【简介:】本篇文章给大家谈谈《飞机未来的发展趋势包括三个方面对不对》对应的知识点,希望对各位有所帮助。本文目录一览:
1、中国大飞机未来将有怎样的发展
2、直-20之后,中国直升机
本篇文章给大家谈谈《飞机未来的发展趋势包括三个方面对不对》对应的知识点,希望对各位有所帮助。
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中国大飞机未来将有怎样的发展
历经七年磨砺,2015年11月C919大型客机正式下线。有大飞机行业前景预测报告数据称,C919成功进入市场后,总销量有望达到2000架次左右,将开启一个规模达万亿元的市场。同时,相关的大飞机制造产业链也逐步形成。那么未来国产大飞机行业发展前景如何?
未来国产大飞机行业发展前景
众所周知,大飞机的研制要涉及气动、材料、制造、飞控等诸多产研学科。如从气动和飞控设计来讲,就需要大量的风洞数据支持。不过得益于冷战时期的国防建设需要,中国在风洞这一块长期以来都是不弱的。弱项主要在于材料和工业制造水平的低下——— 以首架国产大型喷气式客机“运十”为例,该机于1980年9月26日首飞成功,但仅试飞170小时即被停飞,很大程度上与当时国内没有加工大型构件所必需的大型模锻压机有关。当时仅有的万吨级水压机不具备大件整体锻压成型的能力,故“运十”的大梁等承力大件只能通过分锻小件组合拼装,最终造成结构超重和机体疲劳寿命缩短。尽管该机的国产化率据说超过96%(仅发动机为进口的普惠JT3D),但由于连起码的产业门槛都没有跨越,所以整机性能和可靠性都较低。商用则安全和经营风险太大,军用又解决不了配套发动机(军机用发动机进口受限),故最终只得“下马”。
从工业制造的角度来说,现代大型客机中有大量的铝、钛合金部件需要以超大型模锻液压机进行锻压,所以大压机的数量和工况指标,也是一国重工业、尤其是航空制造业水平的标志性门槛。相关大飞机行业发展前景分析信息请查阅中国报告大厅发布的《2016-2021年中国大飞机产业运行态势及投资战略研究报告》。
截止至2012年,全球(不含中国)拥有四万吨级以上的超大型模锻液压机,仅美国(两台4.5万吨),法国(6万吨及4万吨各一台),俄罗斯(前苏留下的两台7.5万吨)以及瑞典(8万吨一台)等五个国家,总共七台。而这其中,美国的两台尚是上世纪五十年代的老货(经过现代化改造),法国则于上世纪七十年代从苏联引进了那台6万吨压机(另一台4万吨的为西德制造)——— 由于在大压机方面占据显著优势,所以法国和俄(苏)尽管航空工业整体水平逊于美国,但在大型飞机制造上尚能与之抗衡甚至略有超越,如超级“巨无霸”空客 A380和安225(体量均超过美国的波音747),就是这一产业优势的直接体现。
那么,刚跨过“大飞机”门槛的中国,在这一块又是什么水平呢?情况是令人乐观的。2012年3月,全球最大和最新的一台8万吨级大压机业已由中国二重建成投用,这使中国从仅拥有3、4万吨大压机的一般水平,一跃成为世界一流。
然而,设计、材料与制造又是相辅相成的。如美国虽然在大压机这一块稍弱,但其在结构设计、复合材料和加工工艺(如等温模锻)等方面却具有突出的优势。如在最新的波音787客机设计中,波音公司以复合材料代替合金材料制造翼盒,从而成功地绕开了自己在合金大件锻压加工上的短板;而中国的“大飞机”之路正好与之相反,走的是法、俄一系的路子,在当前结构、材料、工艺略逊于美国的情况下,通过超级大压机的模锻优势来弥补差距,如C919在复合材料翼盒方案遭遇挫折后,即改而利用大压机的模锻优势,以高质量的铝合金翼盒方案替代。
但从长远来讲,结构、材料和工艺虽然门槛也不低,但相对容易突破。倒是超级大压机因需要密集的技术、资金和广阔的市场来支撑,属于技术风险极大、投资回报率极低的“笨”项目(如制造出8万吨大压机的中国二重,就已因为连续亏损而退市),在极端趋利的自由资本市场难以获得投资,非有强大的国家意志不能为,所以这个门槛的突破,实际上更难一些——— 而中国的社会经济体制,恰好能在此方面体现出优势。据消息称,除已投用的8万吨大压机外,中国的10万吨及16万吨超级大压机也已在研。其一旦投用,即意味着中国重工业尤其是航空制造能力,将从“领先”进入“逆天”的境界。
从这个意义上讲,中国的“大飞机”之路显然后劲更强———尽管目前还只是个“偏科生”。
就子系统供应商名录来看,C919上采用了大量进口产品,据称首飞时的国产化率恐仅有50%左右——— 三十多年前的“运十”尚可国产化率超九成,如今怎么就跌落到仅五成了呢?
这就不得不提到目标市场问题。对商用大飞机而言,资金、能力与市场,三者缺一不可。雄厚的外汇储备与日益提升的产业能力,为中国“大飞机”排除了前两个障碍,但争取市场则是另外一回事。
C919定位于150座级市场,这是当前商用机市场需求最旺盛的一块。但正因为蛋糕诱人,故C919的竞争对手也绝非等闲之辈,乃是业已垄断全球市场数十年的欧美A(Airbus)、B(Boeing)双雄———空客A320系列和波音737系列。
而要挑战A、B双雄,进入国际销售市场,首先必须拿到相关的航空器适航证——— 除了自家CAAC(中国民航局)的适航证外,主要就是指FAA(美国航空管理局)和EASA(欧洲航空安全局)的适航证。没有FAA和EASA适航证,则新机难以进入欧美主流市场(如未拿到FAA适航证的新舟60,就只能出口和中国有双边适航协议的亚非拉国家),也很难得到国内用户的信任。所以C919大量选择美欧知名厂商为子系统供应商,就是提前适应游戏规则,为未来申请适航证减少阻力。
C919的大多数子系统供应商,都有指定的国内合作伙伴,如起落架、APU (辅助动力单元)、液压系统、电源等,都系中航工业与国外伙伴合作完成的。预计至2025年后国产化率将超过90%,这与我国高铁早期以市场换技术的战略如出一辙。
如果一切顺利,C919将于明年首飞。尽管获取适航证之路变数尚多(尤其是FAA和EASA适航证),但毕竟C919身后有一个庞大的国内市场。按照波音公司的预测,在未来20年内全球新客机需求将高达3.7万架,而仅中国市场需求即超过6000架——— 庞大的市场可以换技术,同样也可以置换对方市场的份额(如波音与空客的妥协)。
与命途多舛的老前辈“运十”不同,C919生逢一个伟大的时代,资金、技术与政治环境都是它的朋友。剩下的,就看它自己有多争气了!
直-20之后,中国直升机的未来之路该怎样走呢?
发展进步迅速,还是在补课
我国直升机发展历史可以追溯至上世纪50年代,根据苏制米里-4型直升机仿制的直-5直升机于1958年首飞成功,从此打开中国直升机工业发展的第一章;此后我国开始致力于直升机自主设计和研制直升机,先后研发了直-6、直-7直升机的研制工作,最终因各种原因并没有装备部队;上世纪80年代末,直-8型13吨级直升机列装部队,在三年后引进消化的直-9直升机也实现首飞,自此直升机发展基本形成了以直-8和直-9直升机为基干的发展态势,各种改进型运用拓展到了陆海空三军。
进入本世纪,我国直升机发展迈入一个全新的发展阶段,国产化进度加快,直-11、直-15直升机相继研制成功,直-10第一代专用武装直升机也研制成功,并同步推出了直-19武装(侦察)直升机,结束了我国长期依赖外国改进机兼当武装直升机的历史,同步形成了高低搭配的低空、超低空对地火力突击的打击体系。历经八年的艰辛研制,直-20战术通用直升机首飞成功,至此以直-11型2吨级轻型直升机、直-9、直-19型4吨级直升机、直-10型6吨级武装直升机、直-20型10吨级战术通用直升机以及直-8型13吨级运输直升机为产业链条的军用直升机体系基本形成。
从客观的角度来看,直-20、直-10系列直升机的研制成功填补了我国在直升机发展领域的空白,解决了有无的问题。以武装直升机为例,我国目前武装直升机主要以4吨级的直-9和直-19以及6吨级直-10为主,缺乏国际上主流的10吨级武装直升机,相较重型武装直升机,现役的三款武装直升机在机载航电、武器装备负荷等方面有明显的差异,例如美国AH-64阿帕奇武装直升机可以挂载16枚反坦克导弹,而我们的武装直升机只能携带8枚反坦克导弹,在数量上相差了一倍。直-20定位大致与美国黑鹰一致,但迄今黑鹰衍生出的型号胜不胜数,而我国直-20仅仅只是一个开始,后续的拓展还需要一个时间周期。
由此可以清晰地看出,我国近些年在直升机领域的发展取得显著的成绩,但实质上只是解决了有无的问题,填补了该领域发展的空白,在型号的选择性以及装备数量上都与国际水平尚有一定的差距,这条路还需很长一段时间去走。
直-20的进步在哪里?
直-20是我国研制的最新的一款直升机,大量的使用了国内最先进的技术,主要有以下几点进步:第一个就是解决了动力包问题,发动机是直升机的动力核心,一个实例就足以说明问题,那就是我国在研制直-10的时候曾在工程末期进行过一个减重作业,主要原因就是设计超重,现有的发动机很难达到设计指标,故而不得已全面进行了减重设计,包括牺牲了武装直升机必不可少的装甲防护。直-20使用国产涡轴-10大功率发动机,输出功率超过1600KW,达到国际水平,最大输出功率甚至可以达到2000KW,充沛的动力解决了一个困扰多年的技术瓶颈。
第二个,掌握了飞控技术。直-20是国内首款采用电传飞控系统的直升机,
电传飞控系统相对于机械飞控系统最大的特点就是改善了直升机的操纵性,降低了飞行员的操纵负荷,操纵的灵敏性大幅提升、操作响应速度也大幅缩减,从而增强了直升机的机动性。
电传飞控系统的核心是电传计算机,飞行员只要通过操纵杆,飞控计算机就会根据飞机的飞行状态计算出合适的操纵指令,带动飞机改变飞行姿态。最早运用飞控的是阿波罗号飞船,保证了飞机能在低空或者超低空飞一些特殊的动作,对于高原和未来作战都具有非常大的意义。这也是国际上直升机未来发展的主要方向之一。
第三个,解决了高原环境使用问题。我国拥有较为广袤的高寒作战地域,这也是上世纪80年代在经济不充裕的情况下引进24架美制S-70直升机的核心所在,至今仍然在部队超期服役。直-20使用了旋翼除冰技术,保证了直升机在高寒地区以及冻雨等恶劣环境下正常使用,这是我国军用直升机发展的一个特征之所在。其实直-10在研发初始,就确立了保证高原飞行的能力,直-20真正实现了这一目的,不仅仅具备高寒地区使用的能力,同时保证了较大的运载能力。
此后,路在何方?
直-20成功后,摆在眼前的首要问题就是如何实现直-20战术通用直升机的功能拓展问题,要知道直-20基础型号是根据陆航运输型来开发的,我国在海军、空军都有很大的缺口。参照美国黑鹰直升机,先后发展了舰载型、通信中继型、武装运输型、特战型等等,尤其在海军领域现役舰载直升机直-9C太小,直-8和引进的卡-28因为载重以及构型问题限制了大量使用,直-20成为最佳选择,10吨级舰载直升机高清图片此前已经在网络上曝光,后期应该尽快实现相应型号的拓展改进工作。
第二,重型武装直升机发展迫在眉睫。直-10武装直升机的出现填补了我国长期缺乏专用武装直升机的空白,但在载弹量等领域还是与重型直升机有较大的差距,陆航还需一款10级的重型武装直升机。有分析说,直-20使用的涡轴-10型1600KW大功率动力包具备兼顾拓展使用的能力,果真如此的话,国产10吨级重型武装直升机将在不久面世。另外今年天津直博会上展出了一款外形科幻的超级大白鲨翼身融合新概念高速武装直升机,该型机飞行速度达到650公里/小时,或许会成为未来的发展方向之一。
第三,重型运输直升机。我国已经启动与俄罗斯联合研制重型运输直升机的合作项目,重型直升机研制工作正式起步。目前国际上,现役的重型运输直升机只有美国的CH-47和俄罗斯的米-26两种型号,尤其是CH-47型运输直升机在战争中的作用有目共睹,我国也曾引进过几架米-26重型运输直升机,这个领域是目前唯一的一个空白。
军用飞机的发展方向是什么?
航空装备行业主要企业:中航沈飞(600760.SH)、中航飞机(000768.SZ)、中航重机(600765.SH)、中直股份(600038.SH)、洪都航空(600316.SH)等
本文核心数据:中国国防支出、中国军用飞机数量、中国军用飞机机型结构
国防支出增长带动军机需求上升
2015-2021年,中国国防支出持续上升;根据2022年3月发布的《关于2021年中央和地方预算执行情况与2022年中央和地方预算草案的报告》,2022年我国的国防支出预算为14504.5亿元。由于国际局势和地缘政治的不稳定性和不确定性,预计未来我国国防支出还将在很长一段时间内保持持续增长态势。考虑到空军在现代战争中的战略意义,我国军用飞机市场需求也将持续增长。
军机数量持续上升 与美俄仍有一定差距
截至2021年底,中国在役军机数量为3285架,较2020年增加约25架;约占全球军机数量的6.1%,较2020年上升约0.1个百分点。
尽管近年来中国空中力量快速发展,但我国在军机数量上与美国和俄罗斯这两个传统军事强国相比还是存在一定的差距,截至2021年底,俄罗斯军机数量超过4000架,而美国更是高达13000余架。
战斗机与武装直升机为主要机型
从隶属部队上来看,截至2021年底,中国军用飞机有61%隶属于中国空军,26%隶属于中国陆军,另外13%隶属于中国海军。
从机型上来看,截至2021年底,中国战斗机和武装直升机的数量分别为1581架和912架,分别占军机总数量的48%和28%,是我国军用飞机的主要机型。
以上数据参考前瞻产业研究院《中国航空装备行业深度调研与投资战略规划分析报告》。
飞机的的发展趋势是怎样的?
山鹰觅食、寻找猎物,总是把翅膀张得大大的,在空中低速盘旋。发现猎物,瞬间收拢翅膀,成后掠翼向下俯冲,即将触地时,又迅速张大翅膀,叼住猎物。鸟类高超的变化翅膀飞行,给飞机设计师很大启示,导致了“可变后掠翼”技术的产生。
飞机在飞行时,低、高速飞行对机翼的要求是不一样的。低速飞行,要求后掠角小,最好是平直翼,飞行速度越快,飞机的后掠角越大。
可变后掠翼具有活动的机翼,一会儿伸出翅膀,像雄鹰展翅;一会儿向后缩拢翅膀,像海燕掠水。
可变后掠翼的缺点是:结构复杂,重量增加。于是设计师又推出了一种新的可变翼飞机——斜翼机。这种斜翼飞机的机翼是直的,能沿机身上轴心缓慢移动。起飞和着陆时,机翼呈水平状态,高速飞行时,机翼逐渐转向倾斜,象一把张开的大剪刀,因此又称“飞剪”。
斜翼机比变后掠翼飞机结构简单,同时兼顾了低高速飞行的要求。
不久前,设计师又来了灵感,将单斜翼机变成双斜翼机,这就是X翼飞机。X翼飞机可以像直升机一样,垂直起落,并在空中停留。飞机飞行时,X翼不动,组成一副前掠一副后掠翼,可以用很快的速度飞行。
这实际上是直升机和固定翼飞机的组合,想得真妙呀。
人类模仿鸟类定翼翱翔,发明了固定翼飞机,现代飞机已发展到比任何鸟类飞得更快、更高、更远,但在飞行的灵活度上,飞机还远远比不上鸟和昆虫。
鸟类飞行主要靠定翼翱翔和扑翼飞行,研究表明,扑翼飞行,所需要动力最小,只有固定翼的1/30,而且翅膀拍动越快,飞行本领越高。
蜂鸟是世界上最小的鸟,只有几克重。它的翅膀每秒扑动80次,飞行本领最高,它可以垂直起落,一下子可以飞到200米高度。突然间又可以直降下来。它在吸吮花蜜时,可以直立竖在空中,进退自如,这是多么高超的飞行技巧!鸽子每秒扑动4~6次,飞得也不坏。鹤的体重较大,每秒扑动1次,飞得较笨拙。
昆虫飞行的最大特点是振翅,即高频率的扑翼。蜜蜂每秒200次,苍蝇达300次,蚊子500次以上,有些昆虫高达1000次!昆虫飞行本领之高,令鸟类望尘莫及。
令人讨厌的苍蝇,可以说是最优秀的微型飞机器。它可以瞬间起落,根本不需要滑行助跑。它风驰电掣般地飞行,在快速飞行时又能突然中断,它可以前飞,倒飞,悬停,上下翻飞,何等灵活!
如果飞机能像昆虫一样飞行,该多妙啊!
到目前为止,人们还没有制成一架实用价值的扑翼飞机,但对扑翼飞机的研究,已经取得了很大进展。正在研制的昆虫翼飞机,是将扑翼动作转换成旋转运动,达到扑翼飞行的效果。
飞艇,曾有过灿烂的时代,但由于飞艇内的氢气多次起火爆炸,使飞艇走上衰落的道路。
火是影响飞艇发展的主要障碍。
于是人们想到了用不易燃的氦气替代氢气,装在飞艇内。飞艇再一次复活了,终于从火的障碍中飞出来了,并呈现出飞速发展的势态。
人们把飞艇和飞机结合在一起,形成了各式各样的浮力飞机。
浮力飞机像一般飞机一样起飞。但由于浮力飞机的升力是浮力和空气动力两部分合成的,其升力和载重量要比一般飞机大得多。
目前世界上最大的安-225运输机,最多可运载武装士兵1000名,而浮力飞机则可运载10000名。
现代“飞人”
自古以来,人们就幻想着像鸟一样在天空自由飞翔。《封神演义》里有个“雷震子”。他吃了师傅云中子给他的4枚红杏,左右胁下各长出一个肉翅来。从此,他就可以飞翔自如。如果咱们的解放军战士也能像传说中的雷震子一样,自由飞翔于崇山峻岭之中,好似“天兵天将”,突然杀到敌人后方,那该多好啊!
人用体力扑翼飞行是很困难的,但可以借助微型飞行器使人飞起来,像鸟一样逍遥自在,真正成为“飞人”。
水中飞鱼——潜水飞机
在辽阔的海洋里,生活着各种各样的飞鱼。它们时而在水中潜游,时而跃出水面,在空中滑翔飞行。
科学家正在研制一种飞机,它可以突然从水里钻出来,飞向蓝天;又可以从天上俯冲下来,钻入大海,这种飞机称为潜水飞机。
当潜水飞机要潜入水中时,打开水舱阀门,飞机的水舱里就会进水,当飞机的重力大于浮力时,飞机便沉入水中。需要浮出水面时,只要将飞机水舱里的水排出就可以浮出水面了。
潜水飞机具有空中飞行、水上活动和潜水航行三大本领。水中蛟龙和天上神鹰相结合,真可谓天宫龙宫尽显神威。
原子能飞机
原子能是一种先进的动力。现在已有了用原子能作动力的核潜艇。那么,能否也用原子能作动力制造原子能飞机呢?
科学家在1956年就研究制出了供飞机使用的原子能发动机,但原子能飞机始终没有上天。原因是产生原子能的核反应堆太大、太重了,一般飞机无法安装。
现代出现了一些大型飞机,其内部空间较大,有利于安装核反应堆,制造原子能飞机已成为现实。
另外,由于飞艇体积大,特别适宜安装原子能设备。未来的原子能飞艇,重达几千吨,内部犹如一座小城市,可载数千人。飞艇顶部有直升机起落平台,用直升机接送乘客上下飞艇。飞艇可以不着陆连续围绕地球飞行。
太阳能飞机
1981年7月7日,小型太阳能飞机“太阳挑战者”号,静静地在天空飞翔。经过5个半小时,飞行260千米,横跨英吉利海峡,一口气从巴黎飞抵伦敦。这次历史性的飞行,向人们展示太阳能已进入了航空领域。
新近研制的大型太阳能飞机“猎鹰”已经试飞,在实用性上又跨出了重要的一步。它巨大的机翼上布满了太阳能电池,带动8个螺旋桨慢慢地搅动空气,声音很小。速度达到每小时145千米。“猎鹰”的“爪子”部位还装备性能优良的导弹。
太阳能飞机可以永不着陆,成为空中流动堡垒。
微波飞机
微波是一种无线电波。加拿大科学家首先制成了世界上第一架无人架驶的微波飞机。
在地面上设置一个超大功率的发射机,一由它产生超强功率的微波,发射给微波飞机。微波飞机把接收到的微波转换成直流电,再去驱动螺旋桨转动,带动飞机飞行。
目前,微波飞机还处在实验阶段,受地面微波发射天线的限制,不能飞得很远。
微波飞机不需要携带任何燃料,像一颗精巧的低轨道卫星。它在军事上可以完成许多传统飞机不能承担的重要使命。它可以做为预警机守卫国土,也可以进行环境复杂的空中侦察,还可以作为最好的空中通讯中继站。
飞碟式飞机
在广阔的天空除了形形色色的飞行器外,还经常出现一种叫“昂佛”的怪物,也有人把它叫“飞碟”。“昂佛”是“来历不明的飞行物”,它已成为航空科学之谜。
研制“飞碟”式飞机,一直是飞行家们的梦想。早在1940年,德国就率先制成了第一个飞碟式飞行器,被盟军称为“神秘的希特勒飞盘”。它可以垂直起落,能悬停,又能飞行。
到了近代,各式各样的“飞碟”式飞机不断出现。它结构简单,机动灵活,生存性高。可像神话中的“波斯飞毯”一样,自由飞舞。
未来的“飞碟”式飞机很可能成为空战的主力。
空天飞机
空天飞机能从一般机场跑道上起飞、加速,穿越大气层,进入地球轨道,执行任务后再返回大气层,在机场着陆。被称为航空、航天飞机,简称空天飞机,它将代替目前只能垂直发射,但可以水平着陆的航天飞机,因此又被称为第二代航天飞机。
空天飞机最大的优点是运输费用低,只有航天飞机的十分之一,并且不需要规模庞大、设备复杂的航天发射场。
空天飞机最高飞行速度是音速的25倍,在2小时内,可以到达地球上的任何地方,有重要的战略意义。
装备激光武器的空天飞机将是未来航天战的主力。
关于《飞机未来的发展趋势包括三个方面对不对》的介绍到此就结束了。