（8月28日，中國航空發(fā)動機集團公司成立大會在北京舉行。中共中央總書記、國家主席、中央軍委主席習(xí)近平作出重要指示，中共中央政治局常委、國務(wù)院總理李克強作出批示，中共中央政治局委員、國務(wù)院副總理馬凱出席大會并講話。來源：新華網(wǎng)）

昨天，中國航空發(fā)動機集團公司正式成立，這是中國政府向高技術(shù)進軍的又一重大決策，引發(fā)廣泛關(guān)注。在航空業(yè)界，有這么一個形象的說法：中國要研制成大飛機，必須攻克一大頑癥——那就是“心臟病”。“心臟病”的意思是說，發(fā)動機是飛機的“心臟”，航空發(fā)動機制造技術(shù)，中國還不過關(guān)。下面，就讓我們來看看這“心臟病”有多重要、多難治。

（資料圖：第八屆珠海航展中航集團展出的太行第三代渦扇發(fā)動機，“太行”發(fā)動機是中國首個具有自主知識產(chǎn)權(quán)的高性能、大推力、加力式渦輪風(fēng)扇發(fā)動機，它結(jié)束了國產(chǎn)先進渦扇發(fā)動機的空白。圖片來源于網(wǎng)絡(luò)）

研制大飛機，航空發(fā)動機是關(guān)鍵。時至今日，航空發(fā)動機已經(jīng)成為人類有史以來最復(fù)雜最精密的工業(yè)產(chǎn)品，每臺零件數(shù)量在萬件以上，其研制工作被稱作是在挑戰(zhàn)工程科學(xué)技術(shù)的極限。正因為如此，航空發(fā)動機素有“工業(yè)王冠上的明珠”、“工業(yè)之花”之美譽，被認為是人類工業(yè)革命300年來最重要的技術(shù)成果。從這些美譽之詞中，我們可以看出航空發(fā)動機地位之重要、技術(shù)難度之高。

航空發(fā)動機是一個進入門檻極高的行業(yè)，是“零容錯”的行業(yè)，在一個國家的發(fā)展中具有極其重要的戰(zhàn)略地位，世界航空強國都將其列為優(yōu)先發(fā)展、高度壟斷、絕對機密的高科技尖端技術(shù)。航空發(fā)動機也因此被看作是大國地位的象征。當(dāng)前，世界上只有美國、英國、法國、俄羅斯、中國等少數(shù)幾個國家能夠生產(chǎn)航空發(fā)動機。

目前，以大飛機發(fā)動機為例，國際上主要發(fā)動機整機制造商，由美國GE及其合資公司（如CFM國際公司）、美國普惠、英國羅羅三家公司壟斷，他們均形成了較為完善的發(fā)動機型號系列，發(fā)動機技術(shù)的發(fā)展都有較好的系統(tǒng)性、繼承性和連貫性。也就是說，中國還不具備生產(chǎn)適用于大飛機的航空發(fā)動機。必須認識到，中國是后發(fā)工業(yè)化國家，不得不面對既有的先進工業(yè)化國家對高技術(shù)市場的壟斷。這是特殊國情，也是特殊階段。但中國不甘于落后，中國要奮起直追。2009年初，中國政府斥巨資在上海成立中航商用航空發(fā)動機有限責(zé)任公司，志在研制出大飛機的“中國心”。在新的形勢下，中國政府又在北京成立中國航空發(fā)動機集團公司，可謂在航空發(fā)動機上志在必得。

飛機發(fā)展史同航空發(fā)動機的發(fā)展史緊密相聯(lián)。世界上因為先有了活塞式發(fā)動機，才誕生了有動力、可持續(xù)飛行的飛機；先有了噴氣式發(fā)動機，才誕生了噴氣式飛機，使超音速、高超音速飛行成為現(xiàn)實；大推力火箭發(fā)動機研制成功，才把人類送入宇宙空間。

活塞式發(fā)動機的燃料是汽柴油，它的工作原理是：汽油在汽缸里燃燒產(chǎn)生燃氣，燃氣推動活塞往復(fù)運動，活塞連桿驅(qū)動主軸轉(zhuǎn)動，這個過程與汽車的驅(qū)動方式高度相似，只是飛機的主軸連接螺旋槳，而汽車的主軸連接著車輪。最后主軸帶動飛機螺旋槳高速旋轉(zhuǎn)，從而產(chǎn)生向前的拉力。

活塞式發(fā)動機在飛機發(fā)展的早期起了重大作用，今天我們還可以見到塞斯納（Cessna）教練機、水上飛機等小型飛機仍然在使用螺旋槳發(fā)動機。但是毫無疑問，它的缺點也是很明顯的。第一，活塞式發(fā)動機提高功率的辦法是增加汽缸的數(shù)量，但增加汽缸便會使發(fā)動機更為笨重，這與飛機要求重量輕的原則是背道而馳的；第二，活塞式發(fā)動機通過螺旋槳驅(qū)動飛機飛行，但螺旋槳的效率很低，限制了飛行速度的提高，一般在每小時700公里左右，就幾乎達到了活塞式飛機的速度極限。

1937年4月，弗蘭克•惠特爾爵士（Sir Frank Whittle）第一次在試車臺上試用了噴氣發(fā)動機。1949年，第一架噴氣運輸機“彗星號”首次飛行。直到今天，我們在天空中和機場里能看到的所有大型飛機幾乎全部都采用了噴氣發(fā)動機。

噴氣發(fā)動機按結(jié)構(gòu)不同可細分為沖壓噴氣式發(fā)動機、脈沖噴氣式發(fā)動機、渦輪噴氣發(fā)動機、渦槳噴氣發(fā)動機和渦扇噴氣發(fā)動機。大型民航飛機大都采用渦扇噴氣發(fā)動機（Turbofan），它是一種非常復(fù)雜的機械裝置，但其基本工作原理實際上卻并不復(fù)雜。空氣通過發(fā)動機最前端的風(fēng)扇（進氣道）進入發(fā)動機，一部分空氣走中間內(nèi)涵道，經(jīng)過壓氣機多級壓氣過程變成高壓空氣，然后與航空燃油混合燃燒并急劇膨脹，從燃燒室出口排出后先經(jīng)過渦輪帶動主軸和前端的風(fēng)扇高速旋轉(zhuǎn)，最后從尾噴管高速噴出，與另一部分從外涵道直接流出的空氣匯合，共同推著飛機前進。由于渦扇噴氣發(fā)動機的大功率、高速度、油耗低等優(yōu)良性能，成為了大型民航飛機的首選。

大飛機航空發(fā)動機采用的是燃氣渦輪發(fā)動機，根據(jù)熱力學(xué)原理，渦輪燃氣溫度越高，流過發(fā)動機單位體積或重量的空氣產(chǎn)生的功就越多。也就是說，為了增大發(fā)動機的功率最好是不斷提高渦輪燃氣的溫度。然而，大多數(shù)金屬的熔點是1500攝氏度左右，也就是說，當(dāng)發(fā)動機工作時，一旦溫度達到熔點，發(fā)動機很多部件就會熔化掉！因此，如何讓發(fā)動機部件耐得了高溫，是一個極大的難題。

當(dāng)今大飛機普遍采用渦輪風(fēng)扇發(fā)動機作為其動力來源。如果說渦輪的重點是要解決耐高溫的問題，那么風(fēng)扇的問題重點是要解決離心力和重量的問題。適用于大飛機的航空發(fā)動機，其風(fēng)扇直徑在3米左右，比如美國GE為波音777研制的GE90的風(fēng)扇直徑達到了3.142米，葉片高度達1.22米，如此巨大的風(fēng)扇倘若采用質(zhì)量重的金屬材料，即使做成空心葉片，強大的離心力也可以瞬間撕裂風(fēng)扇。因此，如何讓大風(fēng)扇葉片變輕并耐得了離心力，就成為一個必須攻克的難題。

不管是熱端的渦輪、燃燒室也好，冷端的風(fēng)扇大葉片也好，其特殊的材料與制造工藝的研制都必須過關(guān)。另外，航空發(fā)動機內(nèi)部極為復(fù)雜精密，對制造裝配的要求是“零差錯”，如何提升制造裝配工藝水平也是一項難度極高的挑戰(zhàn)。正因為航空發(fā)動機極難制造，所以至今能夠生產(chǎn)的國家屈指可數(shù)。也正是認識到航空發(fā)動機的高技術(shù)含量及其高附加值，航空發(fā)達國家歷來將其作為高度壟斷、嚴密封鎖的高科技尖端技術(shù)，其核心技術(shù)嚴禁向國外轉(zhuǎn)讓，并且在西方國家之間也不例外。

總的來說，航空發(fā)動機是知識密集、技術(shù)密集 、資本密集產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)鏈很長，其發(fā)展不僅能夠促進本國科技進步，而且能都帶動大批相關(guān)產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，其智力、技術(shù)和經(jīng)濟的溢出效應(yīng)是難以估量的。據(jù)日本業(yè)界的一項研究，在單位重量創(chuàng)造的價值比這一數(shù)值上，船舶為1，轎車為9，計算機為300，支線飛機是800，而航空發(fā)動機高達1400，被稱為世界工業(yè)產(chǎn)品“王冠上的明珠”。

正是看到了研制大飛機航空發(fā)動機具有極高的難度，后發(fā)國家在短時間內(nèi)難以攻克。因此，中國在啟動大飛機項目之后，為了讓我們自己的大飛機C919盡快順利進入市場，先裝配進口成熟發(fā)動機就成為理性的選擇。美國GE與法國斯奈克瑪公司組成的合資公司——CFM國際公司研發(fā)的下一代發(fā)動機LEAP－X1C，最終得以獲選C919的唯一動力。2015年11月2日，C919大型客機首架機總裝下線，人們清楚地看到雙側(cè)機翼下掛的兩具CFM公司生產(chǎn)的LEAP-X1C渦扇發(fā)動機。

幾十年來，中國在“市場換技術(shù)”的過程中學(xué)習(xí)到的一個基本經(jīng)驗或者說教訓(xùn)就是，如果沒有自己的自主研發(fā)能力，你能獲得的技術(shù)永遠都只能是低檔貨、別人淘汰或即將淘汰的東西，你永遠只能跟著別人屁股后面跑。在飛機發(fā)動機的問題上中國人最終認識到，核心技術(shù)是市場“換”不來，但卻能被中國巨大的市場“養(yǎng)”起來。當(dāng)然，最開始“養(yǎng)”的是外國發(fā)動機——并且可能并不是最先進的。

或許是深深汲取了歷史的教訓(xùn)，航空工業(yè)業(yè)內(nèi)人士稱，航空發(fā)動機這顆“中國心”的研發(fā)戰(zhàn)略，可以用“兩步跟進”、“三步趕超”來描述：“兩步跟進”，就是C919大飛機先裝上外國發(fā)動機，盡快走向市場；然后，再裝中國自己研制的航空發(fā)動機，一先一后，彼此承接，不可分割。“三步趕超”，指的是中國航空發(fā)動機的自主研發(fā)進程可以比喻成三個境界，也就是從“填空補缺”到“望其項背”，最終確保和發(fā)達國家“并駕齊驅(qū)”。

作者為上海交通大學(xué)科學(xué)史與科學(xué)文化研究院副研究員。文章為作者獨立觀點，不代表主辦機構(gòu)立場。