航空發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)技術(shù)精深得使新手難以進(jìn)入的領(lǐng)域，它需要國家充分開發(fā)、保護(hù)并充分利用該領(lǐng)域的成果，需要長期的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)積累以及國家大量的投入。
——美國國家關(guān)鍵技術(shù)計(jì)劃說明書中這樣寫道

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作為“現(xiàn)代工業(yè)皇冠上的明珠”的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，是衡量一個(gè)國家綜合科技水平、科技工業(yè)基礎(chǔ)實(shí)力和綜合國力的重要標(biāo)志。

航空裝備中，最受關(guān)注的當(dāng)屬航空發(fā)動(dòng)機(jī)。航空工業(yè)被比作現(xiàn)代工業(yè)的“皇冠”，航空發(fā)動(dòng)機(jī)更被稱為現(xiàn)代工業(yè)“皇冠上的明珠”，是飛機(jī)的心臟。長期以來，一直有人不理解，為什么中國造得出神舟飛船、造得出殲—10戰(zhàn)機(jī)，偏偏造不出先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)？

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航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制究竟難在哪兒？

要承受1700℃以上溫度，以及相當(dāng)于3倍的蓄滿水后的三峽大壩底部壓力

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是經(jīng)典力學(xué)在工程應(yīng)用上逼近極限的一門技術(shù)，本身具有超常的難度。具體說來，航空發(fā)動(dòng)機(jī)是為飛行器提供動(dòng)力的熱力機(jī)械，需要在高溫、高壓、高速旋轉(zhuǎn)的條件下工作，對(duì)研制的要求很高。

溫度有多高？
目前先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作溫度在1700攝氏度以上，大大超過發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片鎳基合金的熔點(diǎn)。

壓力有多大？
發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)增壓后的壓力高達(dá)50多個(gè)大氣壓，相當(dāng)于3倍的蓄滿水后的三峽大壩底部壓力。

旋轉(zhuǎn)有多快？
轉(zhuǎn)子每分鐘旋轉(zhuǎn)幾萬轉(zhuǎn)，葉尖承受的離心力相當(dāng)于40噸重卡車的拉力。

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問：
高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速固然對(duì)研制提出了高要求，但是宇宙飛船不也會(huì)面臨高溫問題嗎？海洋裝備不也要處理高壓?jiǎn)栴}嗎？為什么航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制就被難住了？

答：
高溫、高壓和高速，單獨(dú)看的確可以通過一些技術(shù)手段解決。比如：宇宙飛船、火箭，可以在高溫處覆蓋隔熱瓦，解決高溫問題；地面和水面動(dòng)力，可以把發(fā)動(dòng)機(jī)做得大一點(diǎn)，解決壓力、強(qiáng)度問題；一次性產(chǎn)品，如導(dǎo)彈動(dòng)力、火箭動(dòng)力，不需要考慮長壽命，一些難題也就迎刃而解，最后燒掉或者不再使用就行了。

但是，航空發(fā)動(dòng)機(jī)不一樣，其研制還有“體積要小、重量要輕、壽命要長、可以重復(fù)使用”的要求，這意味著難度成倍增加。設(shè)計(jì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)就是要讓它在這些苛刻的約束條件下使性能得到最大發(fā)揮。了解這些特點(diǎn)，也就能夠理解研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)為什么這么難。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)之所以被比作現(xiàn)代工業(yè)“皇冠上的明珠”，一定程度上因?yàn)槠溲兄萍辛爽F(xiàn)代工業(yè)最尖端的技術(shù)、最先進(jìn)的工業(yè)成果。因此，航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展水平也是一國綜合國力、工業(yè)基礎(chǔ)和科技水平的集中體現(xiàn)。如果一個(gè)國家在部分技術(shù)環(huán)節(jié)、部分工業(yè)門類上存在短板，就會(huì)制約航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展。舉例來說，如果材料工業(yè)拿不出最好的高溫材料，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能就上不去。航空發(fā)動(dòng)機(jī)使用的精密電子元器件需要其他配套工業(yè)部門研制，如果這方面無法突破，就會(huì)影響到航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能的發(fā)揮。

目前國際上能搞火箭、導(dǎo)彈、核彈的國家有很多，能搞飛機(jī)的也有十幾個(gè)國家。但真正能搞航空發(fā)動(dòng)機(jī)的國家只有美國、英國、俄羅斯、法國等幾個(gè)國家。綜合國力、工業(yè)基礎(chǔ)、科技水平，任何一方面跟不上，都搞不出先進(jìn)的發(fā)動(dòng)機(jī)。

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為何需要那么多錢？

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)實(shí)驗(yàn)性的技術(shù)，必須有足夠的投入來做實(shí)驗(yàn)，不客氣的說，發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)成熟度跟投入的資金成正比，投入資金越大，就越容易成熟。反之，它成熟的時(shí)間、技術(shù)掌握的時(shí)間就要拖后。

問：
有的人認(rèn)為，干不出來就說是錢的事兒，難道錢少一些就真不行嗎？

答：
資金投入不足是制約航空發(fā)動(dòng)機(jī)取得突破的主要因素之一。能夠生產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的國家，在這一項(xiàng)目上投入的資金的確不少，且歷時(shí)較長。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，過去50年，美國投入航空發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)研經(jīng)費(fèi)就超過1000億美元。裝備美國第四代飛機(jī)F—22的F119發(fā)動(dòng)機(jī)，從最初的部件研究到具備完全作戰(zhàn)能力歷經(jīng)32年，其中僅驗(yàn)證機(jī)研制和原型機(jī)研制共投入31億美元。在這些國家，研制主體是企業(yè)，但大量投資來自政府。政府往往直接向企業(yè)投資研制軍用發(fā)動(dòng)機(jī)，獲得的技術(shù)再間接向民用發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域轉(zhuǎn)移。政府也向航空發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)研究和應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域進(jìn)行大量投資。

這么多錢用在哪兒？

航空發(fā)動(dòng)機(jī)不單是設(shè)計(jì)出來的，也不單是制造出來，更是試驗(yàn)出來的。反復(fù)的試驗(yàn)，一定程度上就相當(dāng)于“燒錢”。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制，必須借助大量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。由于航空裝備的特殊性，這些數(shù)據(jù)只能靠自己試驗(yàn)獲得。做試驗(yàn)要購買原材料、加工試驗(yàn)件，研制試驗(yàn)設(shè)備，研究試驗(yàn)技術(shù)，試驗(yàn)過程本身也要消耗大量物資和能源。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)制造出來后，還要做大量的試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證，以充分暴露問題。

很多試驗(yàn)是研制程序和規(guī)范要求必須做的，包括零件試驗(yàn)、部件試驗(yàn)、系統(tǒng)試驗(yàn)、核心機(jī)試驗(yàn)、整機(jī)試驗(yàn)等等，一級(jí)一級(jí)往上做，一項(xiàng)不能少。其中，整機(jī)試驗(yàn)就要做幾千小時(shí)，甚至上萬小時(shí)，是真的在“燒”發(fā)動(dòng)機(jī)。一臺(tái)大推力發(fā)動(dòng)機(jī)一小時(shí)要燒掉十幾噸煤油。

問：
有人會(huì)問，難道不能少“燒”一陣子嗎？

答：
據(jù)了解，按照規(guī)范，一些性能指標(biāo)，比如疲勞壽命，試驗(yàn)累積不到一定時(shí)數(shù)，就無法知道達(dá)不達(dá)標(biāo)。試驗(yàn)暴露出的問題，改進(jìn)后還要繼續(xù)試驗(yàn)。

有些試驗(yàn)是破壞性試驗(yàn)，需要破壞零件或整機(jī)。如渦輪盤破裂試驗(yàn)，做完就報(bào)廢，而且一做就是幾十個(gè)盤，因?yàn)橐鄯e數(shù)據(jù)。再比如民用飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中的風(fēng)扇包容試驗(yàn)和鳥撞試驗(yàn)，試驗(yàn)需要損毀整臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。這些試驗(yàn)不做又不行，是適航體系、設(shè)計(jì)體系為了保證飛行安全而規(guī)定必須進(jìn)行的試驗(yàn)。

問：
個(gè)別試驗(yàn)是不是可以省略？

答
中國航發(fā)有關(guān)負(fù)責(zé)人表示，我國在航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制過程中也曾想走捷徑，省去一些試驗(yàn)不做或做的次數(shù)少一些，但最后產(chǎn)品技術(shù)問題集中暴露，還得補(bǔ)充投資做試驗(yàn)，而且耽誤了項(xiàng)目的總體推進(jìn)。

除了試驗(yàn)外，制造技術(shù)、材料技術(shù)也需要相當(dāng)數(shù)量的投入，開展基礎(chǔ)研究、應(yīng)用研究，并通過反復(fù)迭代試驗(yàn)進(jìn)行驗(yàn)證。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)是典型的資金密集型和技術(shù)密集型產(chǎn)業(yè)，離不開大量的投入，更依托于一國的總體科技經(jīng)濟(jì)實(shí)力。

換個(gè)角度看，航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制雖然“費(fèi)”錢，但研制成果運(yùn)用的時(shí)間也很長，不會(huì)花一大筆錢、幾年就過時(shí)。國際上，一些型號(hào)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)成型后三四十年還在用。

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成熟航空發(fā)動(dòng)機(jī)=資金+時(shí)間+人才+試飛員的生命……

事實(shí)上任何一個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)定性和可靠性都是一點(diǎn)一滴地改進(jìn)獲得的，特別是在長期使用過程中需要不斷發(fā)現(xiàn)問題，分析問題，解決問題。在這方面即便是美國和蘇聯(lián)這樣的超級(jí)大國也不能例外。

美國F100的核心機(jī)JTF22于1958年開始研制，在擁有JTF22的情況下，美國普惠公司開始研發(fā)F100并于1974年完成F100-PW-100的研制，但在交付美國軍隊(duì)使用后，暴露出一系列問題，造成多起機(jī)毀人亡的事故。F15戰(zhàn)斗機(jī)成為機(jī)庫女皇，F(xiàn)16則大量停飛。

雖然到80年代初，發(fā)動(dòng)機(jī)失速的概率降低到原先的12%，但直到1984年的F110-PW-220技術(shù)才真正成熟。為了提升F100的可靠性和穩(wěn)定性，美國用了10年，而F100從核心機(jī)研制到發(fā)動(dòng)機(jī)成熟的時(shí)間跨度則足足有26年，F(xiàn)110發(fā)動(dòng)機(jī)從1970年至1984年總計(jì)耗資11億美元。

蘇聯(lián)的AL31F同樣飽受挫折。1973年，AL31F發(fā)動(dòng)機(jī)開始研制，在有AL21F的技術(shù)做基礎(chǔ)的情況下，蘇聯(lián)依舊耗時(shí)12年才完成AL31F的研制工作，而且最初的AL31F首次翻修壽命僅50小時(shí)。

在裝備部隊(duì)后，AL31F更是故障不斷。這導(dǎo)致蘇27雖然在1985年6月開始裝備部隊(duì)，但直到1990年9月才通過驗(yàn)收。而隨著蘇聯(lián)解體，AL31F的后續(xù)改進(jìn)受到了很大影響，直到今日空中停車依舊是AL31F的頑疾。

一款成熟的發(fā)動(dòng)機(jī)更是試飛員用生命鑄就的。

蘇聯(lián)在研制某新型戰(zhàn)機(jī)過程中，墜機(jī)數(shù)十架，其中不少事故都是因?yàn)榘l(fā)動(dòng)機(jī)故障。據(jù)俄羅斯功勛試飛員托爾勃耶夫稱，“曾在一個(gè)月內(nèi)安葬了12名戰(zhàn)友。”托爾勃耶夫本人也是九死一生——全身四處壓縮性骨折，四處椎間盤突出。

因此，一款成熟的航空發(fā)動(dòng)機(jī)完全是靠資金、時(shí)間、人才和試飛員的生命堆出來的。

近年來，我國航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制過程逐漸解密。從中國航發(fā)了解到，我國真正從預(yù)研開始研究發(fā)動(dòng)機(jī)，是在20世紀(jì)70年代，型號(hào)研制則是從20世紀(jì)80年代開始。50、60年代，中國只是做一些航空發(fā)動(dòng)機(jī)的修理和跟蹤研制。后來中國從蘇聯(lián)引進(jìn)了幾型發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)，但蘇聯(lián)只轉(zhuǎn)讓生產(chǎn)圖紙，而且轉(zhuǎn)讓的是其即將淘汰的發(fā)動(dòng)機(jī)型。如從蘇聯(lián)引進(jìn)離心式渦噴—5發(fā)動(dòng)機(jī)的時(shí)候，蘇聯(lián)的軸流式發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)出來了，離心式技術(shù)面臨淘汰。

這些告訴我們，花再大的代價(jià)也買不來航空發(fā)動(dòng)機(jī)先進(jìn)的設(shè)計(jì)、試驗(yàn)、制造、材料技術(shù)，我們必須堅(jiān)定不移地走自主創(chuàng)新之路。