柳柳解说|海陆空三方面，我们的发动机技术在世界上处于什么水平？
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近来呢网络有个热议话题:航空发动机和光刻机哪个更难研制？答案肯定是光刻机更难 ， 原因就是最高端的光刻机被荷兰一家公司垄断了 ， 别无分号 。
（1）光刻机方面我们差距有多大？
光刻机是结合了多方面的技术研发出来的 。 其难点主要在“精密加工” ， 想要造出先进的光刻机 ， 首先得具备精密加工技术 ， 紧密装配和准确移动等多种顶尖技术 ， 对于精度的要求极为苛刻 。
就比如说用于反射光源的各种高精度反光镜 ， 加工这些镜头得有高精度的磨床 ， 目前世界上也只有两三个国家有这种磨床 。
除了高精度磨床之外 ， 镜头的抛光是由人工来完成的 。 而阿斯麦公司制造的光刻机用的是德国的顶尖镜头制造技术 ， 纵观全世界 ， 也只有德国的技术能符合极紫外EUV光刻机的要求 。
此外光刻机的运行要保持两个工件台的同步运动 ， 这对于加工的要求是极为严格的 。
抛开最高端 ， 可以独立制造光刻机的国家还有有中日两国 ， 那我们的水平咋样呢？
上海微电子装备的90nm光刻机仍代表着国产光刻机水平 ， 目前合肥芯硕半导体公司也具备量产200nm光刻机的实力 ， 无锡影幻半导体公司也具备200nm光刻机量产的实力 。 ASML ， 它出货的光刻机主要是NXE:3400B和NXE:3400C ， 两者基本结构相同 ， 但NXE:3400C采用模块化设计 ， 支持7nm、5nm两种工艺 ， 上海微电子装备(集团)股份有限公司披露 ， 将在2021-2022年交付第一台28nm ， 其实很多人并不清楚 ， 如果我们可以突破到28nm ， 中国有近70%的芯片 ， 并不需要多么精密的工艺 ， 28nm完全够用 。
今天重点探讨一下我国的发动机水平到底咋样？和世界最先进水平相比落后多少？既然要说发动机 ， 那就索性扩大涉及面 ， 咱们就把航空发动机 ， 水面舰船发动机 ， 火箭发动机 ， 核动力反应堆（也算是舰艇发动机 ， 个人理解） ， 坦克发动机等咱们大概简单的介绍一下 ， 让朋友对我们的发动机差距都有个客观了解 。
（2）航空发动机制造技术 ， 我们与世界最高水平差多少？
掌握航发技术的国家虽然不多 ， 但也有美欧俄中四大流派 ， 技术还能有限交流 。 航空发动机现在的难点就是材料难题 ， 制造工艺难题 。
其中燃气涡轮发动机 ， 应用最广 ， 包括涡轮喷气发动机、涡轮风扇发动机、涡轮螺旋桨发动机和涡轮轴发动机 ， 咱们今天只重点说涡扇发动机和涡轴发动机 。
一、涡扇发动机又分为:大涵道比涡扇发动机和小涵道比涡扇发动机 。 大涵道比涡扇发动机呢主要用于大型客机 ， 大型军用运输机等 。 小涵道比涡扇发动机主要用于战斗机 。
①大涵道比涡扇发动机民用版本世界最先进的是:GE90发动机 ， 是GE公司专为波音777客机而设计的一种高涵道比商用超大推力涡扇发动机 ， 于1995年正式用于商业市场 。
GE90有两个子型号：最大推力94000磅的GE90-94B和最大推力11500磅的GE90-115B 。 其中GE90-115B是目前世界上推力最大的民用航空发动机 ， 它曾经在地面台架试验测试中达到过127900磅力（569KN ， 58.06吨）的推力 ， 创造了吉尼斯世界纪录 。
我们的CJ-1000AX发动机 ， 是基本型C919选用的国产发动机 ， 为大涵道比商用发动机 ， 推重约13吨 。 CJ-1000AX于去年12月完成首台机装配工作 。
②大涵道比涡扇发动机军用版本世界最先进的:GE9X发动机的推力将达到10万磅力 ， 大约445KN 。 WS20已经有计划发展增加推力型 ， 将起飞推力增加到15吨以上 ， 涡扇-20的推力约为3000至16000千克力 ， 大约127.4KN至156.9KN ， 这样算下来 ， GE9X发动机的推力 ， 是涡扇-20的3.8倍至4.7倍 。
③小涵道比涡扇发动机:我国的涡扇-15具备和美国F-22战机搭载的F-119发动机相当的推力 ， 最大推力有望达到90多kN ， 最大加力推力据说能超过18吨 ， 推重比为9 。
而世界最先进的 ， 美国F135发动机的最新改进型号推力已经达到了20吨的级别 。
二、涡轴发动机方面:我们和乌克兰一起合作研制出世界最大起飞重量的涡轴发动机 ， AI-136T型涡轴发动机是乌克兰马达西奇公司在专为米-26重型直升机研发的 ， AI-136T型涡轴发动机采用模块化设计 ， 最大功率为8970KW 。
美国的GE T901涡轴发动机的输出功率高达3000轴马力 ， 旨在为陆军的黑鹰和阿帕奇机队持久提供动力 。
俄罗斯VK- 2500P涡轴发动机采用了更先进的自控系统 ， 其紧急动力模式下的发动机推力由2700马力提升至2800马力 ， 起飞状态下的推力由2400马力提升至2500马力 ， 装备在米28直升机 。
（3）航空发动机的未来:可变循环发动机
先进的变循环发动机 ， 它是一种多设计点发动机 ， 通过改变一些部件的几何形状、尺寸或位置 ， 来调节其热力循环参数（如增压比 、涡轮进口温度、空气流量和涵道比） ， 改变发动机循环工作模式（高推力或低油耗）使发动机在各种飞行情况下都能工作在最佳状态 。 与此同时 ， 变循环发动机能以多种模式（包括涡轮模式、涡轮风扇模式和冲压模式等）工作 ， 因而在亚声速、跨声速、超声速和高超声速飞行状态下都具有良好的性能 。 使用这一技术后 ， 在同等燃油的情况下飞机的滞空时间可以提高50% ， 航程增加33% ， 减少25%的燃油消耗率 ， 达到60%的燃油热吸收率 。
该发动机将首先在F-35飞机上进行测试 ， 以往携带两枚1000磅JDAM的F-35C作战半径可达1440千米 ， 而使用变循环发动机后 ， 其作战半径可以达到2160千米 。
（4）火箭发动机 ， 我国水平咋样？
火箭发动机包括 固体火箭发动机、液体火箭发动机和原子火箭发动机 。
俄罗斯RD-171MV发动机于2017年开始研发 ， 重10.3吨 ， 推力超过800吨 ， 功率达到24.6万马力 ， 是目前世界上功率最大的火箭发动机 ， 比美国安装在“土星-5”火箭上的一级发动机功率大5％ ， 同时尺寸小1.5倍 ， 且可重复使用10至15次 。 发动机运转时 ， 燃烧室可产生2700万千瓦的热功率 ， 相当于一座大型水电站的发电功率 。 另外 ， 发动机涡轮泵功率达到18万千瓦 ， 相当于一艘大型核动力破冰船上3个核动力装置的功率 。 该发动机计划于2021年首次发射试验 ， 2022年正式航天发射 。
长征-5号火箭 ， 运载能力不亚于美俄欧日同级别大推力火箭 ， 有YF-77和YF-100发动机成功助推 ， 说明其性能还是不能小觑 ， YF-77地面推力50吨 ， YF-100则达到120吨 。
（5）大型船用发动机 ， 我们水平咋样呢？
【柳柳解说|海陆空三方面，我们的发动机技术在世界上处于什么水平？】大型船用发动机分为:船用低速柴油机 ， 燃气轮机 ， 前者多用于大型的民用运输船 ， 后者主要用于高速的军用舰艇 。
①大型船用低速柴油机:瓦锡兰柴油机公司研制的目前世界上最大功率的低速船用柴油机 ， 也是世界首台14缸低速船用柴油机 。 该机的成功建造实现了船用推进器的重大突破 。
无论是海上移动皇宫歌诗达邮轮 ， 还是海上巨无霸四十万吨矿砂船 ， 都少不了船用发动机这个心脏 ， 14个直径980的缸径 ， 装配完成自重2446吨 ， 功率87200KW ， 动力强劲到无与伦比 。
由上海中船三井造船柴油机有限公司研制的我国最大功率船用低速柴油机——11S90ME-C9.2型船用低速柴油机顺利通过车间台架试验标志着我国船用低速柴油机制造水平再上新台阶 。 11S90ME-C9.2型船用低速柴油机长20.9m、宽10.6m、高15.4m重1935t共有11个汽缸单缸功率为5810kW总功率约为64000kW为国内首制机型是目前国内单机功率最大的智能型低速柴油机也是目前国内汽缸数最多的低速柴油机 。
②大型燃气轮机:目前世界最大功率燃气轮机 ， 是英国著名的罗尔斯罗伊斯公司制造的MT30燃气轮机 ， MT30燃气轮机的功率达到了36兆瓦（大约5万马力） ， 最大功率为40MW ， MT30燃气轮机整机重量只有22吨 ， 热效率达到40％ ， 远远高于世界同类产品 。 特别适合大型战舰使用 ， 配用在英国伊丽莎白女王级航母上 ， 以及美国朱姆沃尔特DDG-1000导弹驱逐舰、LCS自由级濒海战斗舰 。
世界排名第三的是中国的GT25000燃气轮机 ， 是乌克兰UGT-25000燃气轮机的国产化版本 ， 功率提升到30兆瓦（大约4万马力） 。 综合性能与英国MT30和美国LM2500+G4相比丝毫不落下风 ， 未来装备数量也非常可观 。 进一步深化改进 ， 推出了QC280燃气轮机 。 该机由半封闭改成全封闭运行 ， 降低了油耗、提高了功率 ， 并且在降噪、减震等技术方面有了很大的提高 ， 有传闻最新的QC280燃气轮机的额定功率继续增大 ， 很可能超过35兆瓦 ， 热效率接近40％ ， 可以比肩英国MT30 。 如果这是真的 ， 那将意味着我国燃气轮机后来居上 ， 追平了世界最高水平 。
（6）我们的核动力反应堆能力如何？
美国新一代航母——“福特级”核航母使用了2台A1B反应堆 ， 单台轴功率达14万马力 。 A1B型核反应堆是截至目前为止 ， 世界上技术最先进、综合性能最好的舰用核反应堆 。
我们所拥有的功率最大的舰用核反应堆就是094型核潜艇上面所用的了 ， 按照1.8万吨的“俄亥俄级”核潜艇和2.4万吨的“北风之神”核潜艇上使用的核反应堆来推算 ， 水下排水量1万吨左右的094核潜艇的核反应堆功率应该只有90-120兆瓦 ， 甚至不及法国的K-15核反应堆 。
（7）陆战之王坦克发动机我们咋样？
美国M1A1坦克采用AGT-1500型燃气涡轮发动机 ， 最大功率：1103千瓦(1500马力)与我们的99A主战坦克发动机马力持平 。
最后总结一句话:有差距不怕 ， 只要用心追赶 ， 就一定能登上世界巅峰 ， 如同我们的远火 ， 竟然能当短程导弹用 ， 世界上都绝无仅有 。
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