เครื่องยนต์ไอพ่น jet ของจีน

เปิดศักราชปีใหม่ก็ด้วยบทความเกี่ยวกับเครื่องยนต์(เจ็ท)ไอพ่นของจีน ซึ่งเป็นข้อมูลพื้นฐานที่ไม่ใช่ข้อมูลเชิงลึกอะไรเลยสำหรับคนที่ติดตามข่าวสารเทคโนโลยีทหาร

ในบทความจะเล่าถึงประเทศที่สามารถสร้างเครื่องยนต์เจ็ทได้อย่างแท้จริง และเหตุผลที่จีนไม่สามารถสร้างเครื่องเจ็ทของตนให้มีความเสถียร รวมทั้งเหตุผลที่จีนต้องสร้างเครื่องยนต์ของตนเอง

คำศัพท์ที่ใช้เรียกเครื่องยนต์ จะมีทั้งเครื่องยนต์เจ็ท เครื่องยนต์ไอพ่น เครื่องยนต์กังหันแก็ส ทั้งนี้ก็แปลตามข้อมูลต้นทาง

WS10A Taihang Engine

ประเทศใดในโลกที่สามารถผลิตเครื่องยนต์เจ็ท(ไอพ่น) ได้ตามมาตรฐานอุตสาหกรรม ในแง่ของความสมดุลระหว่างแรงขับและอายุการใช้งาน ซึ่งก็คือ

• สหรัฐอเมริกา {GE, P&W}
• รัสเซีย {Klimov, NPO Saturn}
• อังกฤษ {Rolls-Royce}
• ฝรั่งเศส {Safran}
• ญี่ปุ่น 
• ได้หวัน 

ประเทศเหล่านี้เป็นประเทศที่พัฒนา (ออกแบบและสร้าง) เครื่องบินทหารที่มีคนขับและเครื่องยนต์เทอร์โบแฟนอย่างเป็นอิสระ

pratt and whitney F119

แต่ก็ยังมีประเทศอื่นๆ อีกที่ขีดสามารถที่จะพัฒนาเครื่องยนต์เจ็ทได้ เช่น

ราชอาณาจักรสวีเดนสามารถออกแบบและสร้างเครื่องบินได้เช่นเดียวกับจีน แต่ไม่สามารถออกแบบเครื่องยนต์ได้ ในความเป็นจริง สวีเดนแย่กว่าจีนเมื่อต้องพัฒนาเครื่องยนต์เทอร์โบแฟน พวกเขาไม่สามารถออกแบบหรือสร้างได้ แม้ว่าชาวสวีเดนจะก้าวไปไกลกว่าชาวจีนในด้านโลหะวิทยา

โลหะผสมที่พัฒนาขึ้นนั้นขึ้นอยู่กับสิทธิบัตรต่างประเทศที่สำคัญ คุณไม่สามารถตำหนิพวกเขาได้เพราะสวีเดนเป็นประเทศเล็ก ๆ ที่มีประชากรน้อย และต้นแบบส่วนใหญ่ของวัสดุโลหะผสมที่สามารถทนต่อสภาพแวดล้อมที่รุนแรงในกังหันของเครื่องยนต์ได้ถูกค้นพบหรือประดิษฐ์ขึ้นนานก่อนที่สวีเดนจะเปิดตัว SAAB 37

เว้นแต่ในอนาคตสวีเดนจะสามารถสร้างความก้าวหน้าครั้งสำคัญในด้านโลหะวิทยาได้ด้วยหลักการและกลไกการผสมแบบใหม่ เช่นเดียวกับที่ไต้หวันแนะนำวัสดุที่มีค่าเอนโทรปีสูง ซึ่งเกือบจะดูเหมือนแหล่งวัสดุนอกโลก พวกเขาจำเป็นต้องพึ่งพาสิทธิบัตรที่สำคัญของผู้อื่นเสมอ 

ดังนั้นยังไงก็ตามสวีเดนยังคงต้องได้รับใบอนุญาตจากต่างประเทศสำหรับซูเปอร์อัลลอยพื้นฐาน

สหพันธ์สาธารณรัฐเยอรมนีเป็นกรณีที่น่าสนใจ ในแง่หนึ่ง มันเป็นกำลังทางอากาศที่สำคัญในสงครามโลกครั้งที่สอง ในทางกลับกัน มันไม่ได้ออกแบบและสร้างเครื่องบินทหารบรรจุคนเลยตั้งแต่นาซีล่มสลาย เยอรมนีค่อนข้างมีความก้าวหน้าในด้านวัสดุศาสตร์ แต่ไม่ใช่ในสาขาต่างๆ เช่น ซูเปอร์อัลลอย

ช่องทางของพวกเขาในโลหะวิทยาสมัยใหม่มีมากขึ้นในสาขาและอุตสาหกรรมที่เกี่ยวข้องกับชีวิตพลเรือน ความพยายามของพวกเขาในการพัฒนาวัสดุโลหะสำหรับการใช้งานทางทหารส่วนใหญ่ไปที่ยานพาหนะทางบกและทางทะเล

ทำไมประเทศทีมีขีดความสามารถฯ เหล่านั้นถึงไม่สร้างเครื่องยนต์ไอพ่นของตนเอง?

แม้ว่าพื้นฐานของเครื่องยนต์ไอพ่นจะเป็นที่เข้าใจกันดีพอสมควรก็คือ

หลังจากที่ทั้งหมดเป็นเพียงเครื่องกังหันก๊าซ Brayton Cycle - รายละเอียดของการออกแบบและการผลิตเครื่องยนต์ไอพ่นประสิทธิภาพสูงสมัยใหม่ต้องใช้ความสามารถทางเทคนิคและทุนทรัพย์ไม่น้อยจึงจะสำเร็จ โปรแกรมเครื่องยนต์ใหม่มักจะใช้เวลานานกว่าและมีราคาแพงกว่าโปรแกรมเครื่องบินที่ออกแบบให้มีกำลัง

เป็นไปได้มากว่าผู้ประกอบการจำนวนมากและผู้ที่คาดว่าจะเป็น OEM จะถูกขัดขวางจากสิ่งนี้ เนื่องจากการปรับปรุงใด ๆ ที่พวกเขามีแนวโน้มที่จะเสนอนั้นสามารถหาซื้อได้โดย OEM เครื่องยนต์ที่มีอยู่ เช่น Pratt และ Whitney เป็นต้น หรือเพียงแค่ถูกบดขยี้ด้วยการประหยัดต่อขนาด

สิ่งที่พวกเขาไม่สามารถสร้างได้คือเครื่องกังหันแก๊สที่สามารถแข่งขันกับเครื่องยนต์ที่มีอยู่จากบริษัทต่างๆ ที่พัฒนาเครื่องเหล่านี้มาหลายทศวรรษ

บริษัท Rolls Royce ออกแบบและสร้างเครื่องยนต์ไอพ่นในเยอรมนีกับแผนก RR Deutschland ของพวกเขา Rolls Royce Deutschland เป็นบริษัทในเครือของ Rolls Royce และเป็นความร่วมมือระหว่าง RR และ BMW

Aero Engine Corp ของญี่ปุ่นเป็นหุ้นส่วนระหว่าง Rolls Royce และโรงไฟฟ้าอุตสาหกรรมหลายแห่งในญี่ปุ่น โดยเฉพาะอย่างยิ่ง Mitsubishi Heavy Industries ซึ่งได้เริ่มพัฒนากลุ่มผลิตภัณฑ์เครื่องยนต์เทอร์โบแฟนบายพาสแรงขับสูงขนาดเล็กถึงปานกลางสำหรับสายการบินในภูมิภาค

ญี่ปุ่นและเยอรมนีไม่มีเหตุผลที่แท้จริงในการเข้าสู่ตลาดเครื่องยนต์อากาศยาน แม้ว่าญี่ปุ่นจะผลิตกังหันก๊าซขนาดเล็กกว่าภายใต้ใบอนุญาตจาก RR, P&W และ GE

ทั้งสองประเทศมีข้อตกลงที่ดีกับซัพพลายเออร์เครื่องยนต์หลายรายในหลายประเทศ ดังนั้นแหล่งที่มาของเครื่องยนต์ทางทหารจึงไม่น่าจะถูกตัดขาดเนื่องจากเหตุผลทางการเมือง สำหรับกังหันก๊าซเชิงพาณิชย์นั้น ทั้งสองประเทศไม่สามารถหาเงินทุนจำนวนมากที่จำเป็นสำหรับการจัดหาเครื่องยนต์อากาศยานที่แข่งขันได้

ตลาดเครื่องกังหันก๊าซค่อนข้างอิ่มตัวและมีการแข่งขันที่รุนแรง ในการสร้างพัดลมเทอร์โบที่สามารถแข่งขันกับผลิตภัณฑ์ที่มีอยู่ทั้งในด้านขนาด น้ำหนัก ความจุ และโดยเฉพาะอย่างยิ่งการใช้เชื้อเพลิงนั้น ต้องอาศัยประสบการณ์ที่สั่งสมมายาวนานกว่า 70 ปี ความพยายามดังกล่าวต้องการความรู้ประเภทที่คุณไม่สามารถหาได้จากการค้นหาทางอินเทอร์เน็ต

เนื่องจากองค์กรที่ผลิตเครื่องยนต์ที่ดีที่สุดจะปกป้องการออกแบบของพวกเขาอย่างใกล้ชิด

จากการที่ตลาดเติบโตเต็มที่และมีการแข่งขันสูง อัตรากำไรจึงไม่สูงจนสามารถตั้งบริษัทใหม่เพื่อผลิตเครื่องยนต์กังหันก๊าซได้ และคาดว่าจะมีกำไรมากพอที่จะชดเชยค่าใช้จ่ายจำนวนมากได้

ต้องใช้เวลาหลายทศวรรษในการพัฒนาราคาแพงเพียงเพื่อพยายามให้ตรงกับสิ่งที่ผู้ผลิตในปัจจุบันทำ และพวกเขาไม่เพียงแค่นั่งอยู่บนเกียรติยศเท่านั้น P&W กำลังพยายามหาข้อบกพร่องใน turbofan แบบมีเกียร์ที่สัญญาว่าจะมีประสิทธิภาพมากกว่ารุ่นปัจจุบัน และ GE เพิ่งทำการบินครั้งแรกด้วย GE9X เครื่องยนต์ขนาดมหึมาที่ขับเคลื่อน 777X ที่จะเปิดตัวในอีกไม่กี่ปีข้างหน้า

เครื่องยนต์ GE9X

ความสามารถในการแข่งขันนี้ยังถือเป็นจริงสำหรับเครื่องยนต์ทางทหาร เนื่องจากอัตราส่วนกำลังต่อน้ำหนักที่ดีกว่าหมายถึงเครื่องบินที่มีประสิทธิภาพดีกว่า ในขณะที่เครื่องยนต์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้นหมายถึงระยะทางที่ไกลขึ้นและการเติมเชื้อเพลิงที่น้อยลง หากคุณต้องการสร้างกังหันก๊าซทางทหารของคุณเอง

คุณต้องแน่ใจว่าเครื่องยนต์ของคุณมีคุณภาพใกล้เคียงกับเครื่องยนต์ของคู่ต่อสู้ มิฉะนั้นคุณจะเสียเปรียบอย่างชัดเจน เครื่องยนต์ที่ผลิตขึ้นเองนั้นไม่มีประโยชน์มากนักหากเครื่องบินที่ใช้อยู่ถูกยิงตกเนื่องจากประสิทธิภาพที่ด้อยกว่า

ดังนั้น เว้นแต่ประเทศใดมีเหตุผลเชิงกลยุทธ์ที่จะเข้าสู่สาขาวิศวกรรมที่ยากมากนี้ (เหมือนที่จีนทำ) มันไม่คุ้มกับค่าใช้จ่ายเมื่อคุณสามารถซื้อเครื่องยนต์ล้ำสมัยที่พัฒนาเต็มที่แล้วจากแหล่งที่เชื่อถือได้

เครื่องยนต์ที่ทรงพลังที่สุดในโลก

ทำไมจึนถึงต้องการสร้างเครื่องยนต์ไอพ่นของตนเอง?

จีนมีความจำเป็นเชิงกลยุทธ์ในการพัฒนาเครื่องยนต์กังหันก๊าซทางทหาร เนื่องจากตอนนี้พวกเขาขึ้นอยู่กับรัสเซียโดยสิ้นเชิง หากทั้งสองชาติต้องตัดขาดจากกันเหมือนดังเช่นที่ในอดีต ก็จะทำให้กองทัพอากาศของจีนตกอยู่ในอันตรายเพราะแหล่งเครื่องยนต์หลักถูกตัดขาด

บริษัท Shenyang Aerospace Corporation และ Aero Engine Corporation of China เป็นผู้ผลิตเครื่องยนต์กังหันก๊าซสัญชาติจีน

ชื่อของพวกเขาส่วนใหญ่มาจากการผลิตคัดลอกเครื่องยนต์กังหันก๊าซทางทหารของรัสเซียสำหรับความต้องการของกองทัพอากาศจีน แต่ตอนนี้กำลังผลิตการออกแบบของตนเองสำหรับการใช้งานทางทหารและพลเรือน

AL-31 รัสเซีย vs Taihang-1 จีน

สาธารณรัฐประชาชนจีน สามารถออกแบบและสร้างเครื่องบินทหารที่มีคนขับ แต่ไม่ใช่เครื่องยนต์ 

จีนสามารถออกแบบเครื่องยนต์เทอร์โบแฟนได้ แต่พวกเขาไม่สามารถสร้างได้จริงๆ เนื่องจากโลหะวิทยาของพวกเขายัง "ไม่มี"

จีนอวดเครื่องยนต์เทอร์โบแฟนที่ออกแบบใหม่ทุกๆ สองสามปี และจัดแสดงในงานนิทรรศการ แต่ไม่มีเครื่องยนต์ใดที่ใช้งานได้เนื่องจากปัญหาด้านอายุการใช้งาน ลองจินตนาการถึงการเตรียมเครื่องบินขับไล่ไอพ่นประมาณ 3,000 ลำ (จำนวนเครื่องบินขับไล่ไอพ่นของจีนทั้งหมดโดยประมาณ) ด้วยเครื่องยนต์ turbofan ที่ต้องทิ้งหลังจากใช้งานไป 5.5 ชั่วโมง

นั่นคือประมาณ 5 ภารกิจการบินต่อเครื่องบินเจ็ท และนั่นจะเป็นวิธีที่เร็วที่สุดที่ประเทศที่ร่ำรวยมหาศาลอย่างจีนจะล้มละลายได้อย่างรวดเร็ว

เครื่องยนต์ turbofan ของรัสเซียขึ้นชื่อเรื่องอายุการใช้งานที่ค่อนข้างสั้น (ประมาณ 1,000 - 2,000 ชั่วโมงอย่างดีที่สุด) แต่อย่างน้อยก็ยังดีพอที่จะใช้งานได้ไม่กี่ปี เนื่องจากเครื่องบินขับไล่ไอพ่นบินโดยเฉลี่ยประมาณ 200 - 300 ชั่วโมงต่อปี จึนถึงยังต้องพึ่งพาเครื่องยนต์ไอพ่นจากรัสเซียเพื่อติดตั้งให้กับเครื่องบินรบของตน

นี่คือสิ่งที่เกิดขึ้นเมื่อความรู้ด้านเคมีของคุณไม่สามารถสนับสนุนความทะเยอทะยานของคุณในวิชาฟิสิกส์ได้ ความรู้ด้านโลหะวิทยาของจีนนั้นไม่ดีพอที่จะสร้างการออกแบบเครื่องยนต์บนกระดาษให้ใช้งานได้จริง

จีนเคยเกือบจะได้ความลับด้านโลหะวิทยาในการสร้างเครื่องยนต์ไอพ่นด้วยการเข้าซื้อกิจการของบริษัทสร้างเครื่องยนต์เจ็ทระดับโลกของยูเครนคือ บริษัท Motor Sich แต่ถูกขัดขวางโดยสหรัฐฯ 

บริษัท Motor Sich

ดังนั้นตราบใดที่จีนยังไม่สามารถครอบครองความลับด้านโลหะวิทยาสำหรับการสร้างใบพัดในเครื่องยนต์ไอพ่น จีนก็ยังไม่สามารถสร้างเครื่องยนต์เจ็ทของตนให้เสถียรภาพได้ และยังคงต้องพึงพาเครื่องยนต์เจ็ทของรัสเซีย