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【文/觀察者網(wǎng)專欄作者 張誠信】

作為飛機的“心臟”，航空發(fā)動機的重要性不言而喻。但是，要研發(fā)一款航空發(fā)動機并實現(xiàn)批量服役絕非易事，必須確保其數(shù)萬個零部件在各類工況下尤其是在極端環(huán)境中穩(wěn)定、安全、高效地協(xié)同工作。這對跨學(xué)科技術(shù)融合、材料和制造工藝精度、系統(tǒng)集成與控制、測試和適航認證均提出了極為嚴苛的要求。

哪怕是航空制造技術(shù)領(lǐng)先世界的美國，研制一款航空發(fā)動機都免不了經(jīng)歷漫長周期——F135是F35隱身戰(zhàn)斗機的發(fā)動機。F135從立項（1996年）到交付第一臺量產(chǎn)型F135（2009年）歷經(jīng)13年，但早期的量產(chǎn)型F135依然出現(xiàn)較多故障，直到2015年之后，F(xiàn)135的狀態(tài)才逐漸穩(wěn)定下來。因此，航空發(fā)動機被譽為“工業(yè)皇冠上的明珠”。

長期以來，航空發(fā)動機幾乎是歐美的絕對優(yōu)勢項目。相比之下，連日本和韓國這樣的工業(yè)強國都缺乏先進航空發(fā)動機的生產(chǎn)能力，必須大批量進口軍用和民用航空發(fā)動機，印度、伊朗和東盟的相關(guān)技術(shù)儲備更是幾乎為零。那么，中國的航空發(fā)動機技術(shù)處于何種水平？我們可以從剛剛結(jié)束不久的九三閱兵中尋找答案。

空中護旗梯隊由直10武裝直升機、直19武裝直升機、直20通用直升機和直8L運輸直升機組成。其中，直10搭載“渦軸9”（又名“玉龍”）發(fā)動機，直20搭載“渦軸10”發(fā)動機，均屬于大功率渦輪軸發(fā)動機。大功率渦輪軸發(fā)動機通過提供連續(xù)的軸功率來驅(qū)動主旋翼和尾槳，以支持直升機的懸停和垂直起降。只有美國、英國、俄羅斯、法國和中國能自主研制大功率渦輪軸發(fā)動機，德國和加拿大需要借助國外技術(shù)授權(quán)才能生產(chǎn)。

圖1 “渦軸9”發(fā)動機 來源：“砥礪奮進的五年”大型成就展

預(yù)警指揮機梯隊的空警500A、空警600和特種機梯隊的運9系列特種機均搭載“渦槳6C”發(fā)動機。“渦槳6C”屬于大功率渦輪螺旋槳發(fā)動機，它通過螺旋槳的高速旋轉(zhuǎn)來攪動空氣，產(chǎn)生絕大部分推力，有助于預(yù)警機和特種機的短距離起降和中低空飛行，并降低燃油成本。能自主研制大功率渦輪螺旋槳發(fā)動機的國家只有美國、俄羅斯、英國、法國和中國。

圖2 搭載兩臺“渦槳6C”發(fā)動機的空警600 畫面來源：央視新聞

殲擊機梯隊的第五代戰(zhàn)斗機殲-20A和殲-20S搭載“渦扇10”系列發(fā)動機。“渦扇10”屬于小涵道比大推力渦輪風(fēng)扇發(fā)動機，它把大部分發(fā)動機內(nèi)部的空氣吸入燃燒室，充分燃燒后高速噴射出，使戰(zhàn)斗機在短時間內(nèi)獲得巨大推力，實現(xiàn)高速飛行和高機動性。只有美國、中國和俄羅斯能自主研制先進小涵道比大推力渦輪風(fēng)扇發(fā)動機，英國和法國只能生產(chǎn)先進中等推力型號發(fā)動機。

值得注意的是，殲-20的早期量產(chǎn)型號搭載俄制AL31F發(fā)動機，之后逐步換裝國產(chǎn)“渦扇10”系列發(fā)動機。2021年珠海航展，搭載升級版本“渦扇10”的殲-20公開亮相，中國最先進戰(zhàn)斗機的動力系統(tǒng)實現(xiàn)國產(chǎn)化。

圖3 殲-20已安裝升級版的國產(chǎn)“渦扇10”發(fā)動機 圖片來源：中航工業(yè)

運輸機梯隊由運-20A戰(zhàn)略運輸機和它的升級版本運-20B組成，兩種型號一同受閱，直觀展現(xiàn)了中國大涵道比大推力渦扇發(fā)動機的技術(shù)突破。此類發(fā)動機通過更大的外涵道，在為戰(zhàn)略運輸機提供巨大推力的同時，實現(xiàn)低油耗，有利于高效巡航。

運-20A搭載俄制D30-KP2發(fā)動機或仿制版本的“渦扇18”，其最大推力和燃油效率均不滿足運-20的設(shè)計指標，只有自主研制的“渦扇20”才能實現(xiàn)運-20的終極性能。

圖4 參與閱兵的運-20B安裝四臺國產(chǎn)“渦扇20”發(fā)動機，形似“大酒桶” 畫面來源：央視軍事

“渦扇20”經(jīng)歷了漫長的試驗試飛階段，2025年的“九三閱兵”是“渦扇20”的首次公開亮相，讓中國成為繼美國、俄羅斯和英國之后第四個能自主研制大涵道比大推力渦扇航空發(fā)動機的國家。

和前幾款發(fā)動機相比，“渦扇20”最晚公開亮相，但它絕不容小視——大涵道比大推力渦扇發(fā)動機同樣適用于大型商業(yè)客機，“渦扇20”的成功，標志著中國填補了先進航空發(fā)動機整機研制領(lǐng)域的最后一塊空白，距離大型商業(yè)客機發(fā)動機僅一步之遙。中國工程院院士張彥仲已證實，為國產(chǎn)干線客機C919配備的“長江1000A”發(fā)動機的研制工作進展順利。

渦輪螺旋槳、渦輪軸和渦輪風(fēng)扇涵蓋了先進航空發(fā)動機的所有大類。因此，中國已成為亞洲唯一能自主研制所有大類的先進航空發(fā)動機的國家，而中國的航空發(fā)動機技術(shù)在世界范圍內(nèi)也名列前茅。由于閱兵裝備全部為現(xiàn)役裝備，這說明以上國產(chǎn)發(fā)動機已經(jīng)全部投入使用，更加凸顯了技術(shù)的成熟，同時也意味著，在中國的引領(lǐng)下，亞洲不再是航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)的低地，而是悄然改變了航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)的世界格局，正在崛起為與美國和歐洲并列的“第三極”。

當(dāng)然，必須看到中國依然與一些歐美航發(fā)強國存在差距。雖然中國的軍用航空發(fā)動機在推力、推重比等指標上正在接近歐美的主流產(chǎn)品（例如渦扇10系列發(fā)動機的最大加力推力和推重比已接近美國同類產(chǎn)品F119），但在翻修壽命上落后較多[   注：部分發(fā)動機指標數(shù)據(jù)為估算]，意味著需要花費更長時間進行維修，從而影響使用效率。

而在民用航空發(fā)動機領(lǐng)域，中國與歐美差距更大。畢竟，美國通用和法國賽峰聯(lián)合研制的CFM系列（如CFM56和LEAP）、美國普惠研制的PW系列（如PW1000G和PW4000）和英國羅爾斯羅伊斯研制的Trent系列（如Trent 900和Trent 1000）等商業(yè)客機發(fā)動機早已飛遍全球，占據(jù)全球市場的80%以上，而中國的同類產(chǎn)品仍在試驗當(dāng)中，仍需數(shù)年才能投入商業(yè)運營。

圖5 波音777客機搭載PW4000發(fā)動機

此外，在投入運營之前，一款航空發(fā)動機尤其是民用航空發(fā)動機必須進行適航認證，也就是由國內(nèi)外的航空管理部門全面評估發(fā)動機，驗證其性能是否符合安全和環(huán)保標準，最后對符合標準的產(chǎn)品頒發(fā)適航證，而適航證就是市場的準入許可證。

上述流程同樣建立在歐美主導(dǎo)的標準體系之上，包括中國在內(nèi)的大多數(shù)國家的發(fā)動機適航認證，都借鑒或直接采用美國聯(lián)邦航空管理局的《聯(lián)邦航空法規(guī)》第33部分（FAR PART 33）或歐盟航空安全局的《發(fā)動機認證規(guī)范》（Certification Specifications for Engines, CS-E）。如何在吃透歐美標準體系的基礎(chǔ)上，逐步總結(jié)出自己的發(fā)動機適航認證經(jīng)驗，并建立更多由中國主導(dǎo)的發(fā)動機適航認證標準，依然任重道遠。

但是，中國至少已經(jīng)建立起完整的航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)體系，這是追趕的基礎(chǔ)與前提。有了中國的完整產(chǎn)業(yè)體系，亞洲在世界航空工業(yè)的擂臺上才能獲得更大的話語權(quán)。

假以時日，當(dāng)中國成為世界航空發(fā)動機產(chǎn)業(yè)的中心，亞洲各國的配套產(chǎn)業(yè)將圍繞中國延展出新的產(chǎn)業(yè)鏈和價值鏈，確立新的比較優(yōu)勢，從根本上提升亞洲在歐美主導(dǎo)的高端制造領(lǐng)域的分工地位。如果各方都能擯棄地緣政治偏見，通力合作，以亞洲的人口、市場和產(chǎn)業(yè)體系，其重塑世界產(chǎn)業(yè)格局的潛力將是無窮的。

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