航空发动机发展历程

Ｖ０１．３５　Ｎｏ．９　１６　舰船电子工程　Ｓｈｉｐ　Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃ　Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　总第２５５期　２０１５年第９期　

航空发动机技术的发展分析　

王振成　

（海军装备部西安军事代表局西安７１００５４）　

摘要航空发动机是飞机的心脏，其优异程度代表了该国国防科技水平，也是航空兵的生命保障，更是国防防空反　导、抵御外强的尖兵。论文概述了航空发动机，并论述了航空发动机的发展动向与分析。　关键词航空发动机；发展动向与分析　中图分类号Ｖ２３　ＤＯＩ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１６７２—９７３０．２０１５．０９．００５　

Ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ａｖｉａｔｉｏｎ　Ｅｎｇｉｎｅ　Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　

ＷＡＮＧ　Ｚｈｅｎｃｈｅｎｇ　（Ｘｉ’ａｎ　Ｍｉｌｉｔａｒｙ　Ａｇｅｎｔ’Ｓ　Ｂｕｒｅａｕ　ｏｆ　Ｎａｖａｌ　Ａｒｍａｍｅｎｔ　Ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｘｉ’ａｎ　７１００５４）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ　Ａｖｉａｔｉｏｎ　ｅｎｇｉｎｅ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｈｅａｒｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｉｒｃｒａｆｔ，ｗｈｏｓｅ　ｅｘｃｅｌｌｅｎｔ　ｄｅｇｒｅｅ　ｒｅｐｒｅｓｅｎｔｓ　ｔｈｅ　ｌｅｖｅｌ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｃｏｕｎｔｒｙ’Ｓ　ｎａ—　ｔｉｏｎａｌ　ｄｅｆｅｎｓｅ　ｓｃｉｅｎｃｅ　ａｎｄ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，ａｌｓｏ　ｉｓ　ｔｈｅ　ｌｉｆｅ　ｏｆ　ａｖｉａｔｉｏｎ　ｓｅｃｕｒｉｔｙ，ｂｕｔ　ａｌｓｏ　ｄｅｆｅｎｓｅ　ａｎｔｉ—ａｉｒ，ａｇａｉｎｓｔ　ｔｈｅ　ｖｕｌｎｅｒａｂｉｌｉｔｙ　ｉｓ　ｄｅｔｅｒｍｉｎｅｄ．Ａｉｒｃｒａｆｔ　ｅｎｇｉｎｅ　ａｒｅ　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｉｎ　ｄｅｔａｉｌ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｄｅｖｅｌｏｐｉｎｇ　ｔｅｎｄｅｎｃｙ　ｏｆ　ｔｈｅ　ａｉｒｃｒａｆｔ　ｅｎｇｉｎｅ　ｉｓ　ｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．　Ｋｅｙ　Ｗｏｒｄｓ　ａｉｒｃｒａｆｔ　ｅｎｇｉｎｅ，ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ　ｔｒｅｎｄｓ　ａｎｄ　ａｎａｌｙｓｉｓ　Ｃｌａｓｓ　Ｎｕｍｔｍｒ　Ｖ２３　

1765年英国人詹姆斯-瓦特制成了世界上第一台实用的蒸气发动机(外燃机)，即利用锅炉产生的蒸气推动气缸中的活塞运动，首次较好地解决了从热能到机械能的转换。该蒸气发动机具有效率高、重量轻等优点，并于l 769年被法国军事工程师库诺特装在木质支架上，制造成了世界上第一辆蒸气机汽车。

1866年，德国工程师尼古拉斯-奥托成功地研制出了“活塞式四冲程奥托内燃机”，提出了进气、压缩、作功、排气的四冲程循环理论，即著名的奥托循环理论。1876年奥托制成了第一台实用的四冲程发动机，此为单缸卧式、2．95kw煤气发动机，压缩比为2．5左右，采用活塞曲柄连杆机构、电火花点燃、热效率达12％～14％、转速250r／min。奥托内燃机的出现，使人类进入一个新的内燃机时代。奥托作为“内燃机奠基人”载入了史册。

1885年德国工程师戴姆勒与其同胞兄弟威兼·迈巴赫研制出了世界E第一台立式汽油机“立钟”，该发动机最初装用化油器，后改用迈巴赫式喷雾化油器，电点火、单缸水冷、排量O．46L、功率0．85kw、转速750r／min。同年，卡尔·奔驰研制出一台小型汽油机，单缸四冲程、卧式水冷、功率0．64kw、排量0．98L、转速250r／min、最高车速15km／h。在内燃机的小型化、高速化方面取得显著进展。由此两人被誉为内燃机汽车的鼻祖。

1883年德国工程师狄塞尔在“转子式热机的原理和结构”论文中，阐述了缸内直喷柴油机的原理——狄塞尔发动机原理，并在1894年2月1 7日试制成功第一台连续运转1min的四冲程柴油机。1897年，终于研制成功功率为13．5kw、热效率高达38％的四冲程柴油机，当时被誉为“无声发动机”。

继1889年6月9日戴姆勒的V型发动机获得德国专利后，1898年戴姆勒又研制出第一台四缸直列汽油机。同年第一辆柴油机汽车在英国诞生。

进入20世纪，发动机的结构型式不断改进，相继出现4缸直列、V8及2、4、6对置式发动机及铝质活塞，喷雾式化油器和高压磁电机点火系、顶置式配气机构、带有蜂窝状散热器的整体水箱、无触点点火装置。到20年代末，发动机上已普遍采用了3滤和曲轴箱换气装置。

已有半个多世纪发展历史的新中国航空工业，成功研制生产了上万架歼击机、强击机、轰炸机、歼击轰炸机、直升机、侦察机、教练机、无人驾驶飞机、支线客机和通用飞机，为国防现代化和经济建设做出了突出贡献。

中国航空工业管理部门也几经变化。

从最初设立的二机部四局、三机部、航空工业部、直到后来的航空航天部。1993年，航空航天部撤销，分别组建中国航空工业总公司和中国航天工业总公司。

为了增强企业活力和竞争力，加速国防现代化建设，1999年，中共中央、国务院、中央军委根据国际国内形势发展和国防科技工业现状，决定对国防科技工业管理体制进行重大改革。在核工业、航天、航空、船舶、兵器五大军工总公司的基础上，分立组建十大军工集团。中国航空工业总公司一分为二，分别组建了中国航空工业第一集团公司和中国航空工业第二集团公司。

两大航空工业集团自1999年7月1日成立以来，不断加大改革力度，更新观念，转变职能，使集团公司成为自主经营、自负盈亏的经济实体。在全体员工的积极努力下，两大集团组建以来，经济规模成倍增长，自主创新取得了一系列重大突破，一大批先进航空武器装备研制成功并投入批量生产，民用飞机和非航空产品研制也取得了一系列重大突破。

但是，随着中国飞机市场的需求急剧扩大，以及大飞机战略的实施，现行的航空工业体制已经有些不大适应。

国务院发展研究中心的专家分析说，中国的飞机研制水平与西方发达国家相比，还有一定的差距。要加快缩短差距，迎头赶上，必须集中航空工业所有的科研和制造资源，而现在的两大航空集团都是独立法人，互不隶属，资源相对分散，不仅不利于集中资源，而且还会产生重复建设的问题。

中航二集团有关部门负责人对记者说，目前，两大航空集团分别与国内外航空企业开展了许多合作项目。合并后，这些项目都可以统筹安排。两大航空集团在中国商飞公司的股份，以及在天津的空中客车飞机总装线项目的投资，合并后也将合二为一，增强了新公司的话语权。 两大航空集团公司的主要产品有：军民用固定翼飞机和直升机、空空导弹和地空导弹、机载设备、航空发动机、燃气轮机、汽车等。一集团下属的成飞、沈飞、西飞和上飞是中国主要的固定翼飞机研制和生产企业，军机包括歼击机、歼击轰炸机、轰炸机、运输机、教练机和侦察机等。民机有新舟60涡桨支线飞机，运七飞机等。二集团下属的哈飞和昌河公司是中国主要的直升机生产企业，陕飞公司生产运八飞机。新公司组建后，这些产品都可以集中优势资源，统筹发展。

美国航空工业发展历程

美国是飞机的诞生地，但美国航空技术曾长期落后于欧洲，直到二战后才一跃而领先于世界，至今依然是雄踞世界航空技术之巅。磨砺60年，其中自有很多春秋。

一、先发而后至的美国战斗机

20世纪初，美国的经济总量世界第一，但工业和科技基础还不及欧洲老牌强国，莱特兄弟发明飞机之后不久，航空技术的桂冠就被欧洲拿过去了。在第一次世界大战中，美军不多的飞机都是欧洲设计，比如战斗机就是法国的SPAD S.13和Nieuport 17。在两次大战中间的20-30年代，欧洲航空技术继续领先，尤以德国和英国为突出。美国虽然在1915年组建了国家航空咨询委员会（NACA，今NASA的前身），也发明了发动机围护罩和变桨距螺旋桨，但在作为航空技术的前沿来说的战斗机领域，美国航空技术甚至落后于日本，以至于珍珠港事件爆发时，美国没有能在技术上超过日本“零”式的战斗机。

20-30年代时，美国的国内战斗机市场很小，飞机公司的战斗机批量只有几十架。1924年时，美国陆军航空队的1400多架飞机中，只有80架是战斗机。20-30年代的美国战斗机市场基本上被寇蒂斯和波音公司分享，其双翼、像敞篷汽车一样的开放式座舱、不可以收放的固定起落架的构型成为标准模式。寇蒂斯“隼”式双翼战斗机还在中国空军服役，用于抗战前期抗击日本飞机的作战。

1929年，格鲁曼公司成立，专业研制海军战斗机，其FF-1采用封闭式座舱和收放式起落架，大大降低了飞行阻力。格鲁曼的技术革新象征了新航空技术革命的开始，30年代开始，全金属构造、硬壳式机身、翼内机枪、封闭式座舱、收放式起落架很快成为潮流，寇蒂斯和波音的双翼战斗机落伍了，美国航空工业开始了大洗牌，塞维尔斯基（后改名为共和）的P-35击败了寇蒂斯的P-40，布鲁斯特的“水牛”击败了格鲁曼的设计，洛克希德的P-38、贝尔的P-39都脱颖而出。

亚历山大•塞维尔斯基的名气没有老乡伊戈尔•西科斯基大，他也来自俄国，1935年创立了公司，以制造教练机为主。布鲁斯特以马车和汽车起家，洛克希德以民航客机为专长，贝尔也是在1935年成立的，不过和发明电话的贝尔没有关系。还有一个无名的小公司，由前马丁飞机公司的总设计师詹姆士•麦克唐纳建立，这时也开始寻求美国海军的合同，但尚未获得任何成功。