刘念国

2月22日，《中国航空报》刊发了一篇文章《铸国防空疆之重器——记中航工业发动机研究院、动力所总设计师刘永泉》。

文章报道了刘永泉总设计师的事迹，并提到某型发动机试验成功，“十二五”研制目标顺利实现。有军事观察员据此指出，该型发动机应该为FWS-10B型“太行”改进型发动机。

此消息一出，立刻震惊国内外。许多人大概不知道，造出航空发动机一直是我国竭尽全力奋斗的目标。因为中国虽说是世界第一制造大国，造得出神舟飞船，造得出歼10战机，却一直研制不出先进的航空发动机。

而航空发动机却至关重要，因为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。

我国航空兵主力作战型号飞机，基本采用的是国外动力系统，目前除了装备“太行”发动机的少量歼11B战斗机，使用国产动力系统外，所有的新研军机都是买装或仿制国外的发动机。

可以这样说，我国航空动力工业还未向我国航空兵提供过任何一型自行研制的航空发动机，也从未有过一个航空发动机型号走完过预研—试制—验证—立项—详细设计—设计定型—生产定型的科研过程。

航空发动机的落后，已严重制约了航空工业的发展，成为空军武器装备发展的“瓶颈”。

航空发动机是地球上技术水平最高、核心技术门槛最严格、涉及理论最高深、整体结构最复杂的工业产品，号称是“工业之花”。

航空发动机与航天工业产品火箭发动机不同，火箭发动机是一次性产品，而且最多工作数百秒，并不需要非常强大的材料和工艺技术。而航空发动机，尤其是战斗机使用的涡喷涡扇发动机，其不仅仅寿命长达数十年（依照发动机寿命和各国空军飞机使用情况），而且工作环境恶劣，工作状态改变频繁。

比如美国三代动力系统的第一个作品F100-PW-100，其研制之初，没有充分估计到航空发动机工作状态转换问题，装备部队后，在战斗训练过程中，飞行员常常需要发动机在最大工作状态和最低转速之间频繁转换，结果F100-PW-100出现了大量问题，也导致了F-15战斗机经常性的“趴窝”。

因此，航空发动机研制需要大量的实验去模拟实际使用，更需要先进的材料和制造工艺，去成就航空发动机这个工业桂冠。

“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。”中航工业发动机公司总经理庞为介绍说。

温度有多高？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。

压力有多大？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。

旋转有多快？转子每分钟旋转几万转，叶尖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？

庞为解释说，高温、高压和高速，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。”庞为说。

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。

庞为举例说，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。

“目前国际上能搞火箭、导弹、核弹的国家有很多，能搞飞机的也有十几个国家。但真正能搞航空发动机的国家只有美国、英国、俄罗斯、法国等几个国家。综合国力、工业基础、科技水平，任何一方面跟不上，都搞不出先进的发动机。”庞为说。

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。

事实上，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F22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共投入31亿美元。

这么多钱用在哪儿？林左鸣说，航空发动机不单是设计出来的，也不单是制造出来的，更是试验出来的。反复地试验，一定程度上就相当于“烧钱”。

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。

航空发动机设计制造出来后，还要做大量的试验进行验证，以充分暴露问题。

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，一项都不能少。

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航空煤油。

此外，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。

个别试验是不是可以省略？庞为说，我国在航空发动机研制过程中也曾想走捷径，省去一些试验不做，或做的次数少一些，但最后产品技术问题集中暴露，不仅得补充投资做试验，还耽误了项目的总体推进。

“讲这些不是为了要钱，而是讲清楚航空发动机产业是典型的资金密集型和技术密集型产业，离不开大量的投入，更依托于一国的总体科技经济实力。”林左鸣说。

资料来源：2016年2月22日《中国航空报》、铁血网、微信公号“军迷趴”