航空发动机，我们缺什么？
来源：人民日报
制图：蔡华伟
国务院印发的《中国制造2025》将航空装备列为未来10年的重要突破目标。
航空装备中，最受关注的当属航空发动机。航空工业被比作现代工业的“皇冠”，航空发动机更被称为现代工业“皇冠上的明珠”，是飞机的心脏。
长期以来，一直有人不理解，为什么中国造得出神舟飞船、造得出歼-20战机，偏偏造不出先进的航空发动机？航空发动机的研制究竟难在哪儿？中国该如何通过自主创新进行突破？
航空发动机是经典力学在工程应用上逼近极限的一门技术，本身具有超常的难度。具体说来，航空发动机是为飞行器提供动力的热力机械，需要在高温、高压、高速旋转的条件下工作，对研制的要求很高。
温度：目前先进的航空发动机工作温度在1700摄氏度以上，大大超过发动机涡轮叶片镍基合金的熔点。
压力：发动机压气机增压后的压力高达50多个大气压，相当于3倍的蓄满水后的三峡大坝底部压力。
旋转：转子每分钟旋转几万转，叶根承受的离心力相当于40吨重卡车的拉力。
有的人认为，高温、高压、高转速固然对研制提出了高要求，但是宇宙飞船不也会面临高温问题吗？海洋装备不也要处理高压问题吗？为什么航空发动机研制就被难住了？
专家解释说，高温、高压和高转速，单独看的确可以通过一些技术手段解决。比如：宇宙飞船、火箭，可以在高温处覆盖隔热瓦，解决高温问题；地面和水面动力，可以把发动机做得大一点，解决压力、强度问题；一次性产品，如导弹动力、火箭动力，不需要考虑长寿命，一些难题也就迎刃而解，最后烧掉或者不再使用就行了。
但是，航空发动机不一样，其研制还有“体积要小、重量要轻、寿命要长、可以重复使用”的要求，这意味着难度成倍增加。设计航空发动机就是要让它在这些苛刻的约束条件下，使性能得到最大发挥。了解这些特点，也就能够理解研制航空发动机为什么这么难。
航空发动机之所以被比作现代工业“皇冠上的明珠”，一定程度上因为其研制集中了现代工业最尖端的技术、最先进的工业成果。因此，航空发动机发展水平也是一国综合国力、工业基础和科技水平的集中体现。如果一个国家在部分技术环节、部分工业门类上存在短板，就会制约航空发动机发展。举例来说，如果材料工业拿不出最好的高温材料，发动机的性能就上不去；航空发动机使用的精密电子元器件需要其他配套工业部门研制，如果这方面无法突破，就会影响到航空发动机性能的发挥。
航空发动机不单是设计、制造出来的，更是试验出来的。反复试验，近似于“烧钱”。
不久前，中航工业集团董事长林左鸣表示，资金投入不足是制约航空发动机取得突破的主要因素之一。
能够生产航空发动机的国家，在这一项目上投入的资金的确不少，且历时较长。根据统计，过去50年，美国投入航空发动机预研经费就超过1000亿美元。装备美国第四代飞机F-22的F119发动机，从最初的部件研究到具备完全作战能力历经32年，其中仅验证机研制和原型机研制就投入了31亿美元。在这些国家，研制主体是企业，但大量投资来自政府。政府往往直接向企业投资研制军用发动机，获得的技术再间接向民用发动机领域转移。政府也向航空发动机基础研究和应用技术领域进行大量投资。
航空发动机研制，必须借助大量的经验数据。由于航空装备的特殊性，这些数据只能靠自己试验获得。做试验要购买原材料、加工试验件，研制试验设备，研究试验技术，试验过程本身也要消耗大量物资和能源。
很多试验是研制程序和规范要求必须做的，包括零件试验、部件试验、系统试验、核心机试验、整机试验等等，一级一级往上做，一项不能少。其中，整机试验就要做几千小时，甚至上万小时，是真的在“烧”发动机。一台大推力发动机一小时要烧掉十几吨煤油。有人会问，难道不能少“烧”一阵子吗？据了解，按照规范，一些性能指标，比如疲劳寿命，试验累积不到一定时数，就无法知道达不达标。试验暴露出的问题，改进后还要继续试验。
有些试验是破坏性试验，需要破坏零件或整机。如涡轮盘破裂试验，做完就报废，而且一做就是几十个盘，因为要累积数据。再比如，民用飞机发动机中的风扇包容试验和鸟撞试验，试验需要损毁整台发动机。这些试验不做又不行，是适航体系、设计体系为了保证飞行安全而规定必须进行的试验。
除了试验外，制造技术、材料技术也需要相当数量的投入，开展基础研究、应用研究，并通过反复迭代试验进行验证。
换个角度看，航空发动机研制虽然“费”钱，但研制成果运用的时间也很长，不会花一大笔钱后几年就过时。国际上，一些型号的航空发动机成型后三四十年还在用。
随着国家综合实力的增强和企业自身的发展壮大，到2025年，中国的航空发动机装备有较大把握取得突破，实现与世界航空动力强者同台竞技。
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