中国航空发动机发展历程回顾
金世轶
摘 要：作为飞机的心脏——航空发动机，被誉为“工业皇冠上的明珠”，其研发成为制约中国航空工业发展最大的问题，对中国航空工业、军工业、国防安全等有着重大影响。但现阶段中国的航空发动机与欧美等在此领域领先的航空发动机相比仍有较大差距。因此为了我国航空发动机更快更好的发展，文章对我国当前航空发动机的一些型号以及技术特点做了简要分析，在思考了我国航空发动机发展迟缓的原因之后，提出了几点发展对策。
关键词：航空发动机；发展特点；分析；对策
中图分类号：F426.5 文献标识码：A 文章编号：1671-2064（2018）08-0228-02
1 从发展历程分析我国航空发动机发展迟缓原因
1.1 起步发展阶段
建国之后，我国航空发动机行业逐步建成一定规模的生产制造与科研设计相结合的体系，包含了一个燃气涡轮研究院和三个设计研究所以及一支数量庞大的职工队伍。在这一期间内生产了大量的各型发动机，对保障国土防空安全做出了重大的贡献。可见，发展初期我国航空发动机发展水平并没有落后太多。
1.2 困难瓶颈阶段
我国航空发动机起步并不算晚，但是由于长期处于测绘仿制当中，并没有走完一个预研和研制的完整过程，科研技术基础也较为薄弱，与俄美等世界航发先进技术水平相比差距较大，比如平均寿命与平均大修时间等关键指标[1]。同时，航空发动机技术的落后已经不能满足我国现代国防的需求并且严重制约了我国国防空军装备的更新与换代。当前我国许多新型军机直接购买、装配国外的进口发动机。 这种依赖于国外装备的局面一方面不利于国内航空发动机的研究制造；另一方面也对我们的国防安全产生了巨大影响[2]。所以，我国急需研制出具有自主知识产权的高性能先进航空发动机。
1.3 探索徘徊阶段
在面临依赖于国外装备的这种情况下，一方面来看，我国的航空发动机还是取得了不错的进展，相继研制出了WP 5、WP 6、WP 7、“昆仑”、“太行”等一系列发动机。但从另一方面讲，这样的发展速度仍然赶不上历史的进程，科研力量的薄弱、资金力量投入的不足、自主创新能力的欠缺等等都制约了我国航空发动机更快更好的发展。
2 先进技术对比分析
2.1 单晶涡轮叶片
单晶合金技术与气冷叶片设计、精密铸造方法以及防护涂层工艺相结合，可以使航空发动机涡轮前温度提高300℃左右，燃油效率可提高30%以上，大大延长了使用寿命[3]。现阶段，国内外高性能航空发动机都已采用了单晶合金叶片技术。我国从上世纪八十年代开始单晶合金的研究，真正使用过的仅有DD3和DD6合金，而DDS还正在研究当中，相较于欧美已经在发展研究第三代及第四代单晶高温合金，我国单晶高温合金技术仅发展到第二代，可见我国单晶合涡轮叶片技术的研究发展仍处于起步阶段[4]。
2.2 粉末冶金渦轮盘
粉末冶金涡轮盘技术是航空发动机发展中一项重要的先进技术。前两代粉末冶金涡轮盘在数十种航空发动机上得到了广泛使用，使发动机的稳定性大大增强。F100系列发动机累计飞行2000多万小时的实验中，只有采用了粉末冶金涡轮盘的系列发动机实现了连续飞行了100万小时以上[5]。可见，粉末冶金涡轮盘技术对于提高航空发动机的稳定性和整体性能有着尤为重要的作用。而我国在粉末冶金涡轮盘技术的研究进展上也一直存在瓶颈，大大限制了我国先进航空发动机的发展水平。
3 我国航空发动机主要机型及特点分析
3.1 涡喷13系列发动机
涡喷13系列发动机的研制，是我国从仿制改型向自行研制的重要转折点，使我国结束了不能研制先进涡喷发动机的历史。涡喷13代表了当时中国航空发动机制造的最高技术，然而从结构上看，涡喷13采用的环管形燃烧室，还是落后于当时主流的环形燃烧室；而涡轮叶片则采用定向凝固合金配合较为先进的无余量精铸工艺，同样落后于前面提到的单晶涡轮叶片以及粉末冶金涡轮盘等技术。
3.2 “昆仑”发动机
“昆仑”发动机（涡喷14）是我国第一种完全自行设计研制的国产涡喷发动机，包括其所使用的材料、技术、工艺等[6]。上世纪八十年代正式立项，进入原型机的研制阶段。然而“昆仑”发动机的地面试车过程中曾先后出现过发动机管路渗漏油、高压涡轮叶片断裂等一系列严重问题，在装机试飞过程中又出现了高空大速度喘振停车与小速度切断加力停车等一系列重大技术问题。在耗费了大量人力物力以及时间排除故障后，研制工作也进入了最后阶段，于21世纪初通过国家测试并正式设计定型。虽然最终完成了“昆仑”发动机的研制工作，但也耗费了18年的时间研制。对于八十年代的超七战机来说，“昆仑”发动机已经丧失了它的意义。即便时至今日，“昆仑”发动机还是无法满足涡喷发动机的耗油率等要求。本文结合查阅的一些资料，给出了“昆仑”发动机与国外同类型先进发动机的性能对比图，如图1。
3.3 “太行”发动机
现阶段，我国空军所使用的航空发动机主要型号是“太行”发动机（涡扇10A/B），这是国产第三代大型军用涡扇发动机。“太行”发动机是我国首个具有自主知识产权的大推力、加力式、高性能涡轮风扇发动机，结束了我国先进涡扇发动机研制的空白。“太行”发动机采用全自动数字化控制系统以及大推力涵道比设计，推力可比肩世界先进水平。使用的先进新材料占整机重量超过50%，采用了跨音速风扇、气冷高温叶片等一系列先进技术。现在已经大批量地装载在歼11B战机，有军内专家指出，歼20也在采用“太行”发动机进行试飞，可见其优秀的整体性能已处于世界先进水平。但是我国这款有着了俄罗斯以及西方先进技术经验的发动机，其许多技术指标及综合性能仍与国外先进航空发动机存在一定差距。其主要原因是我国工业基础上的材料以及工艺工业水平的缺陷。不过相信这是每一个航空大国都曾走过的路，所以在不久的将来我国势必可以有借鉴地更快走出技术困境，打造真正属于世界一流水平的国产航空发动机。
4 我国航空发动机的发展对策
4.1 走自主创新发展之路
因航空发动机研制具有技术难度大、研制周期长、耗费资金多等特点，给研发带来了巨大的压力。纵观我国航空发动机这几十年的发展历程中，几乎一直都在测仿外国先进的发动机，自主创新意识与能力不强，一定程度上导致了我国发动机发展缓慢。测仿虽然可以在短时间内解决研发重点，但是并不能掌握它的核心技术，所以我国航空发动机研发必须要坚持走自主创新发展之路[7]。要在借鉴国外先进发动机技术的同时，自主创新研究自己的核心技术，不断总结经验发展新技术，走出一条属于中国自己的创新之路。
4.2 强化竞争机制
无数实践与经验证明，竞争是推动技术和经济发展的原动力，强化竞争与竞争择优机制是保证成功研制新机的重要方法和途径。前苏联成为军用航空大国的一个重要原因，就是采用了竞争择优机制，西方航空发达国家也是如此。采用竞争择优机制，会使航空产品的研制进度加快同时节省大量的研制费用[8]。
4.3 加强预研与技术基础的建设
航空发动机加速发展的今天，我们要牢牢把握机遇，在坚持自力更生谋发展的原则下积极引进国外先进技术。为此，必须加强航空发动机预研与其技术基础建设。
4.4 提高科研激情与活力
科研的激情活力与科研进度息息相关，上世纪国民投身于科研、热情高涨，使得我国建国不久后科研力量大增，包括航空发动机的快速研制，极大地增强了我国的国防实力。面对当今航空发动机迟迟不能快速发展的现状，国家应调动科研者的积极性，鼓励、鼓舞团队的自主创新和困难攻克，保护科研者的權益，激发科研者的创新热情。
5 结语
通过对我国航空发动机发展历程以及当前航空发动机的一些型号以及技术特点做了简要分析，我们可以看出我国航空发动机发展迟缓的原因是多个层面多个维度相互作用的结果，并不是几个方面的原因简单决定的。本文所提出的一些发展对策也许也不够全面具体，但在一定程度上可以推动我国航空发动机更好更快的发展。2016年，中国航空发动机集团有限公司正式在京注册成立，这是我国重视发展航空发动机产业、推动国防建设的重要举措。相信不久的将来我国势必可以走出技术困境，实现航空发动机完全自主研发与制造生产，打造一个真正的航空强国。
参考文献
[1]张北辰，张艳梅，王永佳.论中国航空发动机发展滞缓的原因[J].中国科技博览， 2011（34）：516-516.
[2]韩蕊，丁香.航空发动机的发展简述和思考[J].城市建设理论研究：电子版，2012（13）.
[3]陈荣章.单晶高温合金发展现状[J].材料工程，1995（8）：3-12.
[4]胡壮麒，刘丽荣，金涛等.镍基单晶高温合金的发展[J].航空发动机，2005，31（3）：1-7.
[5]孙广华，梁春华.航空发动机粉末冶金涡轮盘的新发展[J].国际航空，2008（2）：62-64.
[6]王综.“昆仑”发动机[J].军民两用技术与产品，2006（1）：9.
[7]廖峻锋.中国航空发动机落后的原因分析及发展对策[J].科技展望，2016（4）：310.
[8]温俊峰.航空发动机发展简述与思考[J].世界科技研究与发展， 1998（6）：72-75.
