中國航空發動機一線曙光：粉末渦輪盤獲重大突破

飛機的研製周期一般是10~15年，發動機則是15~30年，這使得航空發動機的發展一直追不上飛機前進的「腳步」，而國家又急於將飛機投入使用，於是只能購買國外的發動機。

最近我國在航空發動機粉末渦輪盤擠壓技術方面取得了重大突破，雖離產業化還有一段差距，但足以讓我們看到航空發動機國產化的一線曙光。

■記者原詩萌

讓國產發動機與大飛機一起「翱翔」在藍天之上，是幾代航空人的夢想。如今，我們離這個目標又近了一步。

據中國兵器工業集團網站近日報道，我國在航空發動機粉末渦輪盤擠壓技術方面取得了重大突破，填補了我國航空事業的一項空白。

「這意味著我國在航空發動機的材料和加工製造方面取得了新的進展。雖然距離民用航空發動機的國產化還有一段距離，但我相信，隨著時間、資金和人力的投入，未來會有更大的突破。」北京航空航天大學經濟管理學院教授魏法傑對《中國科學報》記者說。

新的突破

渦輪盤是航空發動機的核心部件，其製造難度很高，被稱為航空發動機的「皇冠」。

據了解，以前渦輪盤的製造採用的是鑄錠—鍛造技術，但隨著航空發動機的發展，高溫合金材料的使用越來越廣泛，如果用傳統的鍛造技術，一方面加工比較困難；另一方面，由於高溫合金成分比較複雜，鑄錠—鍛造方式會造成偏析，無法保證材料的可靠性。

因此，將高溫合金生成粉末，再通過熱等靜壓、擠壓、超塑性等溫鍛造等加工製造成渦輪盤的方法——粉末渦輪盤材料技術，成為航空發動機領域的主流選擇，而我國最近所取得的突破正是這方面。

「航空發動機粉末渦輪盤材料擠壓技術對於發動機製造非常關鍵，掌握該項技術的國家尚在少數，該項技術的突破對於我國發動機製造是極大的利好消息。」中投顧問機械行業研究員李文倩對《中國科學報》記者說。

李文倩同時指出，突破此項技術也有必然性，是對我國航空工業發展的肯定，也是前期大量資金、人力投入的結果。

前瞻產業研究院行業研究員嚴超波也認為該項技術突破具有重要意義。「這說明中國在航空材料高精密加工領域已經邁出了非常重要的一步，中國的先進國產航空發動機正由探索階段走向研製階段。」嚴超波對《中國科學報》記者說。

仍面臨挑戰

雖然我國在航空發動機的材料方面取得了上述突破，不過距離真正實現「民用」航空發動機的國產化，仍然有很長的路要走。

嚴超波告訴《中國科學報》記者，在材料方面，中國在高溫合金材料、鈦合金材料、複合材料的高精密生產和加工方面仍有一段路要走，發動機渦扇高精密成型技術也難以滿足先進發動機的需求。此外，在發動機整體設計方面，中國需要進一步優化。而在製造方面，中國航空發動機缺少質量控制方法，量產發動機的質量仍難以保證。

魏法傑告訴記者，造成我國發動機落後現狀的原因主要有兩方面。一方面是體制機制問題。在過去，我國將航空發動機的發展和飛機綁定在一起，飛機型號若不立項，發動機也不能立項。然而，飛機的研製周期是10~15年，發動機則是15~30年，這使得航空發動機的發展一直追不上飛機前進的「腳步」，而國家又急於將飛機投入使用，於是只能購買國外的發動機。

另一方面是資金投入問題。魏法傑表示，由於航空發動機的結構非常複雜，只靠理論計算遠遠不夠，還需要進行大量實物試驗。在國外，一台發動機設計出來后，往往運行上千台樣機進行測試，以確保其性能的穩定和可靠。而國內投資較大的發動機，也只有幾十台進行運行測試，與國外的差距顯而易見。

不過，我國航空發動機即將迎來改變落後現狀的好機會。據記者了解，航空發動機重大科技專項目前正在國務院審批，該專項預計投入至少千億元資金，主要用於支持國產航空發動機相關領域的自主研發。

「預計專項啟動是一系列重量級技術突破的序曲。」李文倩對《中國科學報》記者說。

多重意義

實現航空發動機的國產化，不僅意味著我國在技術上不再依賴於人，在經濟方面也具有多重的意義。

據光大證券統計，預計到2020年，中國將購買2000架大飛機，需要6000台發動機，將產生300多億美元的市場需求。到2026年，我國飛機需求總量接近3000架，有望帶動航空發動機市場需求量達6500台，市場規模約為650億美元。

李文倩表示，航空發動機重大專項的獲批，將成為發動機市場的「強心針」，相關發動機製造企業在實體製造市場會獲得較大飛躍，在資本市場也會備受追捧。「發動機市場會成為我國宏觀經濟的有力帶動者。」

此外，發展航空發動機對於我國戰略性新興產業也有重要的引領和帶動作用。魏法傑表示，航空發動機的技術突破會帶動一系列產業的發展。比如，航空發動機需要高溫合金等先進材料，因此會帶動原材料產業的發展。航空發動機加工難度較大，且需要高精度的加工設備，因此會促進我國製造業的升級及高端裝備製造業的發展。