宋宜昌谈我国国防工业几个弱项
2008-06-20 07:16:56
目前,中国国防工业有哪些领域是最关键而又与发达国家差距较大的,是必须得集中精力突破的,如果突破不了,我们就会受制于人的?本次沙龙,宋宜昌先生选了五个重要领域并谈了看法。 定向凝固高温合金 宋:中国如果要发展大飞机,发展更高性能的军机,必须要有大推力涡扇 目前中国和国外这方面差距非常大,中国还没有民用涡扇发动机,都谈不上与国外的比较。军用的有,原来是涡轮喷气,现在是涡轮风扇,但用不到一千小时就要大修。西方的发动机使用寿命起码是一万个小时。如果这个差距不赶上,即使造出飞机来,由于发动机使用寿命短,也影响飞机的出勤率。AL-31F也好,“太行”也好,其关键之处不仅在于推力和推重比,还在于它们的耐用性。上世纪50年代初,苏联发动机专家米库林为米格21设计了P-13涡喷发动机。它虽然获得了满意的推重比,然而采用跨音速叶片,引起许多气动弹性和振动问题,P-13的大修小时仅为100小时,频繁地更换发动-机使米格21的战备状况受到影响,米库林因此还丢了官。 歼-7的发动机涡喷7系列,大修周期开始也是100小时,想尽办法搞到150小时就挖尽潜力了。关键是涡轮和压气机叶片,在高温和强气流条件下老化、断裂、蠕动。西方战斗机的发动机也同样存在这些问题,但他们对此进行了大量的基础研究和实验工作,投入的巨资终于有了回报。上世纪70年代,国外研制出单晶定向凝固高温合金,彻底解决了涡轮叶片在高温高压、恶劣工况下的寿命问题。美国装备波音747、767的JT9D发动机采用PWAl422单晶合金,寿命达9 600小时以上。F-15的F-100发动机用的是第一代定向凝固合金叶片,美国的第二代单晶合金PWAl484和第三代Re-neN6的性能又远远超过了第一代的水平。你可以看到空客和波音的飞机日夜在空中飞行,发动机可靠地工作着。有的CFM-56发动机寿命达到了1.4万小时。AL-31F大修间隔原来只有640小时,后来做了延寿才达到800小时,尽管战斗机发动机与民用涡扇发动机定位不同,但还是能看出基础研究的差距。中国目前能生产的定向凝固单晶叶片与国际水平差距就更大,人家一台发动机顶咱们10台以上。 高级复合材料 宋:一般航空工业用的复合材料都是碳纤维加环氧树脂,就是腈纶碳纤维的原料。这种材料类似于钓鱼杆,它是怎么制造的?简单地说,就是用腈纶在隔绝空气的状态下加热,里面含的有机东西都蒸发了,只剩一个长的碳链,这个东西拿出来看是黑的,但把它和其它有机材料合成起来,一般是涂上环氧树脂,一层层压起来,就会既轻又坚韧。 按说碳纤维的制造并不复杂,但它的水平高低体现在:高级的可耐很高温度,而且有很高的强度,低级的就不行。发达国家的碳纤维为什么强度高?你看咱们生产的碳纤维断面,它的碳链是光滑的,而发达国家的碳链带很多倒刺,像尼龙搭扣一样勾在一起,所以强度很高。另外咱们的碳纤维总还是有点杂质在里面,一拉就容易断。发达国家的碳纤维都是高纯度的。这方面日本的水平最高。美国全是买日本的碳纤维,再用美国的树脂加工,就直接压成机体框架。这是最尖端的东西,像波音787上用了大约37%的这种材料。为了生产787,美国做了一个约30米长的机舱大加温炉,铺一层碳纤维布涂一层有机材料,最后一压,保持温度,30米的机身一下做成。完全不是过去那种在框架上铆上铝蒙皮的做法。中国现在的碳纤维基本是低档水平,高档的全靠进口。我们想买日本的,他们要很高价格,有些型号还不卖。而且核心技术不给我们。没有这一个东西,我们就只能造金属飞机。但近年来有几个厂家有所突破。西安的复合材料上去后,国外飞机厂商开始包给你做了。以前国外不可能包给你,因为人家早不做铝飞机了。当然现在包给你的这些复合材料部分都是对受力要求最低的,比如门、起落架盖,这部分肯定不是受力部分。但像机身、机翼蒙皮的复合材料部分肯定不会包给你。另外,环氧树脂的压制加工工艺变化很大。环氧树脂的特点是不耐高温,300℃以上性能就要发生变化,而军用飞机高速飞行时肯定远远超过这个温度。过去的碳纤维是横向水平结构,层和层之间很容易滑动,现在增加了纵向纤维,中间是环氧树脂。一种新的复合材料“双马来酰亚胺”,可防湿热。以前的复合材料怕湿怕热,国外不断对复合材料提出新的物理性能要求,不断往前改进,我们的步子迈不了那么大,目前还处于低端。 高频芯片还不止是单晶硅,还有砷化镓器件。如果差距缩短了,我们的反坦克导弹,空地、空空、地空导弹,巡航导弹, 固体火箭推进剂 宋:固体火箭推进剂的先进程度,决定了我国的各种导弹的射程。我们的空空导弹如果和美国的同射程,那么要比人家更粗、更长,这就是固体火箭推进剂的差距。二战中V2导弹成功后,全世界的强国都在研制液体导弹,因为它好控制,射程远,反过来忽视了固体燃料。甚至美国第一代舰载导弹也准备以液体推进剂为主流。军舰上还专门改装了液体燃料库,为充灌之用。这样加注过程最快也要两个半小时,危险性也很大。美国不得不转向固体导弹,想装在潜艇上。而此时美国才发现它的固体燃料与液体燃料的研究水平差距很大。当年美国发射“北极星”导弹,在潜艇内必须装下2000千米射程的战略导弹,只能用固体燃料。这种燃料的制造通俗地说,无非是过氯酸氨加铝粉加端羟基聚丁二烯(一种改性人造橡胶CTPB),但实际上非常难造。洛克希德公司在上世纪50年代拿到这个项目之后,借用了包括大学、研究机构和相关企业在内的整个美国的力量,秘密发展起固体燃料。美国过了这个燃料制造的门槛之后,包括地空、空空、地地、洲际导弹等都用固体燃料,而苏联与之差距极大。D级战略核潜艇的导弹舱巨大,就是固体燃料的差距。固体燃料如改进一些,甚至能提高50%的射程。 其它国家中,印度的固体火箭燃料搞得不错。因为它是低纬度地区,利用地球自转可以节省一些燃料,但是它天热,加注时液氧极易挥发,火箭待机过久非常危险。液氢液氧必须处于超低温状态,在热带使用成本高。所以它的导弹在发射台待机时间短,以至于检测等各项工作的时间都受到限制,逼得它必须研制固体燃料。“烈火”、“大地”导弹都是固体的,运载火箭也都是固体的。而中国的“长征”系列连助推器都是液体的,这就是固体燃料方面的差距。你看印度的火箭都特别细长,因为它用这么多固体燃料就够了。液体火箭一般要搞得较粗,因为液氧用一部分后,剩下的会晃动,产生很多稳定性问题。所以要短粗以降低重心。固体燃料必须动用整个国家的力量,一旦过关,小型导弹如空地导弹等也都会受益。 固体燃料表面看并不复杂。一部分是过氯酸氨,这是氧化剂。另一部分是改型的烃基橡胶,一般为端羟基聚丁二烯,它是一种粘合剂和缓燃剂,还有就是铝粉。这三种东西里面有很多窍门。比如燃烧速度越快,单位时间产生的气体就越多。再如,燃料颗粒和固体铸型内腔的形状都很复杂,一般我们知道里面像菊花一样的内腔是空的,这样燃烧面较大。固体推进剂中有一些助剂,起着多种多样的作用,大多属技术诀窍,要花大量时间和试验才能调制出来,有些类似石 直升机与地震救灾 宋:汶川大地震发生后,直升机在山区救灾中发挥了巨大作用。尤其是山峡险峻,公路被毁,交通中断的恶劣条件下,直升机是救生的唯一工具。但是,直升机的制造比想像中复杂得多,这里面牵涉着大量摆动、振动、平衡的问题。这些问题只能靠经验, 雷达也一样,我们的工程人员一上来就要从最复杂的先进雷达做起,企业也没经验,顶多给你一些雷达的参数和元器件。你没办法把这些变成你思维的一部分来想像雷达工作时的样子。像主瓣、旁瓣这些电波就不能变为活的东西,而只能是一堆公式,一上手就是一堆数据。所以雷达专家也只能局限于某个局部某个部件。这方面完成最好的是俄罗斯S-300的专家。他们-一开始就搞雷达,从简单一直干到复杂先进,各个系列搞得很透。就像我们早期玩电脑和玩网络的那些人,他们具备很多感性的东西。美国贝尔公司专搞小直升机,但玩得很熟。法国也是从搞小直升机起家。这就带出一个问题:复杂 记:您只选这五个领域的原因是什么? 宋:整个军工产业体系不是几个尖端项目能涵盖的。我也想谈谈中国造航母和舰载机,谈谈战略潜艇,谈谈五代战斗机,谈谈有源相控阵雷达,谈谈电子对抗和网络对抗,谈谈无人机、卫星、数据链、未来士兵系统、各种新型传感器特别是红外焦平面阵列,谈谈激光武器和电磁炮,谈谈高膛压火炮的制造工艺,谈谈先进生物技术,谈谈C3、C4、CN……说的太多就会让人不得要领,反不知道最重要的是什么,应该怎么做。 西方的分析法是把复杂的巨系统分成子系统、子系统,逐一攻破。中国式思维讲究综合,全盘统筹,找出关键部分或关键点。牵一发动全身,破一关开万关。当年张爱萍抓两弹一星,就抓几个关键点,导弹方面就是惯性平台,就是陀螺仪及其计算系统。 一架飞机几百万个零件,一台发动机也有上万个零件,除了压气机和涡轮叶片,它还有风扇、进气口、燃烧室、矢量喷管、全权数字控制系统、燃油,滑油系统,起动系统和点火系统。光是燃烧室和涡轮的冷却方法就能牵出一大堆。还有加工技术、工艺、设备,光机匣加工和电子束焊接就能讲不少,而且都涉及发动机性能。都讲只能让读者更晕,所以我砍枝剪蔓,只谈五项。 最后我有两点建言。一是要提高组织协调能力。现在一说到现代化,就是说花钱和招标。其实现代化更应注意的,是组织协调能力,这个比研究某一个尖端产品更需要下力气。当年我国搞两弹一星,受文革干扰,那么艰苦,有的专家估算了原子弹出来的时间,认为1964年拿不出来。但那时的协调工作做得特别好,大家集中资源和精力,结果原子弹提前一年拿出来了。 第二点是要嫁接其它行业优秀成果提升自己。实际上,一个军工行业要想搞上去,决不是军迷所认为的仅仅弥补科技差距那样简单,它涉及复杂的国情、体制因素。必须具备两点:一是你这个行业要搞好广义公关,另一是要有市场。造船工业就是很好的例子。上世纪70年代时它们的处境也是非常恶劣的,但当时的领导人柴树藩利用香港包玉刚的订单巧妙地走出了困境,现在民船方面几乎都是以国外订单为主,形成了很好的局面。航空业与国外在技术方面的很多差距并非不可弥补,若把别的行业的经验引进来,完全能更快更低成本地提升自己的实力。 (兵器知识2008第7期) |
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