【大公網訊】目前，中國國防工業有哪些領域是最關鍵而又與發達國家差距較大的，是必須得集中精力突破的，如果突破不了，我們就會受制於人的?本次沙龍，宋宜昌先生選了五個重要領域並談了看法。

定向凝固高溫合金

宋：中國如果要發展大飛機，發展更高性能的軍機，必須要有大推力渦扇發動機。發動機里最關鍵的是渦輪和壓氣機。無論是商用的高涵道比渦扇發動機，還是軍用的小涵道比渦扇發動機，都需要核心機，而且需要最好的發動機葉片。葉片分渦輪葉片和壓氣機葉片。渦輪葉片一般要在1500℃和接近15000轉/分這種極大離心力的惡劣工況下運轉，在這種條件下工作成千上萬個小時，要求極高。渦輪葉片工作溫度高，負荷大，應力複雜，要求材料具有很強的熱強性、抗衝擊性、抗疲勞性、耐腐蝕能力及損傷容限特徵。它的工作溫度已經超過鋼鐵承受的溫度，只能用高溫合金。但高溫合金在這麼高的溫度和這麼大的離心力下要産生蠕動，一蠕動，葉片就要變形，很容易失效。在這種惡劣工況下，過去我們用的是多晶體合金。它的特點是：你把合金一弄斷，看它的斷面有很多閃亮的晶點。這種晶格結構有缺陷的地方首先會斷裂。而單晶體合金就避免了多晶體合金的缺陷，它是均勻的整體，沒有缺陷。如採用定向凝固製造成定向單晶合金，就消除了晶界，可將使用溫度提高一個台階，約爲30℃，從而使渦輪進口溫度提高30℃-60℃左右。它的整體輻射非常均勻，具有更高的疲勞壽命。多晶體合金容易疲勞，在高溫下容易沿著晶界産生裂紋，而單晶把這個條件提高了1∼2個數量級。在壓氣機葉片上，有很大的氣動彈性，沒有優秀的壓氣機葉片，承受不了氣動彈性引起的疲勞和裂紋。

目前中國和國外這方面差距非常大，中國還沒有民用渦扇發動機，都談不上與國外的比較。軍用的有，原來是渦輪噴氣，現在是渦輪風扇，但用不到一千小時就要大修。西方的發動機使用壽命起碼是一萬個小時。如果這個差距不趕上，即使造出飛機來，由於發動機使用壽命短，也影響飛機的出勤率。

AL-31F也好，「太行」也好，其關鍵之處不僅在於推力和推重比，還在於它們的耐用性。上世紀50年代初，蘇聯發動機專家米庫林爲米格21設計了P-13渦噴發動機。它雖然獲得了滿意的推重比，然而採用跨音速葉片，引起許多氣動彈性和振動問題，P-13的大修小時僅爲100小時，頻繁地更換發動-機使米格21的戰備狀況受到影響，米庫林因此還丟了官。

殲-7的發動機渦噴7系列，大修周期開始也是100小時，想盡辦法搞到150小時就挖盡潛力了。關鍵是渦輪和壓氣機葉片，在高溫和強氣流條件下老化、斷裂、蠕動。西方戰鬥機的發動機也同樣存在這些問題，但他們對此進行了大量的基礎研究和實驗工作，投入的鉅資終於有了回報。上世紀70年代，國外研製出單晶定向凝固高溫合金，徹底解決了渦輪葉片在高溫高壓、惡劣工況下的壽命問題。美國裝備波音747、767的JT9D發動機採用PWAl422單晶合金，壽命達9 600小時以上。F-15的F-100發動機用的是第一代定向凝固合金葉片，美國的第二代單晶合金PWAl484和第三代Re-neN6的性能又遠遠超過了第一代的水平。你可以看到空客和波音的飛機日夜在空中飛行，發動機可靠地工作著。有的CFM-56發動機壽命達到了1.4萬小時。AL-31F大修間隔原來只有640小時，後來做了延壽才達到800小時，儘管戰鬥機發動機與民用渦扇發動機定位不同，但還是能看出基礎研究的差距。中國目前能生産的定向凝固單晶葉片與國際水平差距就更大，人家一台發動機頂咱們10台以上。

高級複合材料

宋：一般航空工業用的複合材料都是碳纖維加環氧樹脂，就是�蒪�碳纖維的原料。這種材料類似於釣魚杆，它是怎麼製造的?簡單地說，就是用�蒪�在隔絕空氣的狀態下加熱，里面含的有機東西都蒸發了，只剩一個長的碳鏈，這個東西拿出來看是黑的，但把它和其他有機材料合成起來，一般是塗上環氧樹脂，一層層壓起來，就會既輕又堅韌。

按說碳纖維的製造並不複雜，但它的水平高低體現在：高級的可耐很高溫度，而且有很高的強度，低級的就不行。發達國家的碳纖維爲什麼強度高?你看咱們生産的碳纖維斷面，它的碳鏈是光滑的，而發達國家的碳鏈帶很多倒刺，像尼龍搭扣一樣勾在一起，所以強度很高。另外咱們的碳纖維總還是有點雜質在里面，一拉就容易斷。發達國家的碳纖維都是高純度的。這方面日本的水平最高。美國全是買日本的碳纖維，再用美國的樹脂加工，就直接壓成機體框架。這是最尖端的東西，像波音787上用了大約37％的這種材料。爲了生産787，美國做了一個約30米長的機艙大加溫爐，鋪一層碳纖維布塗一層有機材料，最後一壓，保持溫度，30米的機身一下做成。完全不是過去那種在框架上鉚上鋁蒙皮的做法。

中國現在的碳纖維基本是低檔水平，高檔的全靠進口。我們想買日本的，他們要很高價格，有些型號還不賣。而且核心技術不給我們。沒有這一個東西，我們就只能造金屬飛機。但近年來有幾個廠家有所突破。西安的複合材料上去後，國外飛機廠商開始包給你做了。以前國外不可能包給你，因爲人家早不做鋁飛機了。當然現在包給你的這些複合材料部分都是對受力要求最低的，比如門、起落架蓋，這部分肯定不是受力部分。但像機身、機翼蒙皮的複合材料部分肯定不會包給你。另外，環氧樹脂的壓制加工工藝變化很大。環氧樹脂的特點是不耐高溫，300℃以上性能就要發生變化，而軍用飛機高速飛行時肯定遠遠超過這個溫度。過去的碳纖維是橫向水平結構，層和層之間很容易滑動，現在增加了縱向纖維，中間是環氧樹脂。一種新的複合材料「雙馬來酰亞胺」，可防濕熱。以前的複合材料怕濕怕熱，國外不斷對複合材料提出新的物理性能要求，不斷往前改進，我們的步子邁不了那麼大，目前還處於低端。

記：A380所用複合材料的比倒是23％，低於波音787的37％-40％，是否說明歐洲的複合材料水平低於美國?

宋：歐洲的要求是多載客，所以搞成雙層，而對航程要求不高，不超過6000千米。歐洲的旅遊距離一般也就3000千米。而美國一飛就是跨越兩洋，一般都上萬千米，要求飛得遠，要省油。所以美國注重用複合材料減輕空重，以便多裝燃油。歐洲的飛機由於載客多，對安全性要求更高。空客認爲複合材料是一種比較新的材料。

高頻晶片

宋：導彈擊中衛星是很高明的技術，這個技術高在哪兒?這個導彈彈頭上帶了一個電腦。但是光有電腦不行，因爲電腦晶片是通用晶片。對於半導體晶片，我們最常接觸到的是CPU、記憶體等晶片，這些統稱通用晶片。在收音機、手機、雷達、微波和各種機載、彈載、星載的各感測器里承擔電子功能的晶片大部分可歸納爲高頻晶片，以區別於電腦里用門電路(只是開關運算，沒有放大作用)組成的晶片。高頻晶片就決定了一個國家尖端産業電子設備的重量、功能及綜合性能。比如，在衛星上的雷達一般爲幾百千克，如能縮小到十幾千克甚至幾千克，那麼飛機也好，衛星也好，都會節省大量的燃料和空間，而同樣的體積卻可擴展很多功能，例如相控陣雷達。這是一個國家電子先進性的最主要方面。

但這些高頻晶片特別專用，功能又很繁雜，所以民衆對它瞭解不是那麼多。如果我們的高頻晶片發展上去，我們的國防工業就有了靈魂。比如各種末制導炮彈的精度就取決於高頻晶片的水平，機載、星載雷達、聲呐的功能就會成數量級的提高。我們與西方的差距體現在：西方已是單片雷達，而我們還是把雷達的各種部件分立地組裝出來。美國在80年代初制定了一個詳細計劃，重點發展高頻晶片，投入了國家力量，以至於90年代初大幅領先。它能用一個很小的無人機甚至蒼蠅做到的功能，我們還得用很笨重的設備才能實現。我們在追趕CPU的差距時，還要花更大的精力彌補高頻晶片的差距。

高頻晶片還不止是單晶矽，還有砷化鎵器件。如果差距縮短了，我們的反坦克導彈，空地、空空、地空導彈，巡航導彈，無人機，衛星、合成孔徑雷達、海洋監視雷達、地形測繪雷達等都會大大前進一步。高頻晶片的設計和製造水平追趕到某種程度，將大幅度降低我們先進武器的造價。提高先進裝備的數量，收到不戰而屈人之兵的效果。

固體火箭推進劑

宋：固體火箭推進劑的先進程度，決定了我國的各種導彈的射程。我們的空對空導彈如果和美國的同射程，那麼要比人家更粗、更長，這就是固體火箭推進劑的差距。二戰中V2導彈成功後，全世界的強國都在研製液體導彈，因爲它好控制，射程遠，反過來忽視了固體燃料。甚至美國第一代艦載導彈也準備以液體推進劑爲主流。軍艦上還專門改裝了液體燃料庫，爲充灌之用。這樣加注過程最快也要兩個半小時，危險性也很大。美國不得不轉向固體導彈，想裝在潛艇上。而此時美國才發現它的固體燃料與液體燃料的研究水平差距很大。當年美國發射「北極星」導彈，在潛艇內必須裝下2000千米射程的戰略導彈，只能用固體燃料。這種燃料的製造通俗地說，無非是過氯酸氨加鋁粉加端羥基聚丁二烯(一種改性人造橡膠CTPB)，但實際上非常難造。洛克希德公司在上世紀50年代拿到這個專案之後，借用了包括大學、研究機構和相關企業在內的整個美國的力量，秘密發展起固體燃料。美國過了這個燃料製造的門檻之後，包括地空、空空、地地、洲際導彈等都用固體燃料，而蘇聯與之差距極大。D級戰略核潛艇的導彈艙巨大，就是固體燃料的差距。固體燃料如改進一些，甚至能提高50％的射程。

其他國家中，印度的固體火箭燃料搞得不錯。因爲它是低緯度地區，利用地球自轉可以節省一些燃料，但是它天熱，加注時液氧極易揮發，火箭待機過久非常危險。液氫液氧必須處於超低溫狀態，在熱帶使用成本高。所以它的導彈在發射台待機時間短，以至於檢測等各項工作的時間都受到限制，逼得它必須研製固體燃料。「烈火」、「大地」導彈都是固體的，運載火箭也都是固體的。而中國的「長征」系列連助推器都是液體的，這就是固體燃料方面的差距。你看印度的火箭都特別細長，因爲它用這麼多固體燃料就夠了。液體火箭一般要搞得較粗，因爲液氧用一部分後，剩下的會晃動，産生很多穩定性問題。所以要短粗以降低重心。固體燃料必須動用整個國家的力量，一旦過關，小型導彈如空對地導彈等也都會受益。

固體燃料表面看並不複雜。一部分是過氯酸氨，這是氧化劑。另一部分是改型的烴基橡膠，一般爲端羥基聚丁二烯，它是一種粘合劑和緩燃劑，還有就是鋁粉。這三種東西里面有很多竅門。比如燃燒速度越快，單位時間産生的氣體就越多。再如，燃料顆粒和固體鑄型內腔的形狀都很複雜，一般我們知道里面像菊花一樣的內腔是空的，這樣燃燒面較大。固體推進劑中有一些助劑，起著多種多樣的作用，大多屬技術訣竅，要花大量時間和試驗才能調製出來，有些類似石化工業中的催化劑。計算這個腔體截面積的公式也牽扯大量課題。固體推進劑的水平反映一個國家化工的最高水準。沒有卓越的領軍化學家，特別是高分子化學家、催化劑專家、燃燒理化專家和化學工程專家(否則研究出來也未必能大規模生産)，沒有長年的大量實驗資料，沒有豐富的經驗積累，指望短時間的突擊是很困難的。如果把固體推進劑突破，會帶動中國整個精細化工、火炸藥化工、人造橡膠等。晶片是拉動電子工業，複合材料是拉動高分子合成化工等，渦輪葉片是全面拉動冶金工業和應用物理學。

直升機與地震救災

宋：汶川大地震發生後，直升機在山區救災中發揮了巨大作用。尤其是山峽險峻，公路被毀，交通中斷的惡劣條件下，直升機是救生的唯一工具。但是，直升機的製造比想像中複雜得多，這里面牽涉著大量擺動、振動、平衡的問題。這些問題只能靠經驗，電腦有時也沒有用。美國這麼多飛機製造商，就只有兩家比較大的、成熟的直升機公司。英、法、義大利也都只有一家。直升機的研發必須靠經驗，不花夠錢和不做夠試驗，是沒法積累這樣的經驗的。我們國家現在造不了直升機，只能夠模仿，就是因爲沒有經驗。四川大地震一下子顯出了直升機的重要性。投入抗震救災的米－8、米－17和「黑鷹」都是進口貨。「黑鷹」是上世紀80年代買的，很適合高原使用。你可以算算它飛了多長時間，機件磨損得相當厲害了，再從美國買恐怕不容易。

看看直升機的歷史就會明白它難在哪里。固定翼飛機是1904年上天的，而1900年時人類就想做直升機了。1939年，西科斯基駕駛他的VS－300升空，這是人類第一架直升機，跨度40年。可見人類對付一個簡單的旋翼飛行器所付出的代價。高速旋翼在邊沿接近音速或音速的一半時，會産生激波振蕩，傳至槳轂。旋翼有一個傾斜盤，起前進拉動作用，它是齒輪傳動的，高速時也會産生振動。這個振動很難消除。伊格爾·西科斯基是烏克蘭人，從12歲起就對直升機有興趣。他發現直升機要有又輕又強勁的發動機，當他解決不了時，就從法國買了一台發動機，然後自己搞了一套傳動系統，不停地試驗，一直就在研究槳葉上幾個力矩的平衡以及振動如何消除。到1914年，他已積累了很多經驗，並利用沙皇的經費搞直升機。十月革命發生後，他到了美國，繼續直升機的研究，最後産生了VS-300。作爲個人，他有固定翼飛機的經驗和直升機的經驗，完全參與研製全過程。而我們現在的科研人員一上來就面對高起點的型號，一些設計師搞直升機並非自己從小就有的愛好，又沒有足夠的錢從最簡單的直升機弄起，一上來直接面對很複雜的系統，因而無法積累重要的設計和製造經驗，包括各種失敗的教訓。你只被命令消除系統的問題，而不能獨立想想這些系統都根據什麼原理在自行工作，同時這些複雜的系統又是如何相互協調工作的。

我們甚至看到了這樣一種現象：電子系統的電路一旦設計成功，馬上就會被固化，變成積體電路或大型積體電路。而機械系統進化緩慢，舊的機械仍然在工作，欲想改進，需要極大的熱情和長年的無休止的實驗和探索。像卡拉什尼科夫自動步槍都半個多世紀了，仍在世界各地使用，而一些新槍在某些方面還拼不過AK-47。

其實直升機主要靠經驗。它的原理很簡單，人類卻花了40年才搞出來，就是因爲要解決很多實際問題。而我們的研發人員沒有直升機的設計歷史，一上來就從事複雜的先進直升機專案，比如4噸、6噸、8噸等不同檔次直升機的獨立研究。因此只能仿製，如自行研製很難處理過程中的各種問題。軟體並不能替代一切，很多時候還是要靠經驗。米里、卡莫夫等也是靠一輩子的經驗才達到現在的狀態。我們怎麼能用較短時間培養出明星設計師?對於直升機，你不可能一上手就彌合幾十年的經驗差距。經驗和個人實踐的積累是別的因素不能替代的，有時光花錢也不行。直升機的價格和使用成本都遠比同噸位的固定翼飛機高，使用壽命卻較低，油耗也不經濟，但打起仗、搞救援卻非它不可。使用直升機的數量是一個國家現代化的標誌。一些軍迷對直升機的研發難度和各種較高費用都估計不足，似乎一大群各類直升機會從天而降，任你隨意使用似的。

雷達也一樣，我們的工程人員一上來就要從最複雜的先進雷達做起，企業也沒經驗，頂多給你一些雷達的參數和元器件。你沒辦法把這些變成你思維的一部分來想像雷達工作時的樣子。像主瓣、旁瓣這些電波就不能變爲活的東西，而只能是一堆公式，一上手就是一堆資料。所以雷達專家也只能局限於某個局部某個部件。這方面完成最好的是俄羅斯S-300的專家。他們-一開始就搞雷達，從簡單一直幹到複雜先進，各個系列搞得很透。就像我們早期玩電腦和玩網路的那些人，他們具備很多感性的東西。美國貝爾公司專搞小直升機，但玩得很熟。法國也是從搞小直升機起家。這就帶出一個問題：複雜系統的設計師怎麼培養?是研究生畢業了直接進研究所還是師傅帶徒弟?因爲中國沒有私人研製這些複雜系統的一個機制，所以你只能從課本直接進入高級設計中，而不能從小玩，這樣就難産生偉大的設計師。但令人感慨的是殲10的設計人員。他們搞了一個地面電傳操縱控制台，把規律摸透了，而且「梟龍」也可共用這個平台，甚至將來搞大飛機的電傳，還是這套東西。形成了這套機制，就是良性迴圈，再怎麼玩都行。搞軟體的人，搞病毒的人，很多都是玩出來的，這些人都成了大師，因爲他們把技術和變化滲入到靈魂，所以在各個領域都能領先。但如果只是橫向插入，你只能跟蹤，像吉利的李書福是玩造車玩出來的，別人就理解不了他的自信，這也是青少年教育方向的問題。

記：您只選這五個領域的原因是什麼?

宋：整個軍工産業體系不是幾個尖端專案能涵蓋的。我也想談談中國造航母和艦載機，談談戰略潛艇，談談五代戰鬥機，談談有源相控陣雷達，談談電子對抗和網路對抗，談談無人機、衛星、資料鏈、未來士兵系統、各種新型感測器特別是紅外焦平面陣列，談談鐳射武器和電磁炮，談談高膛壓火炮的製造工藝，談談先進生物技術，談談C3、C4、CN……說的太多就會讓人不得要領，反不知道最重要的是什麼，應該怎麼做。

西方的分析法是把複雜的巨系統分成子系統、子系統，逐一攻破。中國式思維講究綜合，全盤統籌，找出關鍵部分或關鍵點。牽一發動全身，破一關開萬關。當年張愛萍抓兩彈一星，就抓幾個關鍵點，導彈方面就是慣性平台，就是陀螺儀及其計算系統。

一架飛機幾百萬個零件，一台發動機也有上萬個零件，除了壓氣機和渦輪葉片，它還有風扇、進氣口、燃燒室、向量噴管、全權數位控制系統、燃油，滑油系統，起動系統和點火系統。光是燃燒室和渦輪的冷卻方法就能牽出一大堆。還有加工技術、工藝、設備，光機匣加工和電子束焊接就能講不少，而且都涉及發動機性能。都講只能讓讀者更暈，所以我砍枝剪蔓，只談五項。

最後我有兩點建言。一是要提高組織協調能力。現在一說到現代化，就是說花錢和招標。其實現代化更應注意的，是組織協調能力，這個比研究某一個尖端産品更需要下力氣。當年我國搞兩彈一星，受文革干擾，那麼艱苦，有的專家估算了原子彈出來的時間，認爲1964年拿不出來。但那時的協調工作做得特別好，大家集中資源和精力，結果原子彈提前一年拿出來了。

第二點是要嫁接其他行業優秀成果提升自己。實際上，一個軍工行業要想搞上去，決不是軍迷所認爲的僅僅彌補科技差距那樣簡單，它涉及複雜的國情、體制因素。必須具備兩點：一是你這個行業要搞好廣義公關，另一是要有市場。造船工業就是很好的例子。上世紀70年代時它們的處境也是非常惡劣的，但當時的領導人柴樹藩利用香港包玉剛的訂單巧妙地走出了困境，現在民船方面幾乎都是以國外訂單爲主，形成了很好的局面。航空業與國外在技術方面的很多差距並非不可彌補，若把別的行業的經驗引進來，完全能更快更低成本地提升自己的實力。

兵器知識

注:【大公網訊】或【大公專訊】為本網即時新聞，非引自《大公報》，敬請留意。