飛機製造巨頭的波音和空客技術那麼牛,能製造航空發動機嗎?
空客與波音兩大航空業研發製造巨頭,他們十分擅長設計製造各型航空器。技術確實牛,但航空發動機,航電設備,甚至座椅,機上廚房,衛生間等都不生產,也就是說,它們就製造一飛機殼兒。在航空工程領域中有一句話:「飛機是一個國家工業的王冠,航空發動機則是王冠上的寶石」。這就說明航空發動機在航空工程行業的特殊地位,對於目前全球的航空工業布局而言,航空發動機一般都是集中在一個公司或者工廠進行研發和製造的,並不是融入到飛機製造廠或者公司。這種現象在美國如此,在歐洲如此,在俄羅斯如此。所以波音和空客並不是致力於研發航空發動機。分兩方面講一下:第一方面,波音和空客是整機製造商,不造發動機,它們是發動機的搬運工。第二方面,波音和空客在發動機上的造詣很深,經常能指導發動機廠商怎麼造發動機。在全世界範圍內,絕大多數飛機製造商,都是不自己造發動機的。
那為什麼波音和空客不自己生產飛機發動機呢?製造先進噴氣航空發動機的關鍵在於材料、加工工藝及設計製造,波音、空客在航發材料上應該沒有問題,自己不行也可以直接採購本國內的產品,關鍵在於加工工藝和設計製造。我們都知道航發的原理很簡單,以渦扇發動機為例:就是風扇、低壓壓氣機(高涵道比渦扇特有)、高壓壓氣機、燃燒室、驅動壓氣機的高壓渦輪、驅動風扇的低壓渦輪和排氣系統等組成。但是原理簡單,工程化很困難,尤其是大推力先進航發的加工製造極其困難,目前先進航發多達數萬個零部件,每個零部件的加工工藝要求都不近相同,甚至可以毫不誇張的說,給你個先進航發在沒有操作手冊的時候,連如何拆解都困難。
如圖(上):波音747的JT9D是當時世界上推力最大的發動機。
對於那些有先進航發製造經驗的企業來說,一個航發數萬個零部件,比如A、B、C、D、E、F、G……它們知道如何加工、如何裝配,可是對沒有先進航發製造經驗的企業來說,不要說如何加工、如何裝配了,甚至連哪個是A哪個是B都不知道,這就需要一步步從頭摸索,按我們通俗的話來說,就是「技術累積」。其次,每個航發的零部件都是有「公差」的,就每個零部件加工的時候,會有一定的大小差別,是不可能完全一樣的,那這個差別是多少?沒製造過航發的企業不知道,最後裝配在一起的總差別又是多少,還是不知道。這就對以後航發的可靠性提出了難題,航發不是汽車發動機,汽車發動機出問題的時候,汽車大不了停在路邊不開就是了,而用航發的飛機不行,飛機飛到一半航發出問題了,那飛機也就完了。所以航發需要進行漫長而又嚴格的各種測試,而正如前文所說,先進航發有多達數萬個零件,同時航發的使用環境又極其嚴酷,渦輪葉片工作環境是在上千度的高溫下,保持每分鐘數萬轉的穩定運行,每秒鐘的進氣流量都是按「公斤」計算的,這麼嚴酷的工作環境與這麼多的零件想要確保不出問題是極其、極其困難的。
如圖所示:波音747的大頭設計源自軍用運輸機。波音787是最容易辨識出來的客機,沒有之一。主要就是因為它的發動機後緣採用了鋸齒設計,發動機看起來象是一朵反插的菊花。鋸齒設計的主要目的在於降低噪音,讓來自外函道的冷空氣和內函道的熱空氣混合更為平滑。這個設計並不是發動機廠商自行作主的,而是波音公司、NASA和發動機廠商的多方合作,缺一不可。
波音和空客實力如此雄厚,為什麼不自己研發航空發動機?發展至今波音公司已經走過了102年的歷史,其中經歷過榮耀波峰,也經歷過破產邊緣,現在也已發展成為開發、生產和銷售固定翼飛機、旋翼機、運載火箭、導彈和人造衛星為一體的世界最大的航天航空器製造商。其波音737型客機,歷經數代產品,銷量突破萬架。而即便是年輕的空客現在也48年了,它更是集歐洲的航空產業力量為一身的民航客機製造商。然而即便龐大如波音、空客也無力涉足航發領域。
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