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尽管德国西门子公司的涡轮技术如此先进,却也没有生产出棒棒哒航空发动机,为什么?

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发表时间:2023-08-01 14:00作者:机器人装配自动化

尽管德国制造也是从“山寨”走过来,但是近百年来,德国制造的品质可谓有口皆碑,得到了全世界的尊重。然而,有心人就会发现,现在民航发动机三大家,没有一家是德国公司,尽管德国西门子公司的涡轮技术如此先进,却也没有生产出棒棒哒航空发动机,为什么?
 

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下面是知乎上的一些高“赞”回答,还是挺有道理的。

网友@Francesc Saint:工业燃机和航空燃机的取向是不一样的。工业燃机的工况很稳定,所以更追求效率。但航空燃机是要考虑各种工况下的问题的,并且重量、体积都必须斤斤计较,所以和工业燃机还有些区别。

如果回溯到二战的时候,德国算是最早一批将燃气涡轮用到飞机上的国家,比如**的Me262。战后,德国航空被阉割,具体来说就是德国的大学有很长一段时间不让开航空专业。

首先,航空燃机是一个需要漫长积累的产品,举个例子来说,RR现在的Trent系列是从RB211演化而来的,而RB211开发的时候就差点把RR自己搞破产,顺便坑了洛克希德一把,致使其退出了大型客机领域。所谓的三巨头,除了精良的设计、优异的材料之外,其海量的试验数据积累也是很宝贵的。

其次,并不是只要有先进的材料就可以做出好的发动机。举例而言,Snecma M88的涡前温度(1850k)要高于RR EJ200(1750k)(至少证明其材料水平不亚于RR),但是推力却不如后者(抱歉这两天维基太慢,等恢复了再给详细数据),其原因是压气机性能,这是设计水平的区别。其中涉及到空气动力等诸多因素,这是需要通过大量试验和计算数据来得到的。

第三,开发一款产品,从预研(压气机、涡轮级数的确定)到核心机测试,再到整机测试,最后装机试飞定型,十年左右是至少的。此中的投入也是巨大的。大到什么程度?十八大的时候,我朝表示要今后20年里投入3000亿人民币作为航空发动机的专项资金。要让一个企业拿出将近400亿欧元,哪怕可以融资,也是一件很夸张的事情。

最后,研发出来之后还必须面临一个问题:装机对象在哪里?也就是市场在哪里?举个例子而言,我国在十几年前研究过战斗机用中推(就是EJ200、F404、RD33那个级别的发动机),然后到半路发现没装机对象,下马转预研。

现在德国的情况是,MTU的确有强大的材料,可以帮几家巨头代工高压涡轮之类核心组件,但这并不代表就有设计能力。

同样的问题也发生在日本身上,工业燃机有一席之地,也能生产航空发动机或者航改燃机(经授权后的F110、SM1c),但是自行研发能力并不突出。

况且三巨头牢牢掌控着军民两大领域,投几百亿去竞争这个市场,还未必做得过别人。所以德国人不会傻缺到去单干,和几大巨头合作提供关键部件是一个挺好的选择。

最后,因为没有很大的防务压力,也不受军售限制,德国自身并没有完全自主研发相关产品的必要(比如战斗机),所以国家层面也不会想办法去做这些。


另外还有网友认为是历史沿革原因。飞机发动机属于燃气轮机类。

燃气轮机GE属于航改机,因为他们从飞机发动机开始,然后衍生出工业用燃气轮机。西门子燃气轮机属于工业机,因为二战后,德国航空工业被限制,西门子从民用工业和发电行业涡轮机开始,以此为基础设计出工业燃气轮机。

燃气轮机门槛极高,所以两家各自的产品体系形成之后,一般就沿着自己的方向发展了,不会出现GE或者罗罗突发奇想,做几款工业机冲击西门子;也不会出现西门子突发奇想,做几款飞机发动机冲击GE或者罗罗,因为对任何一方,这种改变的时间和人力物力成本,都是极其高,甚至是很难实现的。

但是单就航改机和工业机两种流派来说,并不存在谁更好谁更差,也不是天上飞的就优于地上转的。技术流派,历史沿革不同,导致具有不同特点罢了,航改机轻便,紧凑,体积小,但是维护频率较高,而工业机继承了电厂和工业驱动设备的特点,皮实稳定,维护间隔时间长。

所以,某种角度来看,西门子是具有设计生产高品质航空发动机能力的,但是,它有自己的产品线和市场,没有驱动力去让他做这件事。因为进入一个新的市场,不单单是弄出产品这么简单。所以我想西门子即使是打算进入这个市场,也会收购罗罗,以获得整套成熟人马,工厂,业绩,渠道,等等,成本更低更高效。

总的来说,德国没有大的航空发动机生产商主要就是历史沿革,加上现实驱动力不足的原因了。


而网友@JZJZ的观点是:简单一句话,因为2战失败了,据说同理的还有高频电磁波领域。

同意king one的说法,没有需求。就像历史上中德俄注重陆军,英美日注重海军。地理或者地缘决定需求,需求决定供给。德国,法国地理狭小,本国运输需要高铁就好了; 美国地大而人口离散在众多城市,需要大量的客机。

西门子不做飞机发动机,原因众多,**的原因是需求不足,进入这个行业门槛高,代价大,风险大。一个飞机发动机的研发过程在90年代是15年,现在就算再快也得7,8年(版本升级不算),一个公司在互联网经济的冲击下你等得起吗,就算你等待得起你的投资者等得起吗?

再说技术,从科学角度来说,燃气轮机和飞机发动机差别无几,从工程技术角度差别大了。GE两者都有(飞机发动机,燃机),用的是Ni基金属,西门子(只有燃机)却尽量不用Ni基,以降低成本,把耐热不锈钢的性能发挥到**,但这也决定了杀入航空,等于技术上另起炉灶,还有供应链,其下游原材料供应商全部得换。

再科普一下,航发的减重技术,冷却技术,大量铝合金,钛合金,Ni基合金,维修和检测为导向的易损件,这些燃机都没有或很弱(发电用途的燃机的停机检验要比发动机低不止一个数量级)。客户群不一样,这个很关键。技术背后的质保体系不一样,什么,你没听过AS9100, 没听过试航证,没听过Nadcap...想想俄罗斯没有商用飞机发动机,就应该明白质保和认证的重要性了吧

网友@Patrick Peng有几点想法和大家简单分享一下,请大家斧正。

1、一个民用产品,是否能够成功,技术诚然是一个非常重要的因素,但是绝非**。对于行业的了解(比如获得适航当局的认可),完备的销售和售后支持网络(某种意义上讲,发动机也是个耗材),都提高了这个行业的门槛。简而言之,发送机是典型的”资本密集,技术密集“以及”长研发周期“的行业。

2、作为一个门外汉来说,技术层面上,从最基础的材料,到加工工艺,到发动机整体的设计,都需要长时间的技术积累。举个简单的例子,发动机叶片和机匣(Fan cowls,可以简单包着发动机的外壳)之间的间隙就有很大学问。缝隙大了,肯定影响效率;缝隙小了,当叶片因为高速旋转和摩擦的高温产生形变之后,就会发生摩擦。这其间的拿捏,就少不了功夫来琢磨。

3、现在的发动机产业(或者说大部分的产业)都是一个全球化的供应链。发动机厂商会在全球范围内进行零部件的采购,这些零部件的技术含量也有高有低,有的也是只有世界上某一两家名不见经传的小企业可以制作的。这其中肯定会有很多的德国企业。包括国内的很多企业也是供货商之一。

4、关于技术的夸领域扩散。企业通常会利用自己在某一个领域的优势(包括技术,以及商业运营等方面),试图进入更多可以盈利的领域。大公司可能在这方面会更加的审慎,会进行充分(但通常并不准确)的评估。通用已经开始将航空发动机的技术通过改造,应用到一些能源行业。同时,我们也期望在未来能出现革命性的创新(disruptive innovation)。造特斯拉汽车的哥们已经打算进入这个行业了,我们拭目以待。

5、关于我国自己研制发动机,以及飞机的话题。我觉得”时间,资金,技术”都不是最困难的。**的障碍恐怕是体制了。勿需多言,且行且珍惜吧。

-----补充----

本来不想“偏楼”,题主是问德国,我不小心提到了我们自己。感觉大家对自己的事情更关心一点,不妨再补充一点。

1、我们有没有自己的航空发动机?有!我们有”昆仑“,”太行“,但是不好用(这一点请专业人士斧正)。

2、民用的涡扇航空发动机,市场上主流的就三家GE,PW,RR。俄罗斯的技术实力我不是很确定,也许不错。这也从另一个侧面说明,航空发动机市场上技术是成功的”必要不充分“条件。

3、说到体制,狭义指国家目前进行发动机研发的组织和运营体制,广义上是指我们整个国家的产业结构,基础设施,以及我们的文化等。一方面,既希望我们能够在这个领域有所突破,但另一方面,对于可预见的未来又略有悲观。


以上观点,你支持谁?或者来谈谈你的独到见解。




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