عنوان مقاله انگليسی

Jet Engine Development in China: Indigenous high-performance turbofans are a final step toward fully independent fighter production

Abstract

Engines commonly used in Chinese and other modern aircraft may be divided into several major categories: (1) low-bypass turbofans typically power military jets; (2) high-bypass turbofans typically power jet airliners; (3) turboprops typically power more fuel-efficient, usually lower-speed aircraft, including civilian commuter aircraft and military transports and surveillance and battle management aircraft; and (4) turboshafts typically power helicopters. This study will address the first category, low-bypass turbofan engines; other categories will be addressed in follow-on China SignPost™ reports

China’s inability to domestically mass-produce modern high-performance jet engines at a consistently high-quality standard is an enduring Achilles heel of the Chinese military aerospace sector and is likely a headwind that has slowed development and production of the J-15, J-20, and other late-generation tactical aircraft

 The Chinese aerospace industry is driven by four key strategic imperatives as it pursues the ability to manufacture large volumes of high-performance tactical aircraft engines: (1) parts dependence avoidance, (2) Russian supply unwillingness, (3) aircraft sales autonomy, and (4) poor Russian after-sales service

To address these shortcomings, AVIC is treating engine development as a high priority and plans to invest 10 billion RMB (US$1.53 billion) into jet engine research and development over the next 5 years

However, evidence still suggests that AVIC’s engine makers are having trouble maintaining consistent quality control as they scale up production of the WS-10, causing problems with reliability and keeping China’s tactical aircraft heavily reliant on imported Russian engines. Key weak points of the Chinese military jet engine industry include: turbine blade production and process standardization

Standardization and integration may be the one area in which the costs of China’s ad hoc, eclectic approach to strategic technology development truly manifest themselves. The Soviet defense industrial base failed in precisely this area: talented designers and technicians presided over balkanized design bureaus and irregularly-linked production facilities; lack of standardization and quality control rendered it “less than the sum of the parts

We estimate that based on current knowledge and assuming no major setbacks or loss of mission focus, China will need ~2-3 years before it achieves comprehensive capabilities commensurate with the aggregate inputs in the jet engine sector and ~5-10 years before it is able to consistently mass produce topnotch turbofan engines for a 5th generation-type fighter

If China’s engine makers can attain the technical capability level that U.S. manufacturers had 20 years ago, China will be able to power its 4th generation and 5th-generation aircraft with domestically made engines (3rd and 4th-generation in Chinese nomenclature, respectively). These developments would be vital in cementing China as a formidable regional air power and deserve close attention from policymakers

چکیده

موتورهایی که معمولا در هواپیماهای چینی و هواپیماهای مدرن دیگر مورد استفاده قرار می گیرند،  به چند دسته عمده تقسیم می شوند: (1) توربوفن های بای پس-پایین که معمولا قدرت جت های نظامی را تامین می­کنند. (2) توربوفن های بای پس- بالا که معمولا قدرت هواپیماهای مسافربری جت را تامین می­کنند. (3) توربوپراپ ها که معمولا قدرت هواپیماهای با بهره وری بیشتر سوخت و با سرعت پایین­تر، از جمله هواپیماهای رفت و آمد غیر نظامی و حمل و نقل نظامی و هواپیماهای نظارت و مدیریت نبرد را، تامین می­کنند. و (4) توربوشفت ها که معمولا قدرت هلیکوپترها را تامین می کنند. این مطالعه گروه اول یعنی موتور توربوفن بای پس-پایین را موردتوجه قرار می­دهد؛ درباره­ی دسته های دیگر در گزارش های China SignPost صحبت خواهد شد.

عدم توانایی چین در تولید انبوه موتورهای جت با عملکرد بالای مدرن و با استاندارد با کیفیت بالا ، پاشنه آشیل بخش هوافضای نظامی چین است و به احتمال زیاد باد مخالفی است که توسعه و تولید J-15، J-20 و دیگر هواپیماهای نسل اخیر تاکتیکی را کند می­ کند.

چهار الزام کلیدی استراتژیک صنعت هوافضای چین را تحریک می کند تا به دنبال توانایی تولید حجم زیادی از موتورهای باعملکرد بالا برای هواپیمای تاکتیکی باشد: (1) اجتناب از وابستگی قطعات، (2) عدم تمایل عرضه روسیه، (3) استقلال در فروش هواپیما، و (4) خدمات پس از فروش ضعیف روسیه.

برای پرداختن به این کاستی ها، AVIC توسعه موتور را به عنوان یک اولویت در نظر دارد و سرمایه گذاری 10 میلیارد یوآنی(US $ 1530000000) به تحقیق و توسعه موتور جت در 5 سال آینده اختصاص داده است.

با این حال، شواهد هنوز هم نشان می دهد که سازندگان موتور AVIC در حفظ کنترل کیفیت متناسب با افزایش مقیاس تولید WS-10 مشکل دارند که باعث بروز مشکلاتی در قابلیت اطمینان و نگهداری هواپیمای تاکتیکی چین گردیده که به شدت به موتورهای روسی وارداتی متکی است.

نقاط ضعف کلیدی صنعت موتورجت نظامی چین عبارتند از: تولید پره های توربین و استاندارد­سازی فرایند.

اگرچه ممکن است استانداردسازی و یکپارچه سازی زمینه­هایی باشند که چین در آنها موقتا هزینه می­کند، اما درواقع این بخشها رویکرد چندجانبه ای دارند که خود را در توسعه فن آوری استراتژیک واقعا نشان­می دهند. پایه های صنعت دفاع اتحاد جماهیر شوروی دقیقا در این زمینه شکست خورد: طراحان و تکنسین های بااستعداد دفاتر طراحی و تاسیسات تولیدی را که بطور نامنظم باهم مرتبط بودند را اداره می­کردند، درحالیکه فقدان استاندارد و کنترل کیفیت آنها را بصورت چیزی "کمتر از مجموع عوامل" درمی­آورد.

ما تخمین می زنیم که بر اساس دانش فعلی و با فرض نبود موانع عمده و یا از دست دادن تمرکز ماموریت، چین2-3 سال زمان نیاز دارد تا به قابلیت های جامع متناسب با ورود جامع به بخش موتور جت دست یابد و 5-10 سال زمان نیاز دارد تا قادر به تولید انبوه موتورهای توربوفن درجه یک برای یک جنگنده از نوع نسل پنجم گردد. 

اگر سازندگان موتور چین بتوانند به سطح توانایی فنی که تولید کنندگان ایالات متحده 20 سال پیش به آن رسیدند، دست یابند، چین قادر خواهد بود هواپیماهای نسل چهارم و نسل پنجم خود را با موتورهای ساخته شده در داخل کشورش به حرکت درآورد (در نامگذاری چینی به ترتیب نسل 3 و 4). این تحولات در تثبیت چین به عنوان یک قدرت هوایی منطقه ای توانمند، حیاتی خواهد بود و سزاوار توجه سیاستگذاران است.