无动力，难远航

打开文本图片集

放眼全球，从一百多年前古老的内燃机上天，到活塞式发动机统治天空，再到喷气式航空发动机的出现，以及后来的涡扇、涡桨、冲压和脉冲爆震发动机的登场，航空发动机产业在经历了历史性变革的同时，也几乎试遍了现有技术条件下的各种热力学循环方式。

中国航空发动机产业是从新中国成立之后在一张白纸上发展起来的，从最初的修理、仿制、改进改型到如今可以独立设计制造高性能航空发动机，70年来，中国航空发动机产业走过了一条十分艰难的发展之路。

從仿制开始起步

新中国成立之初，百废待兴，对于需要投入大量资金的航空发动机产业来说，可想而知产业发展的起步是多么艰难。

涡喷5发动机是新中国成立后研制的第一款涡喷发动机，尽管这款发动机是苏联BK-1发动机的仿制品，但是对于当时工业基础十分薄弱的中国来说，研制这样一款发动机也绝非易事。

涡喷5是一种离心式、单转子发动机，最大推力25.5kN，当时主要是为了装配国产歼5战斗机。由原沈阳航空发动机修理厂改建而成的沈阳航空发动机厂是这款发动机的承制单位。

涡喷5发动机大量使用了高强度材料和耐高温合金，加上喷管加工工艺要求精度高、叶片型面复杂、加力燃烧室薄壁焊接等多项先进技术，对我国当时的制造能力是一个严峻的考验。在多方的共同努力下，涡喷5发动机在1956年6月通过鉴定，开始投入批量生产，比原计划提前了近一年。涡喷5发动机的研制成功，标志着中国航空发动机产业正式进入喷气时代。

在完成了涡喷5发动机的研制之后，我国开始了自行研制喷气式发动机的尝试，喷发1A发动机可以算是最早的一次尝试。

当时，对于这款发动机的研制思路很明确，就是参照涡喷5发动机的研制经验，试制一种推力为15.7kN的小推力发动机，并希望借此积累经验、培养技术人员。

1957年7月，喷发1A发动机研制正式开始，不到半年时间，就完成了第一台发动机的装配。经过20多个小时的试车考核后，其性能基本达到了设计要求。1958年7月，喷发1A发动机装在歼教1飞机上进行了升空试飞，获得了圆满成功。后来由于种种原因，这款发动机未能实现批产，但它却是我国向自行研制喷气式发动机迈出的重要一步。

20世纪50年代末，我国根据苏联提供的PII-9B型发动机技术资料，制造了一款名为涡喷6的发动机。与涡喷5发动机相比，涡喷6在性能上有了很大提高，由亚音速发展到了超音速，压气机的结构也从离心式发展为轴流式。美中不足的是，这款发动机存在一些较为明显的缺陷。其中，最突出的问题是维修间隔过短，只有100小时。

1965年，在采取了40多项技术改进措施后，涡喷6的维修间隔增加到了200小时。但我们在改进设计时，对发动机的涡轮盘、火焰筒等技术问题并没有真正吃透，涡喷6在使用过程中出现了重大质量问题，发生了多起重大事故。

1970年，沈阳航空发动机厂对第一次延寿后所出现的一系列问题再次进行技术攻关，通过采用合气膜气焰筒、浮动式防热屏等20多项技术，基本上解决了涡喷6在使用中出现的各种问题。

在此之后，我国又先后进行了涡喷7发动机和涡喷8发动机的研制。其中，涡喷7的研制使我国航空发动机实现了从单转子向双转子的跨越，在一定程度上缩短了与世界先进水平的差距，为日后我国发动机的改进改型及自行研制新型航空发动机奠定了基础。值得一提的是，借助涡喷7甲发动机项目，我国第一次走完了从设计、试制、零部件加工及整机地面调试、高空模拟试验到最后试飞定型的全过程。

自主研制的探索

仿制苏式发动机在我国航空发动机产业发展之初有助于人才队伍建设和经验积累，但是对于一个大国来说，不可能永远走仿制的道路，因此，如何实现独立设计和生产成为我国航空发动机产业发展不得不面对的问题。在积累了一定的经验之后，我国开始了自主研制发动机的探索。

“昆仑”发动机就是在这一背景下开始研制的。它是我国第一款完全自行设计、研制的涡喷发动机，所使用的技术、材料、工艺等完全来自于国内企业。20世纪80年代，“昆仑”发动机开始研制。由于要从过去的苏式标准向更为主流的欧美标准转型，“昆仑”发动机的研制耗时长达18年之久。但是，借助这一项目，我国航空发动机产业实现了生产体系和行业标准的重大转变，不仅提高了研制能力与水平，还解决了我国航空发动机产业长期以来存在的可靠性低、可维护性差、使用寿命短等缺陷。

“昆仑”发动机为双转子带加力式涡喷发动机，采用了带气动变化喷嘴的环形燃烧、复合气冷定向凝固无余量精铸涡轮叶片、数字式防喘控制系统及气膜冷却等多种先进技术，在技术性能上达到了20世纪80年代中期世界先进水平。

在这一时期，我国航空发动机产业也曾与西方国家有过合作，其中最具历史意义的莫过于涡扇9发动机，也就是后来更多人熟知的“秦岭”发动机。

1972年，我国有关部门开始与英国罗罗公司探讨引进“斯贝”MK511型民用涡扇发动机的可能性，并考虑引进后再在其基础上发展自己的涡扇发动机。1974年，双方进入实质性谈判阶段，出人意料的是，英方主动提出可以直接向我国提供“斯贝”MK511型的军用型“斯贝”MK202型发动机的生产许可证。1975年12月13日，中英双方签订了“斯贝”MK202型发动机引进合同。

“斯贝”MK202引进后，由西安航空发动机厂负责试制生产，即后来的涡扇9发动机。西安航空发动机厂从1976年开始涡扇9发动机的全面研制工作，先后攻克了76项关键技术。其中，与航空工艺研究所合作研究的钛合金热成型技术使涡扇9的工艺比“斯贝”MK202发动机所规定的工艺更为先进，充分体现出中国人的聪明才智。

1979年10月，两批4台涡扇9发动机装配完成。同年12月，中英双方共同完成了150小时的持久试车考核。1980年2～5月，又在英国进行了长达3个月的高空模拟试车、零下40度条件下的起动试车及五大部件循环疲劳强度试验，结果全部符合技术要求。至此，涡扇9发动机的研制工作获得了圆满成功。

20世纪90年代初期，西安航空发动机厂开始进行涡扇9的国产化工作，标志着这一型号进入了一个全新的阶段。经过五年的努力，1995年11月，部分国产化的涡扇9发动机顺利完成了150小时试车，性能完全符合技术要求。但此时涡扇9的国产化率只达到了70%左右，仍有一部分设备不能生产。

1999年下半年，涡扇9发动机全面国产化工作启动，西安航空发动机集团先后攻克了精铸（锻）无余空心量叶片、数字式电子控制系统等一系列技术难关，为涡扇9发动机的全面国产化扫清了障碍。总装人员仅用了20天时间就按要求完成了总装任务，在成功进行了两次冷运转后，于2000年12月一次点火成功。随后的一系列试验表明，发动机的各项性能及技术指标均达到试车验收标准。

国产化的涡扇9发动机被重新命名为“秦岭”。2002年6月1日上午，凝聚着航空人无数心血和汗水的“秦岭”发动机首飞成功。经过几十个架次的科目飞行，2003年7月，“秦岭”发动机国产化工程在西安通过技术鉴定。

此后，我国对航空发动机的探索尽管从未中断，继“秦岭”发动机之后，“太行”发动机成功问世，但由于缺乏项目的支持，尤其是大型商用飞机项目的支持，我国商用发动机产业的发展与民用航空运输业相比明显失衡。这一状态直到我国启动多个商用飞机项目后，才逐渐得到改善。

新时代新启航

进入21世纪，随着ARJ21新支线飞机和C919大型客机项目先后启动，行业内外对于加快商用飞机发动机研发的呼声日益高涨。

2016年8月，中国航空发动机集团在北京挂牌成立。业界认为，此举将从根本上改变我国民用航空发动机的研制模式。未来，我国民用航空发动机的发展将摆脱对飞机型号的依赖，发动机项目正式脱离飞机的母体，开始寻求独立发展的道路。

实际上，这种发展模式是符合国际惯例的。当今世界顶级航空发动机制造企业无一不是独立于飞机制造商而存在的，它们生产的每一个系列不同代差的产品通常会被适配于多款民用或军用飞机，在产品研发规划上也有自己既定的目标和步骤。因此，将航空发动机独立于整机制造之外，对于发动机制造商而言，能够有更大的灵活性，并使研发效率最大化。

在中国航空发动机集团成立后不久，国家制造强国建设战略咨询委员会编制出台了《中国制造2025》重点领域技术路线图，对国产航空发动机发展制定了详细的时间表。

根據规划，2020年长江1000A发动机将完成型号研制，2025年投入商业运营。此外，1000kgf级涡扇、1000kW级涡轴发动机完成论证和型号研制，活塞发动机实现产业化。

从目前的进展来看，随着体制机制改革逐步到位，近两年我国商用航空发动机项目的进展也在逐步提速。其中，AES100发动机的研制按照适航要求，以5～6吨级民用直升机动力需求为牵引，采用高效率、长寿命、高可靠性、大功率储备及良好可发展性的技术路线，开展具备国际竞争力的先进民用涡轴发动机研制。首台发动机的试制和试验工作将在2018年完成，2024年左右完成适航取证。

另一款AEP500发动机则对标国外先进涡桨发动机的技术指标，开展零部件、系统和整机的关键技术研究及集成验证。该项目将大幅提升我国在大功率涡桨发动机方面的研发能力，满足未来国内市场商用先进涡桨支线客机、中型货运飞机等平台对动力装置的需求。按计划，AEP500发动机将在2020年完成首台验证机试制和试验，2028年完成适航取证。

对于国人更为期待的“长江”系列发动机，研制方中国航发也有了系列化发展的计划。“长江”系列发动机将有三个子型号，分别是160座窄体客机发动机“长江”1000，未来可装配C919大型客机；280座宽体发动机“长江”2000，未来可装配CR929中俄远程宽体客机；110～130座的新支线飞机发动机“长江”500，未来可装配ARJ21新支线客机的改进型。三个型号在技术上一脉相承，其技术路线是以“长江”1000发动机的核心机为基础，采用国际通用的通过相似放大和局部优化发展出“长江”2000的核心机，再匹配低压部件并嵌入经过验证的新技术后形成“长江”2000发动机。同样，未来也将通过相似的技术路径发展用于支线客机的“长江”500发动机。

2018年，首台“长江”1000发动机在上海完成了点火试验，全部核心机验证试验累计试车46次，初步验证了核心机各部件及相关系统的性能和匹配性，同时也验证了压气机分块预估、燃烧室点火预测、涡轮工作状态分析和国内首次开发的“骨架特性”性能仿真模型等技术，有效补充和丰富了核心机的研制体系。在试验中，“长江”1000AX发动机核心机实现了100%稳定运转。未来，中国航发计划生产24台“长江”1000AX发动机用于适航取证。

“长江”2000发动机的起飞推力达到347kN，除了具有与“长江”1000基本相似的技术特征之外，这款发动机还嵌入了新一代核心部件关键设计和工艺技术，力争油耗低于现役同类型发动机。中国航发透露，目前“长江”2000发动机正在进行关键技术攻关和技术验证。“长江”500发动机已经完成了概念方案设计，未来将根据ARJ21新支线飞机的改型计划而适时启动。

可以预见，“长江”系列发动机的发展之路一定是艰难曲折的，一定会遇到许多意想不到的困难。无论是从软件还是硬件的角度来看，国产发动机的研制还有很多基础技术功课需要一点点地补上，而这些也是中国民用航空工业在发展过程中必须补修的“学分”。

推荐访问:远航 动力