航空發(fā)動機(jī)在國際上是被高度壟斷的絕密技術(shù)

研制大飛機(jī)立轧，航空發(fā)動機(jī)是關(guān)鍵。時至今日，航空發(fā)動機(jī)已經(jīng)成為人類有史以來最復(fù)雜最精密的工業(yè)產(chǎn)品川霞，每臺零件數(shù)量在萬件以上，其研制工作被稱作是在挑戰(zhàn)工程科學(xué)技術(shù)的極限悬朱。正因?yàn)槿绱擞露猓娇瞻l(fā)動機(jī)素有“工業(yè)王冠上的明珠”、“工業(yè)之花”之美譽(yù)士鸥，被認(rèn)為是人類工業(yè)革命300年來最重要的技術(shù)成果闲孤。從這些美譽(yù)之詞中，我們可以看出航空發(fā)動機(jī)地位之重要烤礁、技術(shù)難度之高讼积。

航空發(fā)動機(jī)是一個進(jìn)入門檻極高的行業(yè)，是“零容錯”的行業(yè)脚仔，在一個國家的發(fā)展中具有極其重要的戰(zhàn)略地位勤众，世界航空強(qiáng)國都將其列為優(yōu)先發(fā)展、高度壟斷鲤脏、絕對機(jī)密的高科技尖端技術(shù)们颜。航空發(fā)動機(jī)也因此被看作是大國地位的象征。當(dāng)前猎醇，世界上只有美國窥突、英國、法國、俄羅斯波岛、中國等少數(shù)幾個國家能夠生產(chǎn)航空發(fā)動機(jī)乾哆。

目前，以大飛機(jī)發(fā)動機(jī)為例锅吝，國際上主要發(fā)動機(jī)整機(jī)制造商翩愧，由美國GE及其合資公司（如CFM國際公司）、美國普惠询晦、英國羅羅三家公司壟斷坑箭，他們均形成了較為完善的發(fā)動機(jī)型號系列，發(fā)動機(jī)技術(shù)的發(fā)展都有較好的系統(tǒng)性捉泣、繼承性和連貫性弹臂。也就是說，中國還不具備生產(chǎn)適用于大飛機(jī)的航空發(fā)動機(jī)舵素。必須認(rèn)識到梨伸，中國是后發(fā)工業(yè)化國家，不得不面對既有的先進(jìn)工業(yè)化國家對高技術(shù)市場的壟斷弥容。這是特殊國情痪罐，也是特殊階段。但中國不甘于落后葫督，中國要奮起直追竭鞍。2009年初，中國政府斥巨資在上海成立中航商用航空發(fā)動機(jī)有限責(zé)任公司橄镜，志在研制出大飛機(jī)的“中國心”偎快。在新的形勢下，中國政府又在北京成立中國航空發(fā)動機(jī)集團(tuán)公司洽胶，可謂在航空發(fā)動機(jī)上志在必得晒夹。

航空發(fā)動機(jī)簡史：從活塞時代到噴氣時代

飛機(jī)發(fā)展史同航空發(fā)動機(jī)的發(fā)展史緊密相聯(lián)。世界上因?yàn)橄扔辛嘶钊桨l(fā)動機(jī)姊氓，才誕生了有動力丐怯、可持續(xù)飛行的飛機(jī)；先有了噴氣式發(fā)動機(jī)他膳，才誕生了噴氣式飛機(jī)响逢，使超音速、高超音速飛行成為現(xiàn)實(shí)棕孙；大推力火箭發(fā)動機(jī)研制成功舔亭，才把人類送入宇宙空間。

螺旋槳航空發(fā)動機(jī)：活塞時代

活塞式發(fā)動機(jī)的燃料是汽柴油椅洗，它的工作原理是：汽油在汽缸里燃燒產(chǎn)生燃?xì)馇苫溃細(xì)馔苿踊钊鶑?fù)運(yùn)動捅冈，活塞連桿驅(qū)動主軸轉(zhuǎn)動，這個過程與汽車的驅(qū)動方式高度相似转甥，只是飛機(jī)的主軸連接螺旋槳舌多，而汽車的主軸連接著車輪。最后主軸帶動飛機(jī)螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)享立，從而產(chǎn)生向前的拉力盘秕。

活塞式發(fā)動機(jī)在飛機(jī)發(fā)展的早期起了重大作用，今天我們還可以見到塞斯納（Cessna）教練機(jī)嫂镇、水上飛機(jī)等小型飛機(jī)仍然在使用螺旋槳發(fā)動機(jī)抢熟。但是毫無疑問，它的缺點(diǎn)也是很明顯的竞茂。第一匾蛆，活塞式發(fā)動機(jī)提高功率的辦法是增加汽缸的數(shù)量，但增加汽缸便會使發(fā)動機(jī)更為笨重固啡，這與飛機(jī)要求重量輕的原則是背道而馳的切油；第二，活塞式發(fā)動機(jī)通過螺旋槳驅(qū)動飛機(jī)飛行名惩，但螺旋槳的效率很低澎胡，限制了飛行速度的提高，一般在每小時700公里左右绢片，就幾乎達(dá)到了活塞式飛機(jī)的速度極限滤馍。

航空渦輪發(fā)動機(jī)：噴氣時代

1937年4月岛琼，弗蘭克?惠特爾爵士（Sir Frank Whittle）第一次在試車臺上試用了噴氣發(fā)動機(jī)底循。1949年，第一架噴氣運(yùn)輸機(jī)“彗星號”首次飛行槐瑞。直到今天熙涤，我們在天空中和機(jī)場里能看到的所有大型飛機(jī)幾乎全部都采用了噴氣發(fā)動機(jī)。

噴氣發(fā)動機(jī)按結(jié)構(gòu)不同可細(xì)分為沖壓噴氣式發(fā)動機(jī)困檩、脈沖噴氣式發(fā)動機(jī)祠挫、渦輪噴氣發(fā)動機(jī)、渦槳噴氣發(fā)動機(jī)和渦扇噴氣發(fā)動機(jī)悼沿。大型民航飛機(jī)大都采用渦扇噴氣發(fā)動機(jī)（Turbofan）等舔，它是一種非常復(fù)雜的機(jī)械裝置，但其基本工作原理實(shí)際上卻并不復(fù)雜摊咨⌒艟鳎空氣通過發(fā)動機(jī)最前端的風(fēng)扇（進(jìn)氣道）進(jìn)入發(fā)動機(jī)，一部分空氣走中間內(nèi)涵道氏长，經(jīng)過壓氣機(jī)多級壓氣過程變成高壓空氣碑肚，然后與航空燃油混合燃燒并急劇膨脹悍暴，從燃燒室出口排出后先經(jīng)過渦輪帶動主軸和前端的風(fēng)扇高速旋轉(zhuǎn)，最后從尾噴管高速噴出尔芯，與另一部分從外涵道直接流出的空氣匯合汽心，共同推著飛機(jī)前進(jìn)。由于渦扇噴氣發(fā)動機(jī)的大功率拓嗽、高速度熏疾、油耗低等優(yōu)良性能，成為了大型民航飛機(jī)的首選尖初。

研制航空發(fā)動機(jī)主要難在哪里袖共？

首先是發(fā)動機(jī)的耐高溫問題

大飛機(jī)航空發(fā)動機(jī)采用的是燃?xì)鉁u輪發(fā)動機(jī)，根據(jù)熱力學(xué)原理乎壮，渦輪燃?xì)鉁囟仍礁叻蠼茫鬟^發(fā)動機(jī)單位體積或重量的空氣產(chǎn)生的功就越多。也就是說汉额，為了增大發(fā)動機(jī)的功率最好是不斷提高渦輪燃?xì)獾臏囟炔苷獭Ｈ欢蠖鄶?shù)金屬的熔點(diǎn)是1500攝氏度左右蠕搜，也就是說怎茫，當(dāng)發(fā)動機(jī)工作時，一旦溫度達(dá)到熔點(diǎn)妓灌，發(fā)動機(jī)很多部件就會熔化掉轨蛤！因此，如何讓發(fā)動機(jī)部件耐得了高溫虫埂，是一個極大的難題祥山。

其次是大風(fēng)扇的制造問題

當(dāng)今大飛機(jī)普遍采用渦輪風(fēng)扇發(fā)動機(jī)作為其動力來源。如果說渦輪的重點(diǎn)是要解決耐高溫的問題掉伏，那么風(fēng)扇的問題重點(diǎn)是要解決離心力和重量的問題缝呕。適用于大飛機(jī)的航空發(fā)動機(jī)，其風(fēng)扇直徑在3米左右斧散，比如美國GE為波音777研制的GE90的風(fēng)扇直徑達(dá)到了3.142米诚咪，葉片高度達(dá)1.22米，如此巨大的風(fēng)扇倘若采用質(zhì)量重的金屬材料啸席，即使做成空心葉片搭肠，強(qiáng)大的離心力也可以瞬間撕裂風(fēng)扇。因此币皂，如何讓大風(fēng)扇葉片變輕并耐得了離心力眯华，就成為一個必須攻克的難題。

最后堡脱，是材料與制造工藝問題

不管是熱端的渦輪窿茧、燃燒室也好音族，冷端的風(fēng)扇大葉片也好，其特殊的材料與制造工藝的研制都必須過關(guān)算郭。另外宇团，航空發(fā)動機(jī)內(nèi)部極為復(fù)雜精密，對制造裝配的要求是“零差錯”循谨，如何提升制造裝配工藝水平也是一項(xiàng)難度極高的挑戰(zhàn)纺倍。正因?yàn)楹娇瞻l(fā)動機(jī)極難制造，所以至今能夠生產(chǎn)的國家屈指可數(shù)倔撞。也正是認(rèn)識到航空發(fā)動機(jī)的高技術(shù)含量及其高附加值讲仰，航空發(fā)達(dá)國家歷來將其作為高度壟斷、嚴(yán)密封鎖的高科技尖端技術(shù)痪蝇，其核心技術(shù)嚴(yán)禁向國外轉(zhuǎn)讓鄙陡，并且在西方國家之間也不例外。

自主研發(fā)躏啰，再難也要上

總的來說趁矾，航空發(fā)動機(jī)是知識密集、技術(shù)密集 给僵、資本密集產(chǎn)業(yè)毫捣，產(chǎn)業(yè)鏈很長，其發(fā)展不僅能夠促進(jìn)本國科技進(jìn)步帝际，而且能都帶動大批相關(guān)產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展蔓同，其智力、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的溢出效應(yīng)是難以估量的蹲诀。據(jù)日本業(yè)界的一項(xiàng)研究斑粱，在單位重量創(chuàng)造的價值比這一數(shù)值上，船舶為1粮锻，轎車為9粥蜘，計(jì)算機(jī)為300蒂拯，支線飛機(jī)是800刃拼，而航空發(fā)動機(jī)高達(dá)1400，被稱為世界工業(yè)產(chǎn)品“王冠上的明珠”任肯。

正是看到了研制大飛機(jī)航空發(fā)動機(jī)具有極高的難度额晶，后發(fā)國家在短時間內(nèi)難以攻克。因此绿窿，中國在啟動大飛機(jī)項(xiàng)目之后豌挫，為了讓我們自己的大飛機(jī)C919盡快順利進(jìn)入市場，先裝配進(jìn)口成熟發(fā)動機(jī)就成為理性的選擇纹轩。美國GE與法國斯奈克瑪公司組成的合資公司——CFM國際公司研發(fā)的下一代發(fā)動機(jī)LEAP－X1C泄艘，最終得以獲選C919的唯一動力宦噩。2015年11月2日，C919大型客機(jī)首架機(jī)總裝下線宗商，人們清楚地看到雙側(cè)機(jī)翼下掛的兩具CFM公司生產(chǎn)的LEAP-X1C渦扇發(fā)動機(jī)衰拄。

幾十年來，中國在“市場換技術(shù)”的過程中學(xué)習(xí)到的一個基本經(jīng)驗(yàn)或者說教訓(xùn)就是裕照，如果沒有自己的自主研發(fā)能力攒发，你能獲得的技術(shù)永遠(yuǎn)都只能是低檔貨、別人淘汰或即將淘汰的東西晋南，你永遠(yuǎn)只能跟著別人屁股后面跑惠猿。在飛機(jī)發(fā)動機(jī)的問題上中國人最終認(rèn)識到，核心技術(shù)是市場“換”不來负间，但卻能被中國巨大的市場“養(yǎng)”起來偶妖。當(dāng)然，最開始“養(yǎng)”的是外國發(fā)動機(jī)——并且可能并不是最先進(jìn)的政溃。

或許是深深汲取了歷史的教訓(xùn)餐屎，航空工業(yè)業(yè)內(nèi)人士稱，航空發(fā)動機(jī)這顆“中國心”的研發(fā)戰(zhàn)略玩祟，可以用“兩步跟進(jìn)”腹缩、“三步趕超”來描述：“兩步跟進(jìn)”，就是C919大飛機(jī)先裝上外國發(fā)動機(jī)空扎，盡快走向市場藏鹊；然后，再裝中國自己研制的航空發(fā)動機(jī)碎师，一先一后仅莲，彼此承接，不可分割批贴』攒睿“三步趕超”，指的是中國航空發(fā)動機(jī)的自主研發(fā)進(jìn)程可以比喻成三個境界用噪，也就是從“填空補(bǔ)缺”到“望其項(xiàng)背”女骗，最終確保和發(fā)達(dá)國家“并駕齊驅(qū)”。

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