國產汽車發動機自此一日千里,直追國際品牌。
2020年比亞迪推出驍雲發動機,該款發動機的出眾之處是熱效率達到了前所未有的43.04%。熱效率越高的發動機在省油方面就越優秀,而驍雲發動機一舉超越豐田混動的41%,創下全新的世界紀錄,並成功打破了日系車最省油的神話。
短短一年後,吉利的智擎Hi·X混動發動機就以43.32%的熱效率再次刷新記錄。2023年東風的馬赫1.5T混動發動機以最高45.18%的熱效率贏得新紀錄,最省油發動機的記錄你追我趕,卻全都是被中國發動機所斬獲。
2021年4月,奇瑞汽車在上海國際車展亮相了自家的鯤鵬動力系統,這套動力系統中的2.0T渦輪增壓可提供400N·m的峰值扭矩,動力數據與前兩年追趕高鐵的凱迪拉克ATS-L竟然達到了相同水準,再加上192kW的最大功率,這款發動機如果穩定性能通過市場的考驗,它的技術水平將達到世界領先。
不僅是汽油發動機,我國在柴油發動機領域的研發也頗有建樹。2022年濰柴對外發布了熱效率高達52.28%的柴油發動機,這對整個柴油發動機行業而言都是一次全新的記錄。世界權威機構德國TüV南德意志還為這款發動機頒發了記錄證書。
在燃氣輪機方面,中國更是打破國外技術壟斷,自主研發的F級燃氣輪機在多方面指標都處於全球領先水平。在未來不僅可用于軍艦的動力系統,還能用於社會工業生產、發電等多個領域。
去年我國首台F級50兆瓦重型燃氣輪機正式商用,這款發動機一年可減少50萬噸的碳排放,滿足700個家庭的一天用電,是貨真價實的國之重器。
而在未來,中國多個領域的發動機技術都將多點開花,從西方世界的追趕者搖身一變成為全球的引領者,讓我們期待這一天的早日到來!