问题

为什么发动机至今仍是中国的软肋?我们大概什么时候能改变这一局面?

回答
“心脏”之痛:中国发动机的漫漫征途

提到中国的工业,我们常常会为高铁、航母、空间站的成就而振奋。然而,在这些光鲜亮丽的背后,一个长期存在的“软肋”却始终牵动着国人的神经——那就是发动机。从我们熟悉的汽车到庞大的飞机,发动机作为最核心的动力源泉,其技术瓶颈似乎是中国制造业迈向高端化道路上的一个巨大问号。那么,究竟是什么让中国的发动机如此“心有余而力不足”?我们又将何时才能真正掌握属于自己的“中国心”呢?

深耕细作的挑战:为何发动机如此难啃?

发动机之所以被视为工业皇冠上的明珠,绝非浪得虚名。它的制造过程是材料科学、精密制造、热力学、流体力学、控制工程等无数尖端技术的集大成者。中国在这些基础科学和工程领域积累的深度和广度,与发达国家相比,确实存在一定的差距,这直接影响了发动机的整体性能和可靠性。

1. 材料的“天花板”: 发动机需要在极端的高温、高压和高速运转环境下工作。这就对材料提出了极其严苛的要求。例如,航空发动机的涡轮叶片工作温度高达上千摄氏度,需要具备优异的耐高温、抗氧化、抗蠕变性能。而中国在高温合金、陶瓷基复合材料等特种材料的研发和产业化方面,虽然取得了显著进步,但与国际顶尖水平相比,仍有提升空间。这些材料的性能直接决定了发动机的功率、效率和寿命。

2. 设计的“炼狱”: 发动机的设计是一个极其复杂且迭代的过程。从气动设计到结构强度,再到燃烧效率和排放控制,每一个环节都需要海量的数据模拟和大量的试验验证。这不仅需要顶尖的算法和软件工具,更需要经验丰富的工程师团队。中国的工程教育和人才培养体系在某些方面还未能完全适应发动机研发的精细化、系统化要求,导致具备深厚理论功底和实践经验的发动机专家相对稀缺。

3. 制造的“精度之殇”: “毫厘之差,千里之别”,用在发动机制造上再恰当不过。发动机内部的许多零部件公差需要控制在微米级别,甚至纳米级别。例如,叶片表面的光滑度和精度直接影响气流效率。中国在超精密加工技术、数控机床、检测设备等方面的基础制造能力,虽然近年来突飞猛进,但与日本、德国等精密制造强国相比,在某些高端领域仍存在技术壁垒和“卡脖子”问题。高质量的加工工艺和严格的质量控制体系是发动机稳定运行的基石。

4. 系统的“集成之难”: 发动机并非孤立的部件,它是一个高度集成的复杂系统,涉及到燃油系统、润滑系统、冷却系统、控制系统等多个子系统的协同工作。如何将这些子系统完美地整合在一起,实现最佳的性能表现,需要深厚的系统集成能力。中国在一些关键的控制系统算法、传感器以及核心零部件的自主研发上,仍受到制约,这使得我们在设计和优化整个发动机系统时,面临着不小的挑战。

5. 历史的“积累与沉淀”: 发动机技术的发展并非一蹴而就,它是一个需要几十年甚至上百年技术积累和产业沉淀的漫长过程。美国、欧洲在航空发动机领域已经拥有了成熟的技术体系和庞大的知识产权库,形成了强大的技术惯性。中国在这一领域起步相对较晚,许多关键技术和标准都需要重新摸索和建立。

曙光初现,但道阻且长:何时能改变局面?

尽管面临诸多挑战,但中国的发动机产业并非停滞不前。近年来,国家对发动机研发的重视程度空前提高,投入了巨大的资源。我们看到了喜人的进步:

航空发动机领域: 涡扇15等国产先进航空发动机的成功研发和试飞,标志着中国在航空发动机领域取得了里程碑式的突破。这背后是无数科研人员的汗水和智慧,也是国家战略层面的坚定支持。
汽车发动机领域: 我国自主品牌汽车的发动机技术也在快速进步,部分高性能发动机的动力、油耗和排放指标已经达到了国际先进水平,并开始在高端车型上得到应用。例如,一些国产发动机的功率密度和热效率已可与合资品牌相媲美。
舰船及其他动力设备: 在舰船动力、发电机组等领域,中国也取得了一系列重要进展,国产化率不断提高。

那么,我们大概什么时候能改变这一局面,实现“弯道超车”呢?

这是一个没有精确答案的问题,因为它取决于多种因素的综合作用,包括技术突破的速度、人才培养的成效、产业政策的连续性以及国际合作与竞争的环境。

短期(未来35年): 在汽车发动机领域,我们可以期待更多自主品牌的高性能发动机进入市场,进一步提升市场竞争力,特别是在燃油经济性和排放方面会有更显著的提升。在某些特定领域的发动机,如内燃机的高效化、新能源汽车的电驱动总成(包含电机、控制器、减速器等)的集成优化方面,有望取得更快的进展。
中期(未来510年): 航空发动机领域,随着涡扇15的成熟应用以及后续更先进型号的研发推进,中国在航空动力方面的自主化能力将大幅提升。可能会在某些细分市场实现对进口发动机的替代。同时,在工业用发动机、特种发动机等领域,自主化率也将进一步提高。
长期(10年以上): 要想在发动机领域彻底摆脱“软肋”,达到甚至超越国际顶尖水平,实现全面自主可控,这可能需要更长的时间。这不仅是技术的迭代,更是整个产业链的协同进步和生态系统的构建。当中国能够自主设计、自主生产、自主验证,并且在核心材料、关键零部件、先进制造工艺、设计软件等方面都形成自己的核心竞争力时,才能说真正掌握了发动机的“中国心”。

我们能做什么来加速这一进程?

改变这一局面,需要的不仅仅是金钱和政策,更需要全社会的共同努力:

1. 持续加大基础研究投入: 将基础科学研究置于更重要的位置,鼓励原始创新,突破材料、工艺等领域的瓶颈。
2. 深化人才培养体系改革: 培养更多具备系统思维和创新能力的发动机工程人才,鼓励产学研深度融合,让理论知识与工程实践无缝对接。
3. 构建完善的产业生态: 打造集研发、设计、制造、测试、服务于一体的完整产业链,鼓励中小企业在细分领域做出特色,形成协同效应。
4. 坚持开放合作与自主创新相结合: 在关键领域坚持自主研发,但同时也要保持开放心态,与国际先进技术进行交流与合作,学习借鉴长处。
5. 营造鼓励创新的社会氛围: 容忍试错,鼓励大胆尝试,让创新精神在发动机领域蔚然成风。

中国发动机的征途并非坦途,它是一场持久战,需要耐心、毅力和持续的投入。但我们有理由相信,凭借着中国人民的智慧和勤劳,以及国家对关键核心技术自主可控的坚定决心,那个真正属于我们自己的强大“中国心”,必将在不远的未来,为中国的工业腾飞注入澎湃动力。

网友意见

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哈工大硕士 某所工作十年了,全年到手11万。我现在就希望这个破地方赶紧黄了。技术牛人品好的受人尊敬的都上不去,在政治斗争中被整,上去的基本没几个是正常人。全是心胸狭窄的小人。所有人在意的只有节点。一个人干俩人活,想保节点只有糊弄。想沉下心来高技术没那个时间和条件。人品好技术好的,分分钟政治斗争加降薪搞得你心灰意冷。我今年一季度挺忙,总加班,忙的筋疲力尽到家,奖金又降了15%,加基本工资到手只有4000多。领导还天天找你麻烦整你。我是有多伟大,在前途 收入 甚至尊严都无法保证的情况下还拼命付出。发动鸡如何与我何干。年轻人基本来了就走,待遇体制都满足不了人家的要求。就我们这些在沈阳扎根的中年人痛苦的熬着。

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乘用车发动机吧,估计不可能了。

因为补贴锂电池车,限制内燃机车发展。

自主品牌汽车公司已经在幅度缩减内燃机研发了。

相应的,内燃机人才需求减少,学生也会逐渐减少。

看不到任何支持内燃机继续前进的动力。

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基本没有可能了

只说汽车发动机

汽车发动机的难点在哪?我认为主要有以下几点

第一是,材料和制造,装配和工艺技不如人

为什么有些国产发动机年限到了会漏油,油耗会升高,排放会变差,性能会下降,而竞争对手丰田的发动机不会有这些问题?

有部分原因在于耐高温高压的气缸,气缸壁,缸套,活塞环,甚至小到垫片这些基础的东西不如别人。这些部件就像一个人本身的身体素质,有些人生下来身体就好,有些人生下来体质就差,后天再多的锻炼也没法弥补,这些问题就是基因决定了。

这些“体质”层面的东西就是发动机本身,刨去电控机构后那些硬件。在高温高压高腐蚀以及高频长时间的环境下工作,材料和加工工艺决定了他们的寿命和性能。

再往细就是铸造温度,材料的配比,用了多少合金,装配,工艺水平等这些没有人关心,鲜为人知,也不怎么挣钱的岗位,决定了发动机的性能,寿命。

第二,电控掌握在核心供应商手里

发动机的控制器ECU,从芯片,到集成电路,到软件,几乎都是德国人的市场。

别说国产控制器了,连大陆,德尔福这种可以跟博世扳手腕的巨头,都纷纷卖掉内燃机管理系统这块不挣钱的业务了。想从博世手里分点吃的太难了,等国产控制器做出来,价格又太高,性能又不如人家稳定,根本没有市场给你成长。

3.人才断崖式减少

我上大学那会,大概0910年,正是汽车行业风光的时候,大批的学生投入到车辆工程,发动机这个行业,但是现在,你看看还有多少学生愿意学这个专业,我的导师跟我说,大三选方向的时候,一个400多人的学院只有两个人想学发动机。如今高考毕业生都流向计算机,软件,金融这种来钱的行当了。

4. 行业战略性放弃了

发动机的发展靠汽车公司,因为没有哪个科研机构在搞民用发动机。然而,国家对于汽车行业的政策一目了然:集中力量发展电动汽车,在新一波汽车行业革命中把握先机,在电动车时代成为汽车强国。

所以汽车企业重要投资都往新能源方向倾斜,谁还去研究内燃机呢,市场上有现成的技术买何乐而不为,还便宜。习惯了拿来主义,再去重头再来很难也没必要。所以目前的内燃机汽车行业,大部分钱都被外国人挣走了,我们就喝点汤。

汽车发动机何时能拥有核心知识产权,我看永无出头之日。

—————————0503更新———————

有些人觉得自主品牌也有好的发动机,比如长安这种。

我从不否认长安,比亚迪,奇瑞等企业能造出好的产品

然而本回答探讨的是国产,国产!

如果某天就像美国断供中兴一样,博世不给我们供ECU.,不给我们底层软件,英飞凌不给我们芯片,博格华纳不给增压器,我们能否造出一样水平,一样价格,性能稳定的发动机来呢?

答案很让人失望,不能。

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