中国航空的拿来主义—浅析国产C919干线C发动机

  12月21日，中法签署协议，确定在国内建立生产线组装CFM国际公司的LEAP-X1C发动机，以供正在研制的国产C919大型客机使用。这一条消息代表着中国C919型机的发动机已经选定，而之前中国曾展出过为C919配套的SF-A大涵道涡扇发动机，那么LEAP-X1C对于SF-A发动机的有何影响？

  对于LEAP-X1C有些人可能会觉得比较陌生，如果笔者说CFM-56，许多人可能就会觉得很熟悉。CFM-56（是由美国通用电气-GE和法国施奈克玛公司联合研制的大涵道比涡扇发动机- GE公司民用涡扇的英文缩写，M56是斯奈克玛公司第56个发动机项目，两者合在一起就成为CFM56)，装机的对象以中短程窄体客机为主，

  CFM-56的特点是采用中等循环参数以保持简单的结构和较低的制造和维护费用、燃油经济性。并采用通用核心机和不同低压系统来进行系列发展，从而拥有较大的推力范围以适应载机不同改型的需要，同时其可靠性、维修性及寿命比以前的发动机都有较大的提高。

  为了确保市场占有率，CFM国际公司一直在对CFM-56进行有关的改进，以应对中短程客机在2010年后的发动机更新换代。1998年CFM国际公司推出CFM-56的第一个改进项目:TECH56计划，该计划的目标是：将CFM-56的成本及维修费用降低15-20%，油耗子降低8%，氮氧化物的排放降低50%，噪声降低20分贝左右。

  采用的新技术包括有空心宽弦弯掠风扇叶片、压比为15的6级高压压气机、双环腔预旋流燃烧室(TAPS)、锯齿形喷管(使噪声降低3分贝)、高效低成本低压涡轮(零件数减少35％)、低成本控制系统和先进的噪声抑制技术。TECH56计划已经在2004年进行了发动机技术验证，并在新一代的CFM-56-7系列发动机进行了运用。

  在TECH56项目的基础上，CFM国际公司又启动了LEAP56(前沿航空推进-56)计划，为本世纪新型民用发动机做技术准备。计划目标是除了改善油耗、寿命成本外，把改善环境特性做为一个重点来考虑。具体的技术向有：低的总使用成本(包维修成本)；鲁棒设计；继续降低的噪声；先进控制技；改善的系统一体化；轻重结构；先进复台材料风扇片；多电发动机；三维叶轮设计；高可靠性．轻重量、成本附件；新一代的控制统等。

  根据CFM公司的消息；采用LEAP56技术的第一台全尺寸验证发动机计划于2012年开始，预计2016年完成取证。CFM国际公司表示，这款先进的新型涡扇发动机较之现有的CFM56“技术嵌入”发动机，将减少16%的燃油消耗。该公司表示，一旦该发动机与新的飞机技术相结合，燃油消耗将进一步降低。

  可以预见，国产C919干线客机将会面临波音、空客两大航空巨头的强力挤压。

  1985年中国西南航空公司和云南航空公司引进新一代波音737客机，配套引进了CFM56发动机，这是中国引进的第一批CFM56。

  为此，CFM公司在中国建立了比较齐全的后勤服务网络，以支持用户的维护、大修等服务。其中最重要的是在四川广汉建立的CFM56发动机维修培训中心，到目前已经培训了近8000名机械师和技术人员，能够为整个亚洲地区的CFM56系列发动机提供维修服务。中国各航空公司也建立了比较完善的CFM56后勤支援、维护操纵体系和设施。

  此外，CFM国际公司还通过工业合作，如转包发动机零部件生产以及建立子公司来加强其在该市场上的地位。

  另外一个合资公司是设在贵阳的斯奈克玛新艺叶片铸造有限公司，专门从事商用飞机发动机涡轮叶片的铸造生产。

  另外较为重要的就是CFM56国际公司的母公司-法国的施奈克玛与美国的通用电气都与中国很有密切的合作伙伴关系，前者的子公司透博梅卡从上世纪80年代开始就向中国转让了阿赫耶直升机发动机的生产技术。而中国新研制的ARJ-21客机选择的就是通用电气的CF-34涡扇发动机，而CF-34正是在CFM-56的核心机缩小而成。

  自研的SF-A大涵道涡扇发动机在技术上与CFM56有很大的近似性。因此，在中国不论民航、还是航空工业都对CFM56发动机很熟悉，引进、生产这个型号的发动机是非常自然的事情。

  我们知道航空发是由上万个零件组成的机器，这个机器要在高温、高压、高速长时间运动，并且要能够保持高的可靠性、低的油耗、噪声及废气排放标准，这些对于发动机的材料、工艺、装配、生产管理等很有严格甚至苛刻要求。

  民用发动机的要求比军用发动机更高，如果说航空发动机是工业革命那顶皇冠的话，那么民用航空发动机就是皇冠上那颗发光的宝石。

  大英帝国日薄西山，可以放弃飞机工业，但却矢志不渝的呵护罗罗公司，因为凭借罗罗公司，就没人能够轻视英国在世界航空工业中的地位。前苏联尽管拥有克里莫夫、留里卡、索洛维耶夫等几个实力不俗的发动机设计局，但在民用大推力涡扇发动机方面比起前三个西方公司也不过尔尔。至于中国航空发动机研制单位的实力恐怕比俄罗斯那几个发动机设计局还有差距，中国也刚刚突破小涵道比涡扇发动机，并且在可靠性等方面还有待完善，大涵道比涡扇发动机项目则起步不久。通过先期研究和论证，建立了大涵道比涡扇发动机验证平台，开启了技术探讨研究和整机集成的验证。

  但是，由于民用大推力涡扇发动机机在安全性、经济性、可靠性及环境等方面的突出要求，使国产发动机面临着陡峭技术台阶和复杂系统工程的挑战，需要广泛的技术探讨研究和长期的技术积累，也需巨额的资金投入。

  另外，发展民机发动机的还涉及到国际通行的各种适航标准将这些适航标准分解到具体型号方案设计、技术设计、部件试验研究及整机集成等各个研制环节的支持标准或规范。支持标准或规范牵涉到整个研制体系，包括研制流程、设计的基本要求、设计体系、技术途径等，这些决定着产品最终水平和质量。所以要求对国际适航标准做深入研究，广泛收集分析和总结国内外已有型号经验，结合所研制的具体中短程飞机发动机方案，提炼成可供操作的具体型号的支持标准或规范。

  所有的这些都对中国相关单位是严峻的考验，由于中国民用航空发动机基础薄弱，要想达到这些目标短期内恐怕难以实现。根据国外经验，发动机的研制过程要走过部件先期预研-核心机-验证机-整机试验这一系过程，这样的一个过程要经历需经过设计、试验、修正设计、再试验、再修正的过程，以把设计中存在的薄弱环节和不足加以暴露和改进，直至使发动机达到使用要求。

  即使发动机研制出来，其是否成熟还有待实用来证实，比如F100号称第一种为三代机配套的先进涡扇发动机，但在实用中即暴露出种种问题，结果让F-15成了“机库皇后”。

  尽管有消息说C919有一架原型机可能会采用国产SF-A涡扇发动机进行试飞，但可能国产发动机要经过一个较长时间的测试来能进入实用。在这种情况下选择国外发动机作为开启发动机显然是理所当然的事情。

  既然国产发动机短期内无法在国产客机得到运用，那么其怎么样发展？作者觉得有关部门提出的国产发动机发展“军民结合”是一个有效的途径。

  例如，CFM56-2，CF6－80C等型号平台既用于民机，又用于军机（两者仅有少量的改动）。又如美国C-17军用战略运输机的发动机F117-PW100是美空军给PW2040的编号，它与民用PW2040的区别仅在于F117采用钛合金风扇机匣和复合材料的风扇出口导流叶片，增加了一个第二液压泵，高压压气机第17级增设放气口和分叉管座。军民结合对积累适航经验，考核可靠性、寿命等具备极其重大意义。

  中国未来大涵道比涡扇发动机也能够使用类似的方法。即采满足国产军用大运配套的国产发动机、供现有伊尔-76运输机的发动机升级换代用。另外国产空警-2000预警机改装后飞行高度和速度都有所降低，也要换掉发动机。

  同时采用国产发动机的客机也可以扩展自己的军用用途来验证自己的可靠性。目前与C919相当的大小的波音737已经被改装成反潜巡逻机、预警机。中国固定翼反潜机数量和质量都不足，因此能采用C919客机为平台改装反潜机，满足海军的对抗日益增长周边潜艇威胁的需要。另外还能够使用国内成熟的空中预警雷达、任务系统改装中型预警机用于大型空中预警机的配套。

  美国第一代喷气式客机波音707的前身就是美国空军的KC-135空中加油机。KC-135在军用上的成功，使波音公司向民用市场推出波音707时，具备了极强的说服力。

  百年航空，任何航空工业的从发展到成熟，都一定要经过长时间探索和奋斗。相对于作为领导人专机的运10，以市场需求为根本出发点的C919无疑更具科学性、可行性。经过多年的狂热和沉寂，中国的大飞机工业重新起步，ARJ支线干线客机两个项目是不错的开局。如果C919干线客机能获得成功，并促成国产大涵道涡扇发动机的成熟，相信未来的中国民用航空工业在国际上会有一席之地。