在上一期寫A380的文章中，講到了像A380這樣500多噸的“胖子”之所以飛天，根本在于有強(qiáng)大發(fā)動(dòng)機(jī)推力在支撐。某種意義上說，發(fā)動(dòng)機(jī)推力多大，決定了飛機(jī)能造多大。大飛機(jī)發(fā)展，根本上是發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展。

目前已有的發(fā)動(dòng)機(jī)，最大推力的是美國通用電氣公司正在測試中的GE9X，推力達(dá)到10萬磅以上，超過了45噸，比A380飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，要高10噸左右。這是一個(gè)什么概念呢？即將用在國產(chǎn)大飛機(jī)C919上的賽峰公司LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)，推力在12-15噸之間，就是說，GE9X比上一代大發(fā)動(dòng)機(jī)增加的動(dòng)力，接近一臺LEAP，進(jìn)步是非常明顯的。GE9X將用于正在研制中的波音777-9飛機(jī)，這也使777-9成為迄今最大的雙發(fā)飛機(jī)。

飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)是個(gè)神奇的存在，它是依靠機(jī)械運(yùn)行能在最小單位體積內(nèi)產(chǎn)生最大力量的產(chǎn)物。試想一下，普通空氣經(jīng)過那么短小的一個(gè)機(jī)器，就能突然產(chǎn)生出無與倫比的力量，那真的是有點(diǎn)不可思議。

飛機(jī)性能得到大幅度提升，是在進(jìn)入噴氣時(shí)代之后。從螺旋槳到噴氣式，一個(gè)是拉，一個(gè)是推，這是推進(jìn)方式的革命性變化，也帶來了飛行技術(shù)的跨時(shí)代進(jìn)步。動(dòng)力大幅度提升，飛機(jī)也因此能越造越大、越造越好。

進(jìn)入噴氣時(shí)代的早期，最著名的發(fā)動(dòng)機(jī)是普拉特·惠特尼公司的JT3。二戰(zhàn)結(jié)束不久，各大工業(yè)公司英國的羅羅，美國的通用、普惠，都開始了對噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)。最早取得突破性進(jìn)展的是普惠的J57，它在試驗(yàn)中在歷史上首次突破了10000磅的推力，后續(xù)的改進(jìn)型最高推力達(dá)到18000磅。J57的成功，誕生了美國第一種遠(yuǎn)程戰(zhàn)略轟炸機(jī)B-52，翼下掛載了8臺J57。波音制造的第一代空中加油機(jī)KC-135，使用的也是J57。J57后來進(jìn)入民用領(lǐng)域，這就是著名的JT3。普惠公司并且創(chuàng)造性地將渦扇概念應(yīng)用到JT3上，改進(jìn)為JT3D，誕生了當(dāng)年最有名的一代名機(jī)，波音707、道格拉斯DC-8等飛機(jī)上，用的都是JT3D。

有個(gè)比較夸張的說法，當(dāng)時(shí)90%的主流大型飛機(jī)上，用的都是JT3D，包括1972年尼克松首次訪華時(shí)坐的波音707專機(jī)。稍后中國民航向波音一次性訂購了10架707，除了裝機(jī)的40臺JT3D之外，額外多買了40臺備份機(jī)。這既有準(zhǔn)備發(fā)展國產(chǎn)大飛機(jī)的考慮，也是對JT3D的高度信賴。這是普拉特·惠特尼公司的黃金時(shí)代。

現(xiàn)代主流大推力發(fā)動(dòng)機(jī)，都是渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)。一般來說，具有較好性能水平的民用客機(jī)，需要0.25左右的推重比。就是說，飛機(jī)的最大起飛重量，大約是發(fā)動(dòng)機(jī)推力的4倍。隨著飛機(jī)的大型化、遠(yuǎn)程化，特別是發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性水平的提高，雙發(fā)飛機(jī)比三發(fā)、四發(fā)飛機(jī)具有明顯的經(jīng)濟(jì)、效率優(yōu)勢，也因此對發(fā)動(dòng)機(jī)推力提出了越來越高的要求。如同前面講到的，最新一代波音777-9，作為最大雙發(fā)客機(jī)，它需要GE9X的推力就在45噸以上。

提高推力有兩個(gè)關(guān)鍵因素：壓縮比和渦輪前溫度。理論上比較容易理解，就是在單位時(shí)間內(nèi)，將最多的空氣壓縮進(jìn)發(fā)動(dòng)機(jī)，然后以更高的溫度燃燒，以達(dá)到更大的推力。

壓縮比提高，除了發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子、壓氣機(jī)設(shè)置外，關(guān)鍵是增加迎風(fēng)面空氣流量，這就需要增加風(fēng)扇直徑，同時(shí)不增加、甚至減輕重量，提高進(jìn)風(fēng)效率。以GE9X為例，它通過優(yōu)化風(fēng)扇葉片設(shè)計(jì)，成功地將前一代風(fēng)扇24片葉片，減到了16片，又使用鈦合金前緣復(fù)合材料葉片，減輕了總體重量。它的風(fēng)扇直徑達(dá)到了3.4米，是飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中最大的，大致是兩個(gè)成年人高度。

渦輪前溫度提升，有賴于新材料運(yùn)用。上世紀(jì)60年代至80年代，渦輪前溫度平均每年能提高15℃，其中材料改進(jìn)的貢獻(xiàn)在7℃，接近50%。新世紀(jì)以來，渦輪前溫度提高中，新材料的貢獻(xiàn)已經(jīng)達(dá)到78%。這些新材料主要包括單晶高溫合金、粉末高溫合金、陶瓷基復(fù)合材料。單晶體的優(yōu)勢毋庸置疑，粉末合金也在不斷創(chuàng)新，效果明顯的是陶瓷基復(fù)合材料（CMC），它的重量僅為鎳基高溫合金重量三分之一，使用溫度可以更高260℃。在最新的GE9X試驗(yàn)中，發(fā)動(dòng)機(jī)重要部件都用上了陶瓷基復(fù)合材料，可以在1200℃下持續(xù)工作，還不用進(jìn)行特別冷卻，這是非常了不起的成就，也是發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)最新進(jìn)展。

對于某些喜歡嘚瑟的人，大家常常會說一句：“你咋不上天呢？”

是啊，咋不上天呢？只要你有一臺好的發(fā)動(dòng)機(jī)。