高性能航空發動機到底有多難造

航空發動機由於研製難度高、技術含量高、產業回報高的特點，被譽為現代工業「皇冠上的明珠」。
目前全世界能獨立製造且技術成熟的發航空發動機的只有4個國家：美國、俄羅斯、英國、法國四個國家，美國以通用和普惠為代表，英國以羅羅公司為主，俄羅斯聯合發動機製造公司以及法國塞峰公司。

航空發動機，也就是現代噴氣式發動機，主要包括渦輪風扇發動機、渦輪噴氣發動機、渦輪軸發動機等，其主要的結構部件有進氣道、壓氣機、燃燒室、渦輪以及尾噴管等。那麼航空發動機到底難在哪？

一、構成極其複雜，而且精密度要求極高

說它複雜，是因為航空發動機的工作原理涉及到科學技術和工程技術幾乎所有的專業領域；而說它精密，是因為發動機整體狹小，工作環境苛刻，要求在有限的空間裡，裝下上萬個零部件，實現複雜的功能。而這其中最重要的結構是壓氣機、燃燒室和渦輪，這三個結構部件組成了發動機的核心機。噴氣式發動機主要的功率輸出流程都是在核心機中實現。一臺航空發動機從紙面的設計數據到最終裝機服役需要一個漫長的研製過程。
一臺CFM-56發動機航空發動機的風扇直徑僅為1.55米，長度為2.5米，如此小的空間內要產生86千牛的推力，可想而知其加工工藝有多麼複雜。
從小的方面看，以目前主流單晶渦輪葉片為例，精鑄工藝要求是0.1毫米的誤差，這樣才能保證每個葉片都可以正常工作。

二、進入門檻極高
航空發動機的研發製造不僅本身的設計製造門檻都極高，而且對基礎工業、材料學要求也不一般。 首先，一臺先進的航空發動機包括上萬個零件，需要高技術水平的加工生產線、高成熟度的工藝材料體系，以及嫻熟的工人進行精密地裝配。基礎工業及零配件加工純粹靠積累，不是想提升立馬就能提升的，需要一代又一代的疊加，需要各個領域的齊頭並進。

三、對航發製造材料要求極高

高性能航空發動機對材料學水平和能研發力要求極高。發動機要能耐高溫、保證足夠長的壽命、能高負荷運行、能耐腐蝕、同時又保證重要比較輕就得靠金屬材料學。提升材料研發水平和能力，不僅需要冶金技術，還需要經驗的積累，投入大量的人力、物力、資金，進行大量的實驗測定。

比如在發動機的轉速，一分鐘甚至能夠高達數萬次，如何能保證它的長壽命，這給材料的耐熱和散熱提出了更高要求。普通材料如果不輔佐以精細的冷卻技術的話頃刻之間就會灰飛煙滅，我們最好的高溫合金工作溫度也只有1100度左右。我們要在航髮結構中設置非常複雜的冷卻系統，像迷宮一樣的冷卻通道，要加工出數以萬計的微細的冷卻小孔。有這些都給我們設計製造和試驗帶來極大的挑戰。，以經典的CFM-56發動機為例，包括低壓壓氣機、九級高壓壓氣機、一級高壓渦輪和四級低壓渦輪，中間還有一個環形燃燒室。但是就是這些結構，工作的溫度、壓力環境不一樣，就說明其使用的材料是不同的。以渦輪葉片為例，工作環境上千攝氏度，一分鐘數萬轉，使用多種金屬混合製造，而且比例也各不相同。

四、研發周期長、研製經費多

航空發動機的研製覆蓋空氣動力學、燃燒學、結構力學等多個學科，研製周期和產業鏈長，其間還要解決：油耗、推重比、組合動力、組合材質、成本等一系列難題，解決設計與加工、材料的匹配問題及無數的試驗，沒有10幾年的時間，難以設計成型。
還有一個核心問題就是，航空發動機不只是設計出來的，也是試驗和試飛出來的。按照目前全世界對航空發動機研製的基礎理論和基本方法掌握的程度來說，沒有哪一個國家可以只憑設計和計算就可以精準預測結果是什麼樣。
全新研製一型航空發動機的時間，會遠大於研製一型同時期的飛行器。沒有很強的經濟實力、科技實力和綜合國力，不可能支撐航空發動機的研製。

飛機是工業上的皇冠，航空發動機就是工業皇冠上的明珠，是一國綜合實力和頂尖技術的象徵。