中國航空發動機為什麼這麼落後？

寫在GE9X首飛之際：

搭載GE9X發動機的波音新一代客機騰空而起

剛剛過去的2018年3月，搭載世界最大航空發動機GE9X的波音747成功首飛，這無疑是一件世界航空領域的大事情，很多人不禁會問，中國自主研發的大飛機什麼時候才能用上自主研發的「中國心」呢？

GE9X發動機

一台航空發動機從紙面的設計數據到最終裝機服役需要一個漫長的研製過程。這其中包括了最初的論證到方案，再到進行技術驗證的工程研製階段，之後才能設計定型，最終生產定型、投入批量生產。這個世界上 能自行製造第三代戰鬥機的國家/地區有12個，能自行製造核武器的國家有9個，能自行製造大涵道大推力高性能民用渦扇發動機的國家 則就只剩2個了。

俄羅斯AL31發動機

俄羅斯的AL-31渦扇發動機最大加力推力是12.5噸，但AL-31的風扇直徑不到900毫米，渦輪直徑不到300毫米；基本物理學原理，力是相互作用的，也就是說這麼小尺寸的風扇、渦輪反過來要時刻承受著12.5噸的力，大家想像一下就知道製造航空發動機有多難了。

現代航空發動機，其主要的結構部件有進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪以及尾噴管等。壓氣機、燃燒室、渦輪等包含了極高的設計和製造技術。總體來看，中國在設計方面壓氣機這塊與國際上是不差多少的，國際上出現的技術基本上國內也都有研究，主要還是差在了熱端部件上，燃燒室這塊是要短小還要燃燒效率高，冷卻還要好。另一個重要指標是渦輪前溫度，目前最先進的F119(F22用)是2000K左右，可能還不太到，國內做到了大概1500、1600K左右，這個確實不好做，主要是冶金和葉片冷卻這塊，目前有熱障塗層技術和氣膜冷卻等，目前也能做，單晶葉片已經突破，具體什麼是單晶空心葉片，檸檬君在此很難展開描述，只能說一片面積僅幾平方厘米的葉片具有大量自由曲面、複雜的內腔（用於進氣冷卻），還要控制合金晶體生產連續一致，這需要極高超的精密鑄造工藝。俄羅斯至今尚未或是剛展開單晶空心渦輪葉片的工業化製造。不過我中國已經突破發動機單晶葉片核心技術，打破了國外巨頭的壟斷。我們的材料加工工藝差點，製造也差點，確實趕不上美國。還有一些例如「如何提高高壓壓氣機出口的壓力，從而提高壓氣機的增壓比？如何提高從尾盤口排出燃氣的溫度和壓力，從而使發動機具有更強勁的推力？如何降低低壓渦輪的排氣溫度，從而提高發動機的整體效率？如何防止發動機的喘振？」這些問題都需要科研人員無數次的改進氣動熱力方案和無數次的試驗去探索。如果這些問題解決不了，就會影響發動機工作狀況，造成結構損壞和空中停車等嚴重狀況。

CJ-1000AX

CJ-1000AX就是一台處於技術驗證階段的客機發動機，它直徑1.95米，長3.29米，包含風扇/增壓級、核心機、低壓渦輪和附件傳動機匣裝置，由近35000個零組件組成。作為工業皇冠上的明珠，航空發動機的設計製造一直是一項精度要求高、結構設計複雜的系統工程。CJ-1000AX核心機完成100%轉速測試，首台整機的裝配完成，只是中國航空發動機研製的萬里長征中邁出的第一步。　如果進展順利的話，CJ1000-A發動機將於2022年裝備C919大型客機。

西安航發團隊

航空發動機算是一個高精尖產品，因為航空發動機牽涉的學科太多，包括材料學、流體力學、電子設備等等數不勝數的學科，而且因為水桶效應，任何一個學科存在短板，都會導致航空發動機水平受限，可以說航空發動機的水平就是一個國家基礎科學的水平加經濟實力的展現。航空發動機需要大量的實驗數據，這個航空發動機研發不是一般的燒錢，基本上這東西燒錢速度比你直接燒錢速度還快，飛鳥撞擊試驗撞一台廢一台，成本大家自己想吧。航空發動機製造工藝，尤其是大批量生產時的製造工藝，也是一大技術難點，舉例說，渦輪葉片焊接，羅羅等公司採用的都是線性摩擦焊，通過高頻率摩擦使材料局部融化融合再冷卻，牢固程度最高，但是對精確度的要求也是最高，這個技術連美國都是引進的！這些東西都是需要長期積累的。

勞斯萊斯發動機

可以很直觀地看到 在這個殘酷競爭的人類金字塔上，我們中國目前距離塔頂還真是有段距離的，總體來看，經過這些年的不懈努力，太行性能已經或者說要不了多長時間就會穩定，這個可以說培養了中國一代人，從設計到加工，有抄的也有我們工程師加進去的東西，差距確實有，檸檬君對於這個持樂觀態度，檸檬君相信中國工程師的努力和汗水，也相信他們能夠製造出一台像勞斯萊斯（羅羅）那樣的工業藝術品一樣的航空發動機來。

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