讓中國(guó)的飛機(jī)用上更加強(qiáng)勁的“中國(guó)心”

習(xí)近平總書記指出，“科技創(chuàng)新、科學(xué)普及是實(shí)現(xiàn)創(chuàng)新發(fā)展的兩翼，要把科學(xué)普及放在與科技創(chuàng)新同等重要的位置”。中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)有限公司（以下簡(jiǎn)稱中國(guó)航發(fā)）成立以來(lái)，高度重視開(kāi)展航空發(fā)動(dòng)機(jī)科普工作，取得一系列重要成果，為加快航空發(fā)動(dòng)機(jī)自主研制、實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)奠定了重要基礎(chǔ)。2023年9月1日，習(xí)近平總書記給中國(guó)航發(fā)黎明發(fā)動(dòng)機(jī)裝配廠“李志強(qiáng)班”職工的回信中指出，“這些年，中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)事業(yè)有了長(zhǎng)足進(jìn)步，初步探索出一條自主創(chuàng)新發(fā)展的新路子”，這是對(duì)包括科普工作在內(nèi)的各項(xiàng)工作的充分肯定和激勵(lì)鞭策。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是國(guó)之重器，是國(guó)家科技實(shí)力和創(chuàng)新能力的重要體現(xiàn)。先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制難度極大，推進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)自主創(chuàng)新發(fā)展，必須把加強(qiáng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)科普擺在與科技創(chuàng)新同等重要的位置，讓社會(huì)各界充分認(rèn)識(shí)了解航空發(fā)動(dòng)機(jī)的戰(zhàn)略地位、研制難度和研制規(guī)律，為加快自主研制爭(zhēng)取更多支持。

無(wú)動(dòng)力 不遠(yuǎn)航

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是飛機(jī)的“心臟”，被譽(yù)為現(xiàn)代工業(yè)“皇冠上的明珠”。先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)是經(jīng)典力學(xué)在工程應(yīng)用上逼近極限的一門技術(shù)，涉及了幾乎所有的工業(yè)和技術(shù)領(lǐng)域，集成了冶金、材料、機(jī)械制造、力學(xué)、熱力學(xué)、控制學(xué)等眾多專業(yè)學(xué)科的最高成就，是人類有史以來(lái)最復(fù)雜、最精密的工業(yè)產(chǎn)品之一。

動(dòng)力技術(shù)的進(jìn)步是推動(dòng)人類文明不斷向前發(fā)展的源頭，更是實(shí)現(xiàn)飛行的基礎(chǔ)。從1903年美國(guó)萊特兄弟的首次動(dòng)力飛行到今天的各類燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，已經(jīng)走過(guò)了120多年。航空動(dòng)力的發(fā)展，艱辛曲折、投入驚人，創(chuàng)新難度越來(lái)越大，強(qiáng)國(guó)競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越激烈。

1954年，新中國(guó)第一臺(tái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)M11活塞式發(fā)動(dòng)機(jī)通過(guò)國(guó)家鑒定試車，標(biāo)志著我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)行業(yè)實(shí)現(xiàn)由修理轉(zhuǎn)向制造新階段，毛澤東主席聞?dòng)嵱H自簽發(fā)嘉勉信，指出“這在建立我國(guó)的飛機(jī)制造業(yè)和增強(qiáng)國(guó)防力量上都是一個(gè)良好的開(kāi)端”。1956年，我國(guó)第一臺(tái)噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)——渦噴5發(fā)動(dòng)機(jī)試制成功，標(biāo)志著我國(guó)躋身“噴氣時(shí)代”，成為當(dāng)時(shí)世界上少數(shù)幾個(gè)可以批量生產(chǎn)噴氣式航空發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)家之一。

隨著人們對(duì)航空動(dòng)力裝備的深入探索，渦軸、渦槳、渦扇等更多類型的航空發(fā)動(dòng)機(jī)讓飛行更加自由，但技術(shù)難度已遠(yuǎn)超早期活塞式航空發(fā)動(dòng)機(jī)的水平。目前能自行制造先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)家只有包括中國(guó)在內(nèi)的美俄英法等5國(guó)。

攻難題 強(qiáng)動(dòng)力

新中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)事業(yè)發(fā)展歷程啟示我們，“先進(jìn)技術(shù)是買不來(lái)的、討不來(lái)的”“沒(méi)有核心技術(shù)，必然受制于人”“自主研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)的信念必須十分堅(jiān)定”。

在加快航空發(fā)動(dòng)機(jī)自主研制的道路上，首先要攻克航空發(fā)動(dòng)機(jī)的“五高”難題，即高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速、高載荷、高可靠。

首先是高溫，渦輪可以說(shuō)是一個(gè)“風(fēng)車”，在高溫氣流沖擊下轉(zhuǎn)動(dòng)，溫度越高說(shuō)明氣流能量越大，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能就越好?，F(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪前溫度超過(guò)1800℃，已經(jīng)超過(guò)大多數(shù)金屬的熔點(diǎn)。想要提升航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能，就必須提高渦輪葉片的耐高溫性能。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)人員想出了三個(gè)方法，先從材料本身出gi9JNgjNxe5P9vTzE2qxdA==發(fā)，開(kāi)發(fā)新型高溫合金材料，普通的碳鋼在800～900℃時(shí)強(qiáng)度就大大降低了，而特制的新型高溫合金，特別是單晶高溫合金材料，使耐高溫水平大幅提高。再?gòu)娜~片結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)入手，研發(fā)人員在小小的渦輪葉片內(nèi)部設(shè)計(jì)很多氣體流道，在表面打上細(xì)小的孔，讓冷氣從葉片內(nèi)部吹向葉片表面形成氣膜，起到強(qiáng)制冷卻的作用。還有就是給渦輪葉片穿上“衣服”，在渦輪葉片表面涂上一種特殊涂層隔絕熱量，來(lái)延長(zhǎng)渦輪葉片的使用壽命。雖然這三個(gè)辦法讓葉片的制造難度顯著增加，但是設(shè)計(jì)人員巧妙采用各類先進(jìn)技術(shù)攻克了這些難題，讓空心氣冷葉片廣泛應(yīng)用在各型航空發(fā)動(dòng)機(jī)上。一個(gè)“巴掌大”的渦輪葉片，價(jià)值相當(dāng)于一輛小轎車，渦輪葉片研制就像“明珠上鑲鉆石”。

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的壓氣機(jī)內(nèi)，空氣就像搭上了一輛不停剎車的“公交車”，每過(guò)一級(jí)就被擠壓一次。發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣經(jīng)壓氣機(jī)增壓體積縮小、壓力增大，相當(dāng)于把一整間屋子的空氣壓縮到一個(gè)小瓶子中，內(nèi)部壓力可超過(guò)20多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，而一般人潛水，只能潛到10米左右，承受一個(gè)大氣壓。

之所以能夠形成這么大的壓力，關(guān)鍵是發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部高速旋轉(zhuǎn)。在所有的熱力機(jī)械中，航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部轉(zhuǎn)速是最快的，達(dá)到每分鐘幾萬(wàn)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)速越高、葉片承受的力越大。大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)高速運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)，葉片要承受數(shù)十噸的離心力，相當(dāng)于吊著3輛滿載砂石的大卡車在飛轉(zhuǎn)。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部運(yùn)轉(zhuǎn)條件嚴(yán)苛，使用要求更高。為了保證飛機(jī)和乘客安全，航空發(fā)動(dòng)機(jī)需要在高溫、高寒、高原、海洋等環(huán)境下長(zhǎng)時(shí)間可靠工作，這些都需要通過(guò)長(zhǎng)達(dá)數(shù)十萬(wàn)小時(shí)的部件和數(shù)萬(wàn)小時(shí)的整機(jī)試驗(yàn)驗(yàn)證，還必須經(jīng)過(guò)吞冰、吞鳥(niǎo)、吞砂的考核才能投入使用。現(xiàn)代民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)壽命普遍在3萬(wàn)小時(shí)以上，相當(dāng)于每天飛行8小時(shí)，可以連續(xù)使用10年。

在直徑1米左右、長(zhǎng)度4米左右的戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中，要塞進(jìn)風(fēng)扇、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪、加力燃燒室和噴口，還要在之間安排冷卻空氣通道，周圍安裝燃油和控制系統(tǒng)等，航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制可謂“螺螄殼里做道場(chǎng)”。

中國(guó)心 動(dòng)力夢(mèng)

回顧新中國(guó)航空發(fā)展史，早期都是先確定飛機(jī)項(xiàng)目再研究配套航空發(fā)動(dòng)機(jī)項(xiàng)目。然而航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制周期一般是飛機(jī)的兩倍多，需要大量的預(yù)先研究和基礎(chǔ)研究。從屬飛機(jī)項(xiàng)目立項(xiàng)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)往往跟不上飛機(jī)研制進(jìn)度需求。以往，航空發(fā)動(dòng)機(jī)要么因?yàn)榛A(chǔ)研究不扎實(shí)來(lái)回反復(fù)，要么研制目標(biāo)不斷調(diào)整，很多型號(hào)研制周期因此拉長(zhǎng)。2016年，黨中央決策成立中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)事業(yè)迎來(lái)新的明媚春天，進(jìn)入高速發(fā)展的新時(shí)代。

國(guó)外航空強(qiáng)國(guó)一款新型航空發(fā)動(dòng)機(jī)立項(xiàng)時(shí)，與發(fā)動(dòng)機(jī)相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)、材料工藝、試驗(yàn)條件等已基本具備。過(guò)去，由于技術(shù)基礎(chǔ)薄弱，人才和經(jīng)驗(yàn)短缺，我國(guó)只有型號(hào)立項(xiàng)之后才能夠啟動(dòng)這些相關(guān)技術(shù)研究或條件建設(shè)。事實(shí)證明，最終阻礙型號(hào)發(fā)展的正是這些前面缺乏儲(chǔ)備的技術(shù)、工藝和條件等。這些年，國(guó)家加大支持力度，國(guó)家級(jí)創(chuàng)新平臺(tái)起步入軌，一批聯(lián)合創(chuàng)新中心陸續(xù)組建，基礎(chǔ)研究和預(yù)先研究能力不斷加強(qiáng)，模擬不同高空、室外條件的重大試驗(yàn)設(shè)施建成使用，領(lǐng)軍人才、創(chuàng)新人才不斷涌現(xiàn)。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)本身技術(shù)難度極大，是一個(gè)復(fù)雜的大系統(tǒng)工程。傳統(tǒng)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制通常依靠物理試驗(yàn)暴露設(shè)計(jì)問(wèn)題，采用反復(fù)迭代的研制模式，周期長(zhǎng)、耗資大、風(fēng)險(xiǎn)高。從前，行業(yè)里有“一代人，一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)”的說(shuō)法。如今，實(shí)現(xiàn)從“傳統(tǒng)設(shè)計(jì)”到“預(yù)測(cè)設(shè)計(jì)”的模式變革，使用仿真技術(shù)手段深化對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部運(yùn)行規(guī)律的認(rèn)識(shí)，在電腦上就可以看到發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，大幅提高研制效率和質(zhì)量。通過(guò)數(shù)字化變革，推動(dòng)數(shù)據(jù)信息融合，打造自動(dòng)化生產(chǎn)線和智能車間，許多關(guān)鍵核心技術(shù)得以在較短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)突破，許多型號(hào)研發(fā)制造周期大幅縮短。比如，先進(jìn)民用渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)AES100，是2016年中國(guó)航發(fā)成立后啟動(dòng)立項(xiàng)的，今年就有望完成適航取證、走向市場(chǎng)，創(chuàng)造自主研制先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的新紀(jì)錄。

國(guó)家寄予厚望，人民翹首以待。中國(guó)航發(fā)成立7年多來(lái)，堅(jiān)決扛起動(dòng)力強(qiáng)軍、科技報(bào)國(guó)使命，全力打造原創(chuàng)技術(shù)“策源地”、勇當(dāng)現(xiàn)代產(chǎn)業(yè)鏈“鏈長(zhǎng)”，研制步伐不斷加快、生產(chǎn)交付更加及時(shí)、產(chǎn)品可靠性明顯提高，自主研發(fā)和保障能力顯著增強(qiáng)。在近年航展中先后展出“太行”“玉龍”等軍用發(fā)動(dòng)機(jī)，CJ1000A、CJ2000等商用發(fā)動(dòng)機(jī)和AES100、AEP100等通航動(dòng)力，以及各類新型發(fā)動(dòng)機(jī)，都是比肩世界一流的先進(jìn)產(chǎn)品。

在加快航空發(fā)動(dòng)機(jī)自主研制的實(shí)踐中，中國(guó)航發(fā)積極發(fā)揮專業(yè)優(yōu)勢(shì)，培育科普工作隊(duì)伍，打造特色科普基地，建強(qiáng)科普傳播陣地，開(kāi)展“航發(fā)科普進(jìn)校園”等系列科普活動(dòng)，出版《航空發(fā)動(dòng)機(jī)圖鑒》《發(fā)仔帶你去歷險(xiǎn)》《發(fā)仔最“靚”的仔》等系列科普?qǐng)D書，促進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)科學(xué)知識(shí)、科學(xué)思想、科學(xué)方法、科學(xué)精神大普及。一系列科普宣傳工作實(shí)踐，讓新時(shí)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)科技創(chuàng)新成果持續(xù)走向公眾，全社會(huì)對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)自主創(chuàng)新研制的自信不斷增強(qiáng)，關(guān)注航空動(dòng)力、崇尚科技創(chuàng)新的社會(huì)氛圍愈加濃厚，為加快航空發(fā)動(dòng)機(jī)自主研制厚植了沃土。

推進(jìn)新時(shí)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)事業(yè)高質(zhì)量發(fā)展，是一項(xiàng)偉大而艱巨的事業(yè)，前途光明、使命光榮。中國(guó)航發(fā)將繼往開(kāi)來(lái)，久久為功，推動(dòng)科技創(chuàng)新與科學(xué)普及比翼齊飛，為建設(shè)航空強(qiáng)國(guó)、實(shí)現(xiàn)高水平科技自立自強(qiáng)積極貢獻(xiàn)力量，讓中國(guó)的飛機(jī)用上更加強(qiáng)勁的“中國(guó)心”！

（稿件來(lái)源：《人民政協(xié)報(bào)》）