【简介:】本篇文章给大家谈谈《美国的航空工业产品是什么》对应的知识点,希望对各位有所帮助。本文目录一览:
1、谁是全球最牛航空发动机?
2、美国F135发动机再创历史:发动机增推有多难
本篇文章给大家谈谈《美国的航空工业产品是什么》对应的知识点,希望对各位有所帮助。
本文目录一览:
- 1、谁是全球最牛航空发动机?
- 2、美国F135发动机再创历史:发动机增推有多难
- 3、美国主要工业产品有哪些?
- 4、航天产品有哪些?
- 5、为什么美国有各种各样的各具特色的飞机?
- 6、美国的优势产业都有什么?
谁是全球最牛航空发动机?
罗尔斯·罗伊斯是欧洲最大的航空发动机企业,最著名的产品是军用和民用航空发动机。它是全球第二大军用发动机和第二大民用发动机制造商。
美国F135发动机再创历史:发动机增推有多难
近日,美国航空工业巨头普拉特·惠特尼公司宣布,为F-35战机配套的F135涡扇喷气式发动机增推计划取得了实质性进展。经过两年的努力,普拉特·惠特尼公司成功实现了第一阶段的目标,将F135涡扇喷气式发动机的最大加力推力由191.27千牛提升至204.12千牛——这是世界航空史上第一次出现最大加力推力超越200千牛的战斗机用涡扇喷气式发动机,具有里程碑式的意义。
更为惊人的是,普拉特·惠特尼公司的第二阶段目标,其计划在204.12千牛的基础上继续增推5~6%。以增推6%计算,F135涡扇发动机的第二阶段改进将达到216.37千牛的最大加力推力。而普拉特·惠特尼公司的终极目标则更为远大,那便是在F135涡扇发动机不断改进的基础之上,为将来的美国空军的下一代战斗机(或者更为准确的称为“空中作战系统”)研制真正具有划时代意义的第五代军用喷气式发动机。
航发增推到底有多难
与战后喷气式战斗机的发展历程一样,战斗机用喷气式发动机的发展也经历了四个阶段(国标四代划分法)。从早期的第一代喷气式发动机J57、AL-7F到第二代J79、J85、M53和R29,到第三代F100、F110、AL-31F、RD33以及EJ200、M88,再到目前最先进的F119、F135等型号,可以说无论每一代的技术标准和特征如何变化,增加推力都是一个亘古不变的主题。
增加喷气式发动机推力的基本原则,就是尽可能增大单位时间内发动机的进气流量、更好地利用燃料燃烧后产生的热量,并对发动机各个部分进行更为有效地控制。从这三个方面出发,那么就产生了增加喷气式发动机推力的三个基本途径。
首先,需要增加发动机进口圆截面的直径,进而增加发动机进口面积。发动机进口面积越大,单位时间内吸入的空气也就越多,产生的推力自然也就越大。而对于目前世界各国先进战斗机普遍采用的涡扇喷气式发动机来说,涵道比也在一定程度上决定了单位推力(发动机推力与进气流量质量的比值)的大小。为了尽可能提高单位推力,就要降低涵道比,从而增加风扇压比。此外,增加风扇与压气机的总压比和每一级的压比,也有利于增加发动机推力。
其次,在燃料热能利用率上,一方面要尽可能提升涡轮进口温度,另一方面则要对燃烧室以及加力燃烧室的结构设计进行改进,优化喷油系统的设计,等等。
再者,喷气式发动机控制系统也要进行不断地升级和改进——从最初的机械液压式到模拟式电子控制系统,再到目前最先进的由计算机负责的全权限多通道数字式电子控制系统,其效率已经呈几何数量级的提高。
虽然方法和原理都是通行的,但是当喷气式发动机发展到第三代以及第四代时,增推技术已经是越来越难以攻关了。
事实上,喷气式发动机增推技术除了结构设计的优化以外,更多的则是依靠新制造加工工艺以及新材料的出现才能有所突破。其中,最为典型的当属涡轮盘以及叶片材料、加工工艺的难关
。
美国F-135发动机增推的实现,与其在基础科学与研究领域长时间的积累紧密相关。
提升涡轮进口温度是增加喷气式发动机推力最为直接和有效的办法,比如第三代喷气式发动机M88的涡轮进口温度已经达到1850K,而第四代喷气式发动机F119的涡轮进口温度更是高达1973K。这么高的温度实际上已经达到了当今涡轮盘以及叶片所用的耐高温材料的极限。未来,第五代喷气式发动机的涡轮进口温度预计将突破2000K大关。如果无法研制出能够达到这一要求的耐高温材料,那么第五代喷气式发动机也只能是一个空谈。
目前,世界上正在研究和使用的喷气式发动机耐高温材料包括高温合金、钛合金、金属间化合物、难熔金属材料、金属陶瓷材料和复合材料等。这些耐高温材料的各种元素配比组成、制作工艺以及成本、耐用性和可靠性等等,都需要长时间以及大量人力、物力和财力的攻关试验。而且,试制出成品器件之后,还要安装在喷气式发动机上进行长时间的考核试车,考察其性能。如果一个国家的航空工业没有及其强大的技术储备、人才队伍、配套试验设施以及雄厚的财力支撑,很难想象能够突破这一难关。而当今世界上真正具备这一实力的,也只有美国。其他几个航空工业大国,如俄罗斯、中国、英国和法国等,都存在或多或少的短板和软肋。
反映在型号研制上,便是上述这几个国家的航空工业还徘徊在第三代喷气式发动机并努力向第四代迈进的时候,美国已经在第四代喷气式发动机改进上取得了极为傲人的突破性进展,并且正在从容不迫地将发展重心转移到第五代上。可以说,虽然中国和俄罗斯已经研制成功与F-22A同一代的歼-20和苏-57重型隐身战斗机,但是这两个国家在喷气式发动机方面与美国的代差不仅没有缩短,反而在以更快的速度扩大。这一点是我们在为歼-20的研制成功和服役欢呼的同时,应当清醒地认识到的残酷的事实。
航发增推意义何在
除了增加喷气式发动机的最大推力这一主要目标,其实增推技术还包括了很多更为广泛的内容,比如
减小喷气式发动机的尺寸和重量、降低各种推力状态下的耗油率、延长发动机全周期使用寿命以及提高发动机工作可靠性等
诸多方面。这一点是很好理解的,如果喷气式发动机在增加推力的同时,全重也大大增加、耗油率飙升、寿命和可靠性大幅下降,那么所带来的性能损失将大大超过增推带来的性能提升。而且,这样的喷气式发动机,战斗机研发单位也完全不可能接受。
美国航空工业之所以能够研制出一代又一代性能非常出色的喷气式发动机,最主要的原因就在于能够更好的把握推力、尺寸和重量、耗油率、寿命以及可靠性等几个方面的平衡。因此,美国才可能长期占据世界航空发动机领头羊的位置。英国以及法国航空工业在喷气式发动机的其他几个方面做得比较好,但是在推力性能上并不十分出色。反过来,苏俄航空工业研制的喷气式发动机一直以推力大、推重比高、可靠性好而著称,却在耗油率和寿命方面存在非常明显的短板。这就导致了很多原本设计比较出色的苏俄战斗机偏偏“腿短”(作战半径和航程小)、后勤保障费用高(频繁更换寿命到期的喷气式发动机)。
如今,俄罗斯航空工业也早已经意识到自身喷气式发动机存在的不足和缺陷,并力图加以改善。在AL-31F涡扇喷气式发动机后续改进和升级型号的研发中,俄罗斯航空工业除了继续提升最大推力外,重点则放在了改善使用寿命和降低耗油率等方面上。利用此前从苏联时代继承下来的喷气式发动机技术储备,再加上俄罗斯航空工业近年来与西方的技术交流,使得AL-31F后续型号(包括苏-35装备的AL-41F系列)以及最新一代“产品30”涡扇喷气式发动机的各方面性能都有了很大程度的提高。但是,与美国第三代以及第四代喷气式发动机所取得的进展相比,差距仍较大。
有分析认为,AL-41F发动机是中国引进苏-35战机的考虑之一。
从目前美国普拉特·惠特尼公司在F135涡扇喷气式发动机增推项目上所取得的进展来看,在第一阶段最大加力推力突破200千牛的同时,耗油率竟然能够降低5~6%。而在第二阶段,F135涡扇喷气式发动机的耗油率将再降低5%。此外,由于采用了先进的模块化设计,已经交付的F135涡扇喷气式发动机通过更换相应的模块,就可以得到与新生产的改进型发动机相同的性能提升。这也就意味着目前几乎所有出厂和服役的各型F-35战机都将很容易获得更为出色的飞行性能以及更远的航程。
中国航发何去何从
面对美国航空工业在喷气式发动机研制上取得的一系列重大突破和进展,我国航空工业应当如何追赶呢?前不久,中科院院士、歼-20总设计师杨伟对于第四代以及第五代战机总结的三个技术标准:机械化、信息化、智能化。其中,机械化所指的很大一部分就在于高性能喷气式发动机的研制成败。
杨伟院士提到歼-20采用了独创的升力体边条鸭式布局。
关于歼-20战机的研制,杨伟院士提到我国在世界上独创了升力体边条鸭式布局。事实上,这既是中国航空工业的骄傲和自豪,同时也是出于喷气式发动机性能短板的无奈之举。无论是在歼-20战机的研制时期还是正式服役,中国与俄罗斯的航空工业都拿不出一款能够媲美F119以及F135那样推力大、寿命长、可靠性高的第四代量产型高性能涡扇喷气式发动机,只能以现有的第三代改进型涡扇喷气式发动机凑合用。在这样一种局面下,面对国内用户提出的高标准、严要求,歼-20战机的设计团队也只能想方设法在气动设计布局上做到极致,但这在一定程度上也违背了隐身战机设计的基本理念,即气动布局越简洁、可动翼面越少越好。这也导致了歼-20战机虽然比F-22A晚服役了15年,但是在全向隐身性能上却不及后者。
如今,美国航空工业以及空军已经开始启动下一代战斗机的预研论证工作。同时,在下一代战斗机用喷气式发动机关键技术方面,美国航空工业也早已有所储备和探索。那么,我国航空工业在完成当前型号研发生产任务的同时,也应当未雨绸缪,将一部分人力和物力投入到第五代战机及其配套喷气式发动机的相关工作上来。用杨伟院士的话说,就是“积极探索一条弯道超车的技术路径,创新开发满足国家战略需要的全新战机”。这也是我国航空工业未来真正腾飞的希望所在。
美国主要工业产品有哪些?
美国主要工业产品有汽车、航空设备、计算机、电子和通讯设备、钢铁、石油产品、化肥、水泥、塑料及新闻纸、机械等
航天产品有哪些?
所谓“航天食品”,一般是指专供航天员在太空执行任务时和返回着陆等待救援期间食用的食品、饮水。它重量轻,体积小,营养好。航天员的菜单上已有80多种可口的食品和饮料。
在世界航天食品当中,我国的航天食品有中国特色,特别是许多传统的中式菜品都出现在航天食谱中,比西餐更加美味宜人。中国特色的航天食品包括种类繁多的鱼、肉类罐头,主食是脱水米饭、咖喱米饭等;菜肴也很丰盛,有鱼香肉丝、宫保鸡丁等,甚至还有大虾等海鲜。饮品则有以“水苏糖”为主要原料的速溶绿茶等。
航天食品确实是一种营养结构很合理的食品,有助于调整人体的营养结构和增加体能。但我们要认识航天食品的特殊性,特定的航天环境使航天员的口味要求变得非常特殊,吸收消化能力也受到一定影响。航天食品就是为适应这些特点而产生的,而地面的环境未必能让所有人产生这种口感。
① 航空航天工业是典型的知识与技术密集和附加产值很高的工业。在大气层中或在太空中飞行的飞行器都必须严格控制并尽量减轻自身的重量。这就会对飞行器设计、制造以至结构材料和电子元、器件提出苛刻的要求。因此,航空航天工业需要采用当代先进科学技术成果,它往往是反映一个国家科学技术和工业发展水平的部门。
② 航空航天工业是高度精密的综合性工业。航空航天产品的技术指标高,研制周期较长,零、部件种类繁多,有的产品关系到人员的生命安全,生产批量不大。在研制过程中还要作充分的研究和试验,需要有完备的试验设施和完善的技术保障措施。为了保证数以十万乃至百万计的零、组件总装后达到规定的可靠性和寿命指标,还要运用科学的管理方法。因此,航空航天工业是系统工程和现代管理工程实践最多的工业部门。
③ 航空航天工业是军用与民用密切结合的工业。在相当长的时期内,军事需要一直是航空航天工业发展的重要推动力。在许多情况下,民用产品是在军用产品技术开拓的领域里发展的。喷气技术用于民用航空,火箭技术用于发射应用卫星,都属于这种情况。
④ 航空工业与航天工业是紧密相关,常常是结合在一起的工业。航天工业是在航空工业的基础上发展起来的,而航天技术的发展又促进了航空工业的进步。航天飞机就是航空与航天技术的巧妙结合。大多数国家的航空与航天工业是结合为一体的工业。有时航空和航天形成两个部门,实际上只不过是在工业管理上的划分。
航空航天工业产品按用途分为军用产品和民用产品,但根据产品本身性质则分为航空航天基本的产品、航空航天辅助产品和其他产品。
直接用于飞行的产品,包括飞机、直升机、导弹、运载火箭、人造地球卫星、航空航天发动机和飞行器所载的设备与武器。这一类产品在航空航天工业中占有较大的比重。例如,飞机制造在航空工业中所占的比重在50%左右;航空发动机行业的产值大约占飞机制造业产值的25%~30%。随着电子技术的迅速发展,飞行器所载的设备研制的比重也越来越大。
不直接装在飞行器上,但是保证飞行必不可少的产品。这一类产品包括各种航空航天地面设备,其中如导引指挥设备、通信设备、空中交通管制设备、检验测试设备、发动机起动设备、火箭发射塔架、加注车辆、遥测遥控设备、环境模拟试验设备等。这一类产品有的由航空航天工业自行研制生产,有的则从其他部门采购。
航空航天工业生产的非航空航天产品。大多数航空航天工业企业都根据本身的技术和生产条件生产一些非航空航天产品。例如,美国波音公司除航空航天产品外还生产水翼船,英国罗耳斯·罗伊斯公司除航空发动机外还生产船用、火车用和发电用燃气轮机。各国航空航天工业企业还常常生产一些本身需要的数控机床、专用工具和特殊材料等。
为什么美国有各种各样的各具特色的飞机?
美国之所以有各种各样各具特色的飞机,我认为有以下几个原因。
1,美国有很多超级富豪,这些超级富豪都有自己的私人飞机,而私人飞机有很多款式,就像跑车有很多款式一样。私人飞机分很多类型,比如休闲度假型、商务型、政府专用型(比如美国总统的专用飞机,也称空军一号)。
2,美国的航空制造业非常发达,尤其是美国航空发动机制造业。航空工业是一项高技术产业,许多国家,包括印尼、巴西、日本、印度等都能自行研制出飞机,但真正能独立研制出航空发动机的只有美国、英国、法国和前苏联。这表明航空发动机技术是一项难度更大、技术和风险更高的技术。纵观世界航空发动机工业的发展现状,目前美国属当今世界一流水平。
3,美国的机场比中国机场数量多100多倍。据美国NPIAS的数据,截止到2018年5月,美国总共有19627个飞机场,其中私人机场有14528个,公用机场有5099个。在380个公用机场中,大型机场有30个,中型机场有31个,小型机场有72个,微型机场有247个。此外,美国很多小城市之间都有直飞航线,配备小型机场与小型飞机,满足普通民众的出行需要。不像中国,三四级这样的小城市之间是没有飞机与机场的,甚至连高铁与动车都没有,公共汽车每天只有一两班,非常不方便,从而催生了黑驾驶产业链。
4,美国不仅机场多、飞机数量多,还注重航空飞行教育。在美国,各大州都有一个青少年航空英才培训计划项目,8至17岁的青少年可以免费练习开飞机,只需要他们的父母在这个项目的官方网站注册,申请报名即可,培养飞行员从娃娃抓起。 而中国的飞行员考试对象是高中毕业生或大学生,年龄几乎都在17岁以上,相比美国的飞行员教育,中国的起步已经晚了很多,毕竟美国有这样优越的硬件环境与政策支持,这也是我们值得学习的地方。
美国的优势产业都有什么?
美国产业的全方位优势与能力非常突出,是当今世界任何他国家都不可与之对比的.太空产业(卫星、飞船、全球定位系统)、航空产业、船舶制造、生物科技、现代农业、汽车工业、机械制造、核工业、电子工业、计算机产业、网络产业、金融业等,这些而都是与军工产业直接衔接,甚至就是军工产业的基础
IT产业:以硅谷为代表的高科技产业,销售收入占美国GDP的比例是2位数.IBM,HP,Dell,Microsoft,Cisco,Google,Ebay等,每个企业在各自的专业领域无一不是全球第一或第二,基本不受金融危机影响.
航空航天:波音,洛马,格鲁曼等,基本不受金融危机影响,总体竞争力世界第一.
军工产业:和航空航天有部分重复,但范围更广,没有受金融危机的影响,因为国防订货和研发目前并没有削减,总体竞争力世界第一.美国年军事费用超过4000亿美元,比所有其他大国的相加还要多.其军事产品更是世界一流,主要军事装备的技术水平领先俄罗斯、欧洲、日本等军事强国半代到一代,甚至更多
金融服务业:以华尔街为代表的金融服务产业,是世界的经济和金融中心,牵动世界的每一根经济神经.金融危机中,投行,基金,银行等,部分企业受到一定的影响,但也有少数企业的竞争能力反而因为对手的削弱而增强.在投行领域,美国金融产业的相对竞争力可能并没有下降,或者说下降的程度没有估计的那么多.美国金融业在调整中继续前进,其生命力依然很强
农业:美国得天独厚的自然条件和发达的现代农业技术,其竞争力依然是世界第一.而且,随着全球变暖所带来的灾难气候对农业生产的负面作用越来越大,美国的农业竞争力反而会继续增强.
文化产业:为美国创取外汇最多的,不是飞机、汽车行业,而是以好莱屋为代表的文化产业——美国大片及衍生产品.美国大片所传播的美国文化,甚至比所创收入更有价值
关于《美国的航空工业产品是什么》的介绍到此就结束了。