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在空間領域取得輝煌成就的中國,已經進入了航天大國行列。但是,就其生產的產品和技術水平而言,中國並不算是一個航天大國,與航天強國相比還有一定差距。中國的航天事業60年來取得了哪些成就?(一)成功發射十艘神舟飛船、天宮一號衛星、天宮二號空間實驗室,累計成功發射12次往返太空;(二)探月工程成功完成「繞」「落」目標;(三)北鬥衛星導航區域系統全面建成;(四)高解析度對地觀測系統在諸多領域填補了國內空白;(五)長徵系列運載火箭成功發射236次,現有火箭成功率達97.5%,成功發射各類衛星300多顆;(六)在軌道上發射170顆,初步建立了由「通、導、遙」三大衛星系統組成的國家民用空間基礎設施骨幹體系;(七)與30多個國家、空間機構和國際組織籤署了100多個合作協議,共完成了54次國際商業發射,向9個國家提供了12次搭載服務。從現實角度來看,我國在航天火箭發動機和戰機噴氣發動機等領域基本上算是「齊頭並進」,但都離世界先進水平還有很大差距。實際上!防務行業是高技術產業的聚集地,也是對先進材料的最大以來。
可以說,先進材料對國防裝備的發展起到了促進作用。為了保證其在高溫、高壓、高速等惡劣環境下仍能保持數千小時的工作時間,對航空發動機零部件的要求非常高,因此,無論是結構設計還是材料要求都是非常高的。中國的發動機在材料、結構和性能方面與世界先進水平仍有一定差距,導致了中國航空發動機的落後。可說空軍的水平可以由航空發動機來決定,體現了一個國家航空業的水平。軍方專家認為,中國應該向軍事大國學習,比如像美國這樣的國家,美國和工程隊在發動機材料、設計、氣體循環處理等方面都有深入的研究,美國某型號發動機從立項到生產完成的時間很短,美國的五角大樓每年都有大量的預研發動機立項,這也是美國發動機一年到頭持續發展的關鍵因素。確實,與現階段我國已成功發射多枚長徵5號運載火箭,執行包括火星探測、新一代載人飛船在內的重大航天發射任務相比,在軍用噴氣發動機領域,似乎過去了二十年,我們也只擁有了渦扇10系列這樣一款推力大、技術不高的渦扇發動機。因此在表面現象上總是給大家一種我國航天火箭發動機技術非常先進的感覺,而我們戰機用的發動機技術就沒有那麼先進了。
一九五六年十月,中國成立國防部五院,設八個研究室,院長錢學森。一九五七年十一月十六日至一九六四年十一月,成立國防部五院一分院,負責飛彈的總體、結構和引擎設計。中國運載火箭技術研究所的前身,也是目前中國最大的飛彈武器和運載火箭研究、設計、試製、試驗和生產基地。中國的汽車製造業經過60年的發展,雖然總體上有所提高,但在發動機技術方面仍不夠成熟,而中國的火箭技術在全球航天領域取得了數一數二的成就,沒有任何名次,但在這一領域中,中美俄的差距就更小了。現在的問題是,我們能造出好的火箭,為什麼汽車引擎做不好呢?先談一下航空發動機!例如,火箭發動機工作壽命只有幾百秒,所以對材料的壽命要求不高,那麼為了獲得更大的推力或更高的安全性就可以適當降低工作壽命,但飛機使用的噴氣發動機則不同,噴氣發動機不僅要滿足隨時變化的推力變化,還要保證推力大,耗油少,可靠性高,工作壽命至少有三四千小時以上,所以單從要求標準來看,火箭發動機和噴氣發動機之間有很大的區別。
新型長徵5/6/7型運載火箭的多次發射成功,也使我國在新一代液體煤油大推力火箭發動機領域站住了腳,尤其是搭載新型YF100液體火箭發動機的長徵5 B運載火箭,其近地軌道運載能力更是居世界第三位,因此乍看之下,我們確實在航天火箭發動機領域取得了不錯的成績。如果僅僅說在液氧煤油火箭發動機領域,海平面最大推力幾乎為800噸,而我們的YF100實際上只有100噸,差距高達8倍之多,也就是說,長徵5 B運載火箭如果換裝世界上推力最大的液氧煤油火箭發動機的話,這一段距離已經足夠了,近地軌道的最大運載力也將略微增加。火箭彈可說是國家的尖端技術,掌握在少數國家手裡,我國經歷了多年的戰爭,國家領導人深知沒有利器就不能強盛起來的道理,於是乎竭盡全力發展。並且有大批人才回國並參與其中,如當時已享有盛譽的氣動學家錢學森,火箭系統控制專家梁思禮,氣動學家莊逢甘,航空發動機專家梁守盤等。在這個階段,氫氧火箭發動機和固體火箭發動機這三個比衝程更高的領域,我們實際上距離世界先進水平還有很長的距離。例如最近幾年比較主流的液氧甲烷燃料,與煤油相比,甲烷具有較高的衝擊力,而且價格也較低,更重要的是,液氧甲烷的火箭發動機沒有煤油結焦的致命缺陷,因此已成為新一代清潔環保液體燃料。spaceX公司猛禽液氧甲烷燃料海平面最大推力已超過400噸,可見在這一點上我們還有不少差距;
氫氧比衝第二高的氫氧火箭發動機領域,由於氫氧比衝較高,放置在火箭上能大大提高高軌運載力,但與美國用於太空梭的RS68海平面最大推力近270噸相比,我們目前最先進的,也就是長徵5號二級火箭所使用的YF77氫氧火箭發動機,海平面推力僅為50噸,因此這一領域也是空白;再說一句,中國長期以來沒有使用過固體火箭發動機,儘管固體火箭發動機比衝力小,但其推力增長快,結構簡單,成本低,也是很大的優勢,比如太空梭捆綁的兩個大推力固體助推器,單臺推力超過1000噸,這幾年連我們周圍的印度、日本的固體火箭技術都領先我們,所以這也是差距。
還有汽車引擎方面!自從新中國成立以來,我國在工業上已落後西方國家許多年,歐美汽車發展史已逾百年,最早可追溯至1620年,直到1766年英國發明家瓦特對蒸汽機進行了改進,首次工業革命才拉開序幕。此後,英美法等國家相繼發展了工業,直到1886年曼海姆專利局批准卡爾本茲在1885年研製成功的三輪汽車的專利申請時,大多數人都把這一天稱為現代汽車誕生日。第二年,德國人戴姆勒製造了世界上第一輛四輪車。此後,德國人』尼科洛斯·奧託』宣布放棄自己獲得的四衝程發動機專利,任何人都可以根據需要隨意製造。自1886年我國建立1956第一汽車製造廠以來,我們與此相距已有70年啊,可以想一想這差距。但汽車發動機不同於航空發動機如此重要,不屬於國家重點工程,而關乎國運的航空發動機方面,必須迎頭向上,儘快突破!汽車發動機的突破,更多的是期待各大汽車廠商了!
講了這麼多,表面看來,我們中國的航天發動機技術還不夠先進,這是事實,但這種差距,這種鞭策,在促使我們看到現實的同時,也更能促使我們努力奮鬥。總而言之,與西方相比,中國的航空發動機和汽車發動機技術差距還很大。但是最近幾年,我們也看到了很多自主品牌!一定會趕上並實現超越!