■ 向 巧 胡曉煜/中國(guó)航發(fā) 孫培培/中國(guó)航發(fā)研究院

航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為飛機(jī)的心臟，被譽(yù)為“工業(yè)之花”“皇冠上的明珠”，是大國(guó)地位的象征，是國(guó)家綜合國(guó)力、科技水平的集中體現(xiàn)，是關(guān)系國(guó)家安全、經(jīng)濟(jì)建設(shè)和科技發(fā)展的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)。新成立的中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)有限公司（中國(guó)航發(fā)）將堅(jiān)持“小核心、大協(xié)作、專(zhuān)業(yè)化、開(kāi)放式”的發(fā)展模式，聯(lián)合國(guó)內(nèi)外優(yōu)勢(shì)力量，完成航空發(fā)動(dòng)機(jī)及燃?xì)廨啓C(jī)重大專(zhuān)項(xiàng)任務(wù)，夯實(shí)正向研發(fā)基礎(chǔ)，振興航空動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)民族夢(mèng)想。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為典型的技術(shù)、知識(shí)密集型高科技產(chǎn)品，附加值極高，可廣泛帶動(dòng)電子、先進(jìn)材料、特種和精密加工、冶金、化工等技術(shù)和產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。目前，世界上能夠獨(dú)立研制有人飛機(jī)的國(guó)家有15個(gè)，但是能夠獨(dú)立研制先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)家只有美國(guó)、英國(guó)、法國(guó)、俄羅斯和中國(guó)。航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制有哪些特點(diǎn)和難點(diǎn)？發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢(shì)如何？我國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展存在哪些問(wèn)題？中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)（中國(guó)航發(fā)）的自主創(chuàng)新發(fā)展之路將如何往下走？

航空發(fā)動(dòng)機(jī)具有“三高一長(zhǎng)”的特點(diǎn)

整機(jī)的“三高一長(zhǎng)”

整機(jī)的“三高一長(zhǎng)”為高飛行包線、高推（功）重比、高可靠性、長(zhǎng)期反復(fù)使用。

隨著軍民用飛機(jī)對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)要求的不斷提高，世界上先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的飛行速度范圍已達(dá)到馬赫數(shù)Ma0～3，高度范圍達(dá)到0～30000 m。在役軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)推重比可達(dá)到10。航空發(fā)動(dòng)機(jī)要在各種惡劣工作條件下，如沙塵、風(fēng)暴、雷電等，穩(wěn)定可靠地工作，發(fā)動(dòng)機(jī)自身受損時(shí)應(yīng)避免次生傷損，軍機(jī)要能抵抗常規(guī)武器、核武器、生物武器和新概念武器等的攻擊，滿足發(fā)射武器、機(jī)動(dòng)、超聲速巡航等各種飛行任務(wù)對(duì)動(dòng)力的需求。航空發(fā)動(dòng)機(jī)必須在飛機(jī)全飛行包線內(nèi)和不同飛行任務(wù)下，長(zhǎng)期、反復(fù)地使用。當(dāng)前，世界民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)最長(zhǎng)機(jī)上壽命已超過(guò)40000 h，其中熱端零件壽命達(dá)到40000 h、冷端零件壽命可達(dá)70000 h，空中停車(chē)率達(dá)到每1000飛行小時(shí)0.002～0.02次。

零部件的“三高一長(zhǎng)”

零部件的“三高一長(zhǎng)”為高壓、高轉(zhuǎn)速、高溫、長(zhǎng)期循環(huán)往復(fù)工作。

現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的最典型特征是“三高”：一是高壓，現(xiàn)役民用發(fā)動(dòng)機(jī)的增壓比最高已達(dá)52，在研的則高達(dá)60；二是高轉(zhuǎn)速，大中型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪轉(zhuǎn)速最高達(dá)到15000 r/min，小型渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪轉(zhuǎn)速達(dá)到50000～60000 r/min；三是高溫，世界先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪進(jìn)口溫度已超過(guò)1700 ℃，而且，其熱端零部件還要承受燃油燃燒的化學(xué)反應(yīng)。在這樣的惡劣環(huán)境下，航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件還必須長(zhǎng)期往復(fù)工作。

以航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪葉片為例，每片渦輪葉片在高轉(zhuǎn)速下承受的離心力相當(dāng)于承受一百多千牛的載荷，渦輪葉片的切線速度達(dá)到1800 km/h，是普通小轎車(chē)速度的9倍。渦輪葉片使用的鎳基合金材料熔點(diǎn)僅為1200 ℃，而其周?chē)娜細(xì)鉁囟冗_(dá)到1700 ℃，比材料熔點(diǎn)高500 ℃。

研制的“三高一長(zhǎng)”

研制的“三高一長(zhǎng)”為高投入、高門(mén)檻、高回報(bào)、長(zhǎng)周期。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的發(fā)展是一項(xiàng)復(fù)雜的系統(tǒng)工程，技術(shù)難度大、研制周期長(zhǎng)，需要大量的經(jīng)費(fèi)投入。1988—2017年，美國(guó)“綜合高性能渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)”(IHPTET)和“通用經(jīng)濟(jì)可承受渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)”(VAATE)兩項(xiàng)計(jì)劃共投入87億美元；GE、羅羅和賽峰近年來(lái)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的科研投入每年都超過(guò)10億美元；典型四代機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)F119的研發(fā)經(jīng)費(fèi)達(dá)到31億美元，而在該發(fā)動(dòng)機(jī)基礎(chǔ)上發(fā)展的F135發(fā)動(dòng)機(jī)研制經(jīng)費(fèi)更高達(dá)90億美元；據(jù)統(tǒng)計(jì)，1950—2000年美國(guó)在航空渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)上的研究和開(kāi)發(fā)投入超過(guò)1000億美元。同時(shí)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制還需要通過(guò)相應(yīng)的資質(zhì)認(rèn)證。民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)需要對(duì)其設(shè)計(jì)、制造、運(yùn)營(yíng)、維修的適航性進(jìn)行審定，以保證飛行安全，滿足公眾利益，促進(jìn)行業(yè)發(fā)展。軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)也有相關(guān)的認(rèn)證要求。可以說(shuō)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)高門(mén)檻、高投入、新手難以進(jìn)入的尖端技術(shù)領(lǐng)域。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的長(zhǎng)周期，一方面表現(xiàn)在一型典型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研制需要10～20年的研發(fā)時(shí)間，另一方面表現(xiàn)在定型后發(fā)動(dòng)機(jī)使用的周期也很長(zhǎng)。目前，一代機(jī)和二代機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)仍在使用中，三代機(jī)的典型發(fā)動(dòng)機(jī)代表AL-31F在20世紀(jì)80年代中期就已定型，目前仍是先進(jìn)的主力戰(zhàn)機(jī)動(dòng)力。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)投入高、周期長(zhǎng)、難度大，投資回報(bào)率也非常高。據(jù)日本通產(chǎn)省統(tǒng)計(jì)，按照產(chǎn)品單位質(zhì)量創(chuàng)造的價(jià)值計(jì)算，如果輪船為1，則汽車(chē)為9，計(jì)算機(jī)為300，飛機(jī)為800，航空發(fā)動(dòng)機(jī)則高達(dá)1400。例如，如果汽車(chē)的單位重量?jī)r(jià)值與漢堡包相當(dāng)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)的單位重量?jī)r(jià)值與白銀相當(dāng)，渦輪葉片的單位重量?jī)r(jià)值與黃金相當(dāng)。目前，全球每年航空發(fā)動(dòng)機(jī)的產(chǎn)值高達(dá)2000億美元，每年銷(xiāo)售額可達(dá)200～250億美元。表1是世界典型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的商業(yè)價(jià)值統(tǒng)計(jì)。

表1 典型航空發(fā)動(dòng)機(jī)的商業(yè)價(jià)值

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的難點(diǎn)

難在設(shè)計(jì)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)不是普通的機(jī)械裝置，而是非常復(fù)雜的大系統(tǒng)，需要同時(shí)滿足重量輕、推力大、油耗小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、安全可靠、環(huán)保、噪聲小、遠(yuǎn)程、高速、機(jī)動(dòng)性和隱身等相互矛盾的要求。航空發(fā)動(dòng)機(jī)涉及氣體動(dòng)力學(xué)、工程熱力學(xué)、燃燒學(xué)、傳熱學(xué)、轉(zhuǎn)子動(dòng)力學(xué)、固體力學(xué)、控制、試驗(yàn)測(cè)試和材料工藝等多門(mén)學(xué)科，是真正的多學(xué)科融合的復(fù)雜系統(tǒng)工程。

以發(fā)動(dòng)機(jī)的典型部件壓氣機(jī)為例，其長(zhǎng)度通常在1m左右，進(jìn)口壓力為1atm（101.325 kPa），經(jīng)過(guò)壓氣機(jī)壓縮后，出口壓力可達(dá)到40～50 atm，將來(lái)甚至可能達(dá)到70～100 atm，設(shè)計(jì)上要涉及空氣動(dòng)力學(xué)、流體力學(xué)、材料學(xué)、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等，如圖1所示。以AL-31F發(fā)動(dòng)機(jī)為例，該發(fā)動(dòng)機(jī)的直徑僅為1m左右、長(zhǎng)度4 m左右，在有限的空間內(nèi)，要容納4級(jí)風(fēng)扇、9級(jí)壓氣機(jī)、2級(jí)渦輪、可收斂-擴(kuò)張噴管、燃燒室、加力燃燒室，以及空氣系統(tǒng)、燃?xì)饪刂葡到y(tǒng)等。再以航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)強(qiáng)度專(zhuān)業(yè)為例，要研究的內(nèi)容包括高溫構(gòu)件復(fù)合損傷與壽命預(yù)測(cè)，結(jié)構(gòu)、系統(tǒng)可靠性評(píng)定和預(yù)測(cè)，典型構(gòu)件高周疲勞預(yù)測(cè)與振動(dòng)抑制，發(fā)動(dòng)機(jī)新結(jié)構(gòu)/新材料設(shè)計(jì)分析方法與設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，動(dòng)力系統(tǒng)振動(dòng)控制等。此外，航空發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)完整性研究與氣動(dòng)熱力問(wèn)題交叉耦合、相互作用，還與結(jié)構(gòu)材料和制造工藝密切相關(guān)、相互制約。

難在材料

“一代材料、一代發(fā)動(dòng)機(jī)”，材料是航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能、耐久性/維修性和成本的決定性因素，航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能改進(jìn)的50%～70%靠材料。新材料、新工藝和新結(jié)構(gòu)對(duì)推重比12～15發(fā)動(dòng)機(jī)的貢獻(xiàn)將達(dá)到70%～80%，其中復(fù)合材料的用量可達(dá)到15%～20%。

新材料的研制周期非常長(zhǎng)。典型航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料的研制周期為10～20年，達(dá)到技術(shù)成熟度（TRL）6的應(yīng)用研究還需3～6年。利用已有材料研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)非關(guān)鍵重要件需要2～3年，研制關(guān)鍵重要件需要4～5年；利用已有材料體系開(kāi)發(fā)新材料研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)新零件需要10年以上，利用新材料研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)新零件則需要20～30年。而航空發(fā)動(dòng)機(jī)為提高性能，需大量采用單晶高溫合金、復(fù)合材料、雙合金等新材料，第一代至第五代發(fā)動(dòng)機(jī)采用的新材料如表2所示。

圖1 壓氣機(jī)進(jìn)出口壓力

表2 第一代至第五代發(fā)動(dòng)機(jī)采用的新材料

難在制造

航空發(fā)動(dòng)機(jī)在制造的精細(xì)性上要求非常苛刻，這種精細(xì)性不僅體現(xiàn)在對(duì)尺寸精度、形位公差、配合間隙的要求很高，還體現(xiàn)在對(duì)顯微組織、表面完整性、殘余應(yīng)力、機(jī)械加工變質(zhì)層等方面都有極高的要求。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造工藝極其復(fù)雜，如寬弦空心風(fēng)扇葉片擴(kuò)散連接，需要將鈦合金毛坯切削加工成兩半葉片，再用真空擴(kuò)散焊加工整體空心葉身，最后超塑成極復(fù)雜曲面。燃燒系統(tǒng)和加力系統(tǒng)薄壁焊接零件多，大量使用充液成形、線性摩擦焊、復(fù)雜空心葉片精鑄、復(fù)雜陶瓷型芯制造、鈦合金鍛造、微孔加工、涂層與特種焊接等先進(jìn)制造技術(shù)。典型航空發(fā)動(dòng)機(jī)渦輪冷卻葉片的壁厚僅為1mm，內(nèi)部為空心且具備復(fù)雜冷卻通道，帶涂層，葉身分布數(shù)百個(gè)各種異型冷卻孔。其加工和維修需要數(shù)十道工序，包括鑄造、打孔、表面光整、涂覆和拉削等，加工工序繁多，加工難度極大。近年來(lái)，新型特種加工技術(shù)正在持續(xù)發(fā)展，對(duì)傳統(tǒng)制造工藝提出了顛覆性挑戰(zhàn)。比如3D打印技術(shù)，可大幅減少工序數(shù)量、縮短制造周期、減少成本且減輕重量。但這些新型技術(shù)在材料、設(shè)備、工藝、檢測(cè)和標(biāo)準(zhǔn)等方面的研究還有很長(zhǎng)的路要走。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)制造是尖端制造能力的大集成，其發(fā)展需要材料、制造、裝備研制和人才培養(yǎng)等各方面以及國(guó)家整體工業(yè)基礎(chǔ)體系的強(qiáng)大支撐。

難在維修

航空發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)維修的壽命占總壽命的2/3以上。維修是航空發(fā)動(dòng)機(jī)全生命周期內(nèi)的重要階段，是保證航空武器裝備快速恢復(fù)戰(zhàn)斗力、有效遂行戰(zhàn)術(shù)技術(shù)訓(xùn)練任務(wù)的重要環(huán)節(jié)；是民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)保持持續(xù)適航的重要環(huán)節(jié)。

要搞好航空發(fā)動(dòng)機(jī)的維修保障，必須建立維修科研體系。維修科研要達(dá)到的目標(biāo)是不用修、能夠修、快速修、低價(jià)修、放心修。要達(dá)到這一目標(biāo)，需發(fā)展維修性設(shè)計(jì)，如單元體設(shè)計(jì)，可達(dá)性、可視性、裝拆性設(shè)計(jì)，零件、構(gòu)件、接口、工裝等標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)，健康管理設(shè)計(jì)等；發(fā)展維修性制造，如表面完整性、抗疲勞制造，建立制造技術(shù)數(shù)據(jù)庫(kù)，開(kāi)展零部件及整機(jī)清潔度控制、積炭預(yù)防和智能化裝配等；發(fā)展預(yù)防性維修，將實(shí)現(xiàn)從“事后修”到“事前防”，從“基于時(shí)間”到“基于狀態(tài)”等。

圖2 再制造核心技術(shù)

再制造是航空發(fā)動(dòng)機(jī)維修發(fā)展的高級(jí)階段，可實(shí)現(xiàn)從“換”到“修”，從“修一次”到“修N次”，從“修舊如新”到“修舊超新”。對(duì)附加值極高、貴如黃金白銀的航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件而言，發(fā)展再制造技術(shù)意義重大。再制造技術(shù)是以產(chǎn)品全生命周期設(shè)計(jì)和管理為指導(dǎo)的一系列技術(shù)群，如圖2所示，其核心技術(shù)包括前處理技術(shù)、表面完整性修復(fù)技術(shù)、性能及形變恢復(fù)技術(shù)、壽命預(yù)測(cè)評(píng)估及考核驗(yàn)證技術(shù)。典型渦輪葉片的再制造包括前處理（涂層去除、裂紋氧化膜清除）、表面完整性（粉末冶金修復(fù)裂紋、修復(fù)型面）、性能及形變恢復(fù)（重新打冷卻孔、恢復(fù)涂層）、壽命預(yù)測(cè)評(píng)估及考核驗(yàn)證（金相組織檢查、疲勞/熱沖擊試驗(yàn)、部件試驗(yàn)、整機(jī)試驗(yàn)等）。再制造不僅是單點(diǎn)、單層次的簡(jiǎn)單技術(shù)，而且是上述技術(shù)鏈的總集成, 缺少中間任何一個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)的研發(fā)，都無(wú)法實(shí)現(xiàn)零件的修復(fù)與再制造。

難在試驗(yàn)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)從研發(fā)到投入使用，需要經(jīng)過(guò)材料級(jí)、模型級(jí)、零件級(jí)、部件級(jí)、子系統(tǒng)級(jí)、核心機(jī)級(jí)和整機(jī)級(jí)的多輪次、多層級(jí)試驗(yàn)驗(yàn)證，涉及的試驗(yàn)種類(lèi)也很多，如葉片包容試驗(yàn)、吞鳥(niǎo)試驗(yàn)、吞冰試驗(yàn)、吐水試驗(yàn)等。而每一種級(jí)別的試驗(yàn)又包括多種類(lèi)型：

● 材料級(jí)試驗(yàn)包括物理性能（熱性能、電性能、磁性能、密度）、化學(xué)性能（抗氧化性能、耐腐蝕性能）、力學(xué)性能（硬度、拉伸、剪切、沖擊、持久和蠕變、疲勞、彈性）、組織結(jié)構(gòu)（相變溫度、時(shí)間-溫度-組織轉(zhuǎn)變曲線、合金組織結(jié)構(gòu)）、工藝性能（成形性能、焊接性能、熱處理制度、表面處理工藝、熔煉與鑄造工藝、切削加工及磨削性能）、功能考核等；

● 零件、模型級(jí)試驗(yàn)包括力學(xué)、化學(xué)、金相、葉柵、振動(dòng)（葉片、盤(pán)，常溫、高溫）、疲勞（葉片、盤(pán)、軸、機(jī)匣，高、低循環(huán)，負(fù)載分配）等試驗(yàn)；

● 部件/子系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)包括壓氣機(jī)、渦輪、燃燒室、加力燃燒室、傳動(dòng)系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、軸承、軸等性能和功能試驗(yàn)，包括縮尺、全尺、半物理、真實(shí)條件等；

● 整機(jī)級(jí)包括外物吞咽試驗(yàn)、防火試驗(yàn)、全生命周期性能考核等。

通常，航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制所需的部件試驗(yàn)驗(yàn)證大約需要100000 h，子系統(tǒng)級(jí)試驗(yàn)驗(yàn)證大約需要40000 h，整機(jī)級(jí)試驗(yàn)驗(yàn)證大約需要10000 h的地面和高空模擬試驗(yàn)，以及2000 h的飛行試驗(yàn)。

美國(guó)四代機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)F119研制進(jìn)行了27臺(tái)整機(jī)試驗(yàn)，80000 h零部件試驗(yàn)、整機(jī)地面試驗(yàn)時(shí)數(shù)達(dá)到8700 h（含3500 h高空臺(tái)試驗(yàn)），飛行試驗(yàn)時(shí)數(shù)超過(guò)4000 h；AL-31F發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了57臺(tái)試驗(yàn)（地面49臺(tái)，飛行8臺(tái)），試驗(yàn)時(shí)數(shù)為22900 h（地面16625 h，飛行6275 h）；LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行了60臺(tái)整機(jī)試驗(yàn)，其中32臺(tái)用于飛行試驗(yàn)，該發(fā)動(dòng)機(jī)在投入使用前累計(jì)進(jìn)行了40000循環(huán)試驗(yàn)，投入使用前需要模擬航空公司超過(guò)15年的運(yùn)營(yíng)狀況。

難在檢測(cè)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的設(shè)計(jì)、材料、制造、維修、試驗(yàn)各階段都需要檢測(cè)技術(shù)，涉及的檢測(cè)技術(shù)多、檢測(cè)精度高。先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制需要大力發(fā)展在線檢測(cè)技術(shù)，包括性能檢測(cè)、缺陷檢查、故障判斷、尺寸測(cè)量、狀態(tài)監(jiān)控等；也亟須發(fā)展在極端環(huán)境下的測(cè)試技術(shù)，如高溫應(yīng)變測(cè)量能力，需研制光學(xué)應(yīng)變測(cè)量系統(tǒng)作為應(yīng)變計(jì)的替代設(shè)備，進(jìn)行大量試驗(yàn)考查高溫應(yīng)變計(jì)工作穩(wěn)定性、測(cè)量誤差及表面應(yīng)變隨溫度的變化特性等；還需研發(fā)新型傳感器，如光纖傳感器、薄膜傳感器、紅外傳感器和新型諧振式傳感器等；高溫成像探針和熒光測(cè)溫也是高溫和燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境中亟須的專(zhuān)項(xiàng)測(cè)試技術(shù)，可為發(fā)動(dòng)機(jī)試驗(yàn)測(cè)試提供全方位的技術(shù)支持。先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的檢測(cè)技術(shù)需要多學(xué)科、多專(zhuān)業(yè)的融合創(chuàng)新。

世界航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)走過(guò)了100多年的發(fā)展歷史，為各種航空器的發(fā)展做出了重要貢獻(xiàn)。目前，軍用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)最大加力推力接近200 kN，推重比超過(guò)10，壽命達(dá)到4000 h以上，且具備隱身、超聲速巡航、推力矢量等能力。民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的最大推力已超過(guò)500 kN，耗油率低于0.05 kg /（N·h），空中停車(chē)率僅為每1000飛行小時(shí)為0.002～0.005次。

根據(jù)美國(guó)對(duì)下一代戰(zhàn)斗機(jī)提出的系統(tǒng)需求，未來(lái)軍用航空動(dòng)力將繼續(xù)朝著更快、更高、更遠(yuǎn)的目標(biāo)前進(jìn)。未來(lái)民用航空動(dòng)力將向更安全、高效率、低油耗、低排放的方向發(fā)展，發(fā)展齒輪傳動(dòng)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、開(kāi)式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)、對(duì)轉(zhuǎn)帶冠槳扇發(fā)動(dòng)機(jī)、間冷核心機(jī)、間冷回?zé)岷诵臋C(jī)、全電混合發(fā)動(dòng)機(jī)等多種新型航空動(dòng)力。

今后，航空與航天動(dòng)力技術(shù)的結(jié)合將引發(fā)繼螺旋槳和噴氣推進(jìn)之后的第三次動(dòng)力“革命”，渦輪/沖壓組合發(fā)動(dòng)機(jī)將成為常規(guī)機(jī)場(chǎng)水平起降、臨近空間超聲速軍民用飛機(jī)的動(dòng)力裝置。航空發(fā)動(dòng)機(jī)將向新構(gòu)型、新原理、新布局、新能源的方向發(fā)展，自適應(yīng)循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)、間冷回?zé)岚l(fā)動(dòng)機(jī)、分布式推進(jìn)、開(kāi)式轉(zhuǎn)子發(fā)動(dòng)機(jī)等將加速發(fā)展，氫燃料/燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)、電推進(jìn)/混合動(dòng)力、微波動(dòng)力、空間系留動(dòng)力、激光動(dòng)力、反物質(zhì)動(dòng)力、反重力動(dòng)力等將為航空航天動(dòng)力領(lǐng)域帶來(lái)新的變革，如圖3所示。

我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)存在的問(wèn)題

我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)是在新中國(guó)成立后逐步發(fā)展起來(lái)的，從最初的測(cè)繪仿制和改進(jìn)改型，已經(jīng)發(fā)展到能獨(dú)立研制高性能的航空發(fā)動(dòng)機(jī)。經(jīng)過(guò)60多年的發(fā)展，我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)取得了良好進(jìn)展，共生產(chǎn)60000多臺(tái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)，保障了空軍裝備建設(shè)和作戰(zhàn)訓(xùn)練的基本需求；建立了比較完整的航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)體系，擁有一支專(zhuān)業(yè)人才隊(duì)伍；基本具備第三代高性能軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制保障能力；民用先進(jìn)大涵道比渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)研究已經(jīng)起步；材料、工藝、制造裝備和試驗(yàn)設(shè)施建設(shè)取得顯著進(jìn)步。近十年，我國(guó)在研航空發(fā)動(dòng)機(jī)的型號(hào)數(shù)是美國(guó)同期的3倍。但是，與發(fā)達(dá)國(guó)家相比，我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展還存在較大差距。我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)落后的主要原因包括以下幾方面。

圖3 未來(lái)航空動(dòng)力技術(shù)

第一，沒(méi)有相對(duì)獨(dú)立發(fā)展。發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)周期一般比飛機(jī)長(zhǎng)5～8年，但我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)長(zhǎng)期作為飛機(jī)的分系統(tǒng)，跟著飛機(jī)走，難以滿足飛機(jī)的發(fā)展需求。

第二，自主創(chuàng)新能力不足。新材料、新工藝研發(fā)周期長(zhǎng)于發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)研制周期1～2倍，但長(zhǎng)期的測(cè)繪仿制導(dǎo)致基礎(chǔ)研究薄弱、技術(shù)儲(chǔ)備不足、材料工藝技術(shù)發(fā)展嚴(yán)重滯后，難以支撐型號(hào)發(fā)展。

第三，研發(fā)體系不健全、產(chǎn)業(yè)鏈不完整。沒(méi)有建立符合航空發(fā)動(dòng)機(jī)正向研發(fā)規(guī)律、從基礎(chǔ)研究到產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)全過(guò)程的研發(fā)體系，沒(méi)有建立覆蓋航空發(fā)動(dòng)機(jī)全生命周期的產(chǎn)業(yè)鏈。

第四，自主研發(fā)保障能力弱?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)滯后，先進(jìn)制造設(shè)備國(guó)產(chǎn)化程度不高，試驗(yàn)設(shè)備研制水平低，導(dǎo)致航空發(fā)動(dòng)機(jī)科研生產(chǎn)能力不足。

第五，專(zhuān)業(yè)人才儲(chǔ)備不夠。國(guó)內(nèi)航空發(fā)動(dòng)機(jī)專(zhuān)業(yè)長(zhǎng)期是二級(jí)學(xué)科，沒(méi)有構(gòu)建針對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)人才成長(zhǎng)特殊需求的知識(shí)體系和培養(yǎng)體系，人才適應(yīng)性不足，“熟手上崗”差距大，人才隊(duì)伍結(jié)構(gòu)不合理、人才知識(shí)結(jié)構(gòu)不完備、高端領(lǐng)軍人才匱乏。

第六，管理水平低下。缺乏有效的項(xiàng)目管理機(jī)制，資源沒(méi)有得到最大化有效利用，管理效率低下；沒(méi)有建立充分利用國(guó)內(nèi)外有效資源的協(xié)同創(chuàng)新機(jī)制，相對(duì)封閉，難以適應(yīng)發(fā)展需要。

中國(guó)航發(fā)加快航空發(fā)動(dòng)機(jī)自主創(chuàng)新發(fā)展總體思路

為落實(shí)創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略，建設(shè)制造強(qiáng)國(guó)，加快推進(jìn)我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)自主創(chuàng)新發(fā)展，2016年黨和國(guó)家做出兩項(xiàng)重大決策：一是實(shí)施“兩機(jī)”重大專(zhuān)項(xiàng)，舉全國(guó)之力突破航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)核心技術(shù)；二是成立中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)有限公司，作為“兩機(jī)”重大專(zhuān)項(xiàng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)部分的實(shí)施主體和責(zé)任單位。

中國(guó)航發(fā)成立后，以“動(dòng)力強(qiáng)軍、科技報(bào)國(guó)”為使命，以“建成世界一流航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)”為愿景，以“務(wù)實(shí)創(chuàng)新、擔(dān)當(dāng)奉獻(xiàn)”為企業(yè)精神，以“嚴(yán)慎細(xì)實(shí)、精益求精”為工作作風(fēng)；制定了“創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)、質(zhì)量制勝、人才強(qiáng)企”三大戰(zhàn)略。中國(guó)航發(fā)提出的發(fā)展目標(biāo)是：到2020年，初步建立航空發(fā)動(dòng)機(jī)自主創(chuàng)新研發(fā)體系；到2025年，基本建成航空發(fā)動(dòng)機(jī)自主創(chuàng)新研發(fā)體系；到2030年，基本實(shí)現(xiàn)自主創(chuàng)新發(fā)展的戰(zhàn)略轉(zhuǎn)型，成為具有國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力的創(chuàng)新型企業(yè)；到2050年，實(shí)現(xiàn)對(duì)世界航空發(fā)動(dòng)機(jī)強(qiáng)者從跟跑到并跑的跨越，建成國(guó)際一流航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)。

中國(guó)航發(fā)將堅(jiān)持“小核心、大協(xié)作、專(zhuān)業(yè)化、開(kāi)放式”的發(fā)展模式，聯(lián)合國(guó)內(nèi)外優(yōu)勢(shì)力量，完成重大專(zhuān)項(xiàng)任務(wù)，夯實(shí)正向研發(fā)基礎(chǔ)，為振興航空動(dòng)力，實(shí)現(xiàn)民族夢(mèng)想——不忘初心、砥礪前行！