國(guó)產(chǎn)航空“心臟”要升級(jí)

孫愛(ài)民

自主研發(fā)是一條漫長(zhǎng)而艱險(xiǎn)的路，雖然中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了從第二代向第三代的跨越，可民用發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎還是空白。中央擬成立的這個(gè)專為研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)的企業(yè)也許會(huì)帶來(lái)新變化

2016年4月12日，成都航宇超合金技術(shù)有限公司（下稱成都航宇），向外界展示其研發(fā)的高溫合金產(chǎn)品、多款航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片和燃?xì)廨啓C(jī)葉片，這項(xiàng)成果被視為中國(guó)航空工業(yè)的一項(xiàng)突破。高溫合金材料、單晶渦輪葉片，是制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)的關(guān)鍵材料。

去年11月，當(dāng)中國(guó)自主研制的C919大型客機(jī)首架機(jī)正式下線時(shí)，輿論“歡呼雀躍”，但隨之而來(lái)的討論卻發(fā)生逆轉(zhuǎn)，因?yàn)镃919零部件的國(guó)產(chǎn)化率約不足50%。航空發(fā)動(dòng)機(jī)，正是中國(guó)航空界的痛點(diǎn)。

繼英國(guó)、法國(guó)、美國(guó)、俄羅斯之后，中國(guó)因幾款自主研發(fā)的軍用發(fā)動(dòng)機(jī)，成為第五個(gè)能夠自主研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)家。但國(guó)產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)與航空發(fā)達(dá)國(guó)家相差較大，即使與烏克蘭相比也差十年以上。

中國(guó)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)實(shí)現(xiàn)了從第二代向第三代、從渦噴向渦扇的跨越，從中等推力向大推力邁進(jìn)，不過(guò)，軍用發(fā)動(dòng)機(jī)種類不全，民用發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎仍是空白。

過(guò)度依賴進(jìn)口與仿制

“在中國(guó)工作十幾年，我非常困惑，中國(guó)為什么沒(méi)有自己的民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)？”年近80歲的薛國(guó)航接受《財(cái)經(jīng)》記者采訪時(shí)說(shuō)。

出生并成長(zhǎng)于美國(guó)的薛國(guó)航，在航空界打拼逾60年，曾擔(dān)任美國(guó)阿波羅登月計(jì)劃太空船動(dòng)態(tài)分析工程師，在美國(guó)擁有自己的飛機(jī)制造公司。十多年前，薛國(guó)航為打開(kāi)中國(guó)通用航空市場(chǎng)（從事公共航空運(yùn)輸以外的民用航空活動(dòng)），在廣東珠海成立珠海雁洲飛機(jī)制造公司（下稱雁洲公司）。

雁洲公司現(xiàn)上馬了兩條飛機(jī)生產(chǎn)線，擁有年產(chǎn)300架通用航空飛機(jī)的生產(chǎn)能力，但其所用的發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)口自?shī)W地利。

進(jìn)口發(fā)動(dòng)機(jī)價(jià)格昂貴，“發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)口成本約占整機(jī)成本的三分之一”，薛國(guó)航表示，技術(shù)不能總是受制于人。去年，他決定公司斥資千萬(wàn)美元，組建自己的發(fā)動(dòng)機(jī)研制團(tuán)隊(duì)。

發(fā)達(dá)國(guó)家歷來(lái)嚴(yán)禁向國(guó)外轉(zhuǎn)讓航空發(fā)動(dòng)機(jī)核心技術(shù)，西方國(guó)家之間也不例外。中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)起步于薄弱的工業(yè)基礎(chǔ)，建國(guó)初期，為滿足部隊(duì)裝備的急需，采用的是引進(jìn)生產(chǎn)和測(cè)繪仿制國(guó)外產(chǎn)品。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是綜合性高技術(shù)，特別是高壓、高溫、高速、旋轉(zhuǎn)和化學(xué)反應(yīng)交織在一起，涉及多領(lǐng)域，且許多基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題需要解決。

仿制與合作的道路無(wú)法抵達(dá)核心技術(shù)的終點(diǎn)站。航空發(fā)動(dòng)機(jī)先進(jìn)與否，主要從性能指標(biāo)與可靠性兩方面綜合評(píng)價(jià)。北京航空航天大學(xué)航空科學(xué)與工程學(xué)院飛機(jī)系主任黃俊分析，在仿制基礎(chǔ)上研發(fā)的發(fā)動(dòng)機(jī)，性能方面國(guó)內(nèi)有的甚至高于發(fā)達(dá)國(guó)家，但可靠性方面做得不足，“性能不好最多使飛機(jī)功率不高或者油耗過(guò)高，可靠性卻直接與生命相關(guān)”。

就飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)而言，民用機(jī)型與軍用機(jī)型的發(fā)動(dòng)機(jī)在技術(shù)上并沒(méi)有太大區(qū)別，只是民用航空發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)精密度、穩(wěn)定性的要求比軍用發(fā)動(dòng)機(jī)高。

60多年來(lái)，中國(guó)都是以軍用發(fā)動(dòng)機(jī)為主。在維護(hù)修理、測(cè)繪仿制、改進(jìn)改型等方面，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)了幾十個(gè)型號(hào)、近10萬(wàn)臺(tái)各型發(fā)動(dòng)機(jī)。但長(zhǎng)期的測(cè)繪仿制思維，過(guò)度依賴國(guó)外產(chǎn)品與技術(shù)使發(fā)動(dòng)機(jī)創(chuàng)新動(dòng)力大打折扣?！霸瓌?chuàng)技術(shù)太少，與世界水平存在較大差距?！敝锌圃涸菏俊⒐こ虩嵛锢韺＜倚旖ㄖ斜硎?。

目前，國(guó)產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)基本是在陳舊型號(hào)的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)，甚至是在40年前設(shè)計(jì)的發(fā)動(dòng)機(jī)上進(jìn)行提高功率、降低油耗等性能方面的改進(jìn)。原因是，專利引進(jìn)或測(cè)繪仿制的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)過(guò)多，延續(xù)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)；且在仿制過(guò)程中，沒(méi)有安排足夠的經(jīng)費(fèi)和精力去消化吸收，使許多關(guān)鍵技術(shù)并沒(méi)有吃透，對(duì)促進(jìn)自主研發(fā)的作用有限。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展起源于歐洲，上世紀(jì)40年代，美、前蘇聯(lián)兩國(guó)開(kāi)啟了渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的研制，最初也是購(gòu)買英國(guó)產(chǎn)品仿制，但兩國(guó)只仿制了一輪，便很快轉(zhuǎn)向自主研制的發(fā)展道路。

國(guó)外研發(fā)奉行的是“動(dòng)力先行”。所謂動(dòng)力先行，主要是指發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)預(yù)研、材料工藝技術(shù)、基礎(chǔ)設(shè)備條件建設(shè)要先行，還要提前進(jìn)行核心機(jī)與驗(yàn)證機(jī)的綜合技術(shù)驗(yàn)證。

在“動(dòng)力先行”原則的指導(dǎo)下，飛機(jī)設(shè)計(jì)與發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)往往是分開(kāi)進(jìn)行。

然而，在國(guó)內(nèi)，長(zhǎng)期以來(lái)，這兩項(xiàng)工作都是由中國(guó)航空工業(yè)集團(tuán)公司同時(shí)開(kāi)展，而且發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)是跟隨飛機(jī)型號(hào)的，即要研制一款飛機(jī)，才會(huì)去研發(fā)一款配套的發(fā)動(dòng)機(jī)。這導(dǎo)致如果飛機(jī)項(xiàng)目下馬，發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)也得下馬，或者如果與國(guó)外談成合作項(xiàng)目，在研的發(fā)動(dòng)機(jī)研究項(xiàng)目也將被中止，前期的研發(fā)投入付諸東流，積累的研發(fā)成果也很難適用于下一個(gè)型號(hào)。

一位航空發(fā)動(dòng)機(jī)業(yè)內(nèi)專家介紹，國(guó)內(nèi)在研發(fā)設(shè)計(jì)“殲十”時(shí)，飛機(jī)早于發(fā)動(dòng)機(jī)先設(shè)計(jì)出來(lái)，發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)項(xiàng)目一度被叫停，后來(lái)前蘇聯(lián)解體，“殲十”用上了俄羅斯的發(fā)動(dòng)機(jī)，上述項(xiàng)目的支持便被中斷。

“運(yùn)十”的研制也碰到同樣的狀況。當(dāng)時(shí)中美關(guān)系緩和后實(shí)現(xiàn)了發(fā)動(dòng)機(jī)的交易，專為“運(yùn)十”配套的發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)項(xiàng)目被中止。

黃俊告訴《財(cái)經(jīng)》記者，“直十”剛開(kāi)始研制時(shí)，中國(guó)與美國(guó)普惠公司達(dá)成購(gòu)買協(xié)議，美方發(fā)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)將用于武裝直升機(jī)后便停止交易，后來(lái)通過(guò)與烏克蘭技術(shù)合作才成功生產(chǎn)?！皣?guó)內(nèi)發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)生產(chǎn)過(guò)度依賴國(guó)外合作與技術(shù)，假如不能買或者買不來(lái)的話，中國(guó)的自主研發(fā)可能更強(qiáng)?！?/p>

自主研發(fā)是一條漫長(zhǎng)而艱險(xiǎn)的路：美國(guó)從粉末冶金渦輪盤技術(shù)開(kāi)發(fā)到大量應(yīng)用一共用了12年；國(guó)外二代戰(zhàn)機(jī)研制周期為5年-7年，發(fā)動(dòng)機(jī)為7年-8年；三代戰(zhàn)機(jī)研制周期為6年-10年，發(fā)動(dòng)機(jī)為10年-15年；四代戰(zhàn)機(jī)研制周期為10年，發(fā)動(dòng)機(jī)的研制周期長(zhǎng)達(dá)15年-18年，甚至更長(zhǎng)。

可是，在國(guó)內(nèi)非但未能潛心做長(zhǎng)期專注研發(fā)，還讓許多引進(jìn)項(xiàng)目擠掉或者削弱了自主研制工作，占用大量的人力、物力和資金。

發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)與制造需要經(jīng)驗(yàn)與時(shí)間的沉淀，進(jìn)口、仿制代替不了技術(shù)的積累?！盀蹩颂m的直升機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)就是繼承了前蘇聯(lián)的遺產(chǎn)，才能在歐盟、美國(guó)與俄羅斯之外開(kāi)辟自己的市場(chǎng)。”國(guó)內(nèi)一位著名的航空發(fā)動(dòng)機(jī)專家對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者分析。

材料終于有了突破

發(fā)動(dòng)機(jī)的核心部件是空氣壓縮機(jī)、燃燒室與渦輪?？諝鈮嚎s機(jī)在低溫環(huán)境下工作，燃燒室與渦輪則為高溫環(huán)境。中國(guó)在冷端部件方面有很大進(jìn)展，甚至有歐美公司把空氣壓縮機(jī)的制造外包給中國(guó)公司來(lái)做，但是，最難的渦輪研制還沒(méi)有顯著進(jìn)展。

燃燒室與渦輪都在1000攝氏度以上高溫環(huán)境下工作，對(duì)材料本身與散熱是很大的考驗(yàn)。30年前，黃俊還在讀書時(shí)，航空業(yè)界就在研究耐高溫材料，現(xiàn)在仍未解決，“幾十年來(lái)國(guó)內(nèi)都認(rèn)識(shí)到工藝與材料方面不足，具體到哪個(gè)部件存在什么問(wèn)題不清楚，都說(shuō)是‘綜合問(wèn)題?！?/p>

用于裝配發(fā)動(dòng)機(jī)熱端的高溫合金技術(shù)嚴(yán)重落后于國(guó)外，是渦輪研發(fā)的短板之一。即便是輕型的通用航空機(jī)型，如雁洲公司生產(chǎn)飛機(jī)所使用的材料，也從國(guó)外進(jìn)口?！皣?guó)內(nèi)造的鋁合金材料不能用于飛機(jī)機(jī)身，更別提用于發(fā)動(dòng)機(jī)。”薛國(guó)航說(shuō)。

目前，國(guó)產(chǎn)最先進(jìn)的“太行”發(fā)動(dòng)機(jī)仍未使用單晶渦輪葉片和整體粉末冶金渦輪盤，這在國(guó)外第三代航空動(dòng)力裝置中已被廣泛使用。國(guó)內(nèi)仍以相對(duì)落后的多晶技術(shù)為主，且成材率、使用壽命與航空發(fā)達(dá)國(guó)家比，有不小差距。

單晶高溫合金葉片是航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱端最為關(guān)鍵的部件之一，被譽(yù)為“皇冠上的明珠”，其服役環(huán)境極為苛刻，在高溫、腐蝕環(huán)境下承受大載荷，而且要上有千小時(shí)的壽命。國(guó)際上的單晶合金材料已發(fā)展到第四代，承溫能力提升到1140℃，接近金屬材料使用溫度極限。

此次，成都航宇公布的高溫合金產(chǎn)品、多款航空發(fā)動(dòng)機(jī)葉片和燃?xì)廨啓C(jī)葉片，基本覆蓋了目前國(guó)內(nèi)在役、在研的所有機(jī)型。國(guó)際權(quán)威第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)美國(guó)麥錫金屬處理技術(shù)服務(wù)有限公司出具的一份檢測(cè)報(bào)告表明：送檢的單晶葉片在高溫拉伸性能、高溫持久性能、宏觀金相、顯微組織等方面的測(cè)試結(jié)果，均符合歐美標(biāo)準(zhǔn)。

國(guó)內(nèi)在航空材料的基礎(chǔ)研究領(lǐng)域滯后、高端研發(fā)人才匱乏。成都航宇在三年內(nèi)出成果，首先是通過(guò)“千人計(jì)劃”，先后引進(jìn)12位海外專家。

成都航宇是陜西煉石有色資源股份有限公司（000697.SZ）的全資子公司。煉石有色一位負(fù)責(zé)宣傳的工作人員接受《財(cái)經(jīng)》記者采訪時(shí)表示，核心專家為擁有30年航空發(fā)動(dòng)機(jī)供應(yīng)鏈管理經(jīng)營(yíng)的王立之，曾任英國(guó)羅羅公司上海分公司亞太區(qū)供應(yīng)商發(fā)展執(zhí)行官，與亞太區(qū)供應(yīng)鏈質(zhì)量技術(shù)執(zhí)行官。葉片制造由來(lái)自美國(guó)麻省理工學(xué)院的博士負(fù)責(zé)，合金制造則由來(lái)自英國(guó)劍橋的博士負(fù)責(zé)。

成都航宇還從國(guó)外引入“單晶爐、焙燒爐、壓蠟機(jī)”等核心設(shè)備，建設(shè)了一條年產(chǎn)80噸含錸高溫合金生產(chǎn)線和一條年產(chǎn)5.5萬(wàn)片單晶渦輪葉片生產(chǎn)線，項(xiàng)目投資8億元。

煉石有色擁有世界第五大錸礦資源。錸主要用作超耐熱合金與催化劑，熔點(diǎn)為3182攝氏度，是典型的新材料，近年發(fā)展的含錸單晶高溫葉片被用于新一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)中。全球錸消費(fèi)結(jié)構(gòu)中，渦輪發(fā)動(dòng)機(jī)部件占錸消費(fèi)的60%。2012年，煉石有色依托已掌握的鉬錸分離技術(shù)，開(kāi)始進(jìn)軍航空航天高端材料行業(yè)。

上述煉石有色人士表示，發(fā)布會(huì)公布的產(chǎn)品將在成都航宇的體系認(rèn)證和客戶認(rèn)證完成后，進(jìn)入正式量產(chǎn)并實(shí)現(xiàn)銷售。

發(fā)動(dòng)機(jī)專項(xiàng)再受關(guān)注

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是個(gè)“燒錢”的行業(yè)，一型發(fā)動(dòng)機(jī)研制費(fèi)需要幾十億元，而中國(guó)通常研制一個(gè)型號(hào)經(jīng)費(fèi)要比國(guó)外相應(yīng)型號(hào)經(jīng)費(fèi)少一個(gè)數(shù)量級(jí)，這使一些耗錢耗時(shí)的項(xiàng)目的關(guān)鍵試驗(yàn)被省卻，致使一些關(guān)鍵技術(shù)和試驗(yàn)數(shù)據(jù)缺失。

美國(guó)從20世紀(jì)60年代開(kāi)始，由軍方和政府相繼實(shí)施了十幾個(gè)航空動(dòng)力研究計(jì)劃。過(guò)去50年中，美國(guó)在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的累計(jì)投入達(dá)到1000億美元。一位業(yè)內(nèi)人士在接受央視采訪時(shí)曾稱，50年里，中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)投入只有5億元。

研發(fā)經(jīng)費(fèi)不足常常為業(yè)內(nèi)研究專家所詬病。航空發(fā)動(dòng)機(jī)幾乎涉及了工程領(lǐng)域的所有學(xué)科，周期長(zhǎng)、風(fēng)險(xiǎn)大，靠零打碎敲的投入和“游擊式”的研發(fā)，難以形成完整的研制、生產(chǎn)技術(shù)體系。2012年，全國(guó)政協(xié)委員甘曉華，提交了一份將航空發(fā)動(dòng)機(jī)列為國(guó)家重大科技專項(xiàng)的提案。他在提案中提到，中國(guó)將發(fā)動(dòng)機(jī)作為飛機(jī)的附屬品方式，要有一型飛機(jī)研制才能有一型相應(yīng)的發(fā)動(dòng)機(jī)立項(xiàng)，立了項(xiàng)才能有經(jīng)費(fèi)支持。這種被動(dòng)的“游擊式”發(fā)展方式嚴(yán)重制約了發(fā)動(dòng)機(jī)研制、生產(chǎn)技術(shù)體系的發(fā)展和完善，難以形成完整的發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)譜系。

如果將航空發(fā)動(dòng)機(jī)列入專項(xiàng)，意味著少則數(shù)百億、多則上千億元的科研經(jīng)費(fèi)投入，需在國(guó)家統(tǒng)籌之下，規(guī)劃和實(shí)施其研發(fā)、生產(chǎn)戰(zhàn)略，至少在研發(fā)經(jīng)費(fèi)上縮短與美國(guó)的差距。通過(guò)相關(guān)人力、財(cái)力和物資力量，打破部門界限，群策群力，進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)和資源集成，建立航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)體系和規(guī)劃航空發(fā)動(dòng)機(jī)型號(hào)譜系。

2012年全國(guó)“兩會(huì)”以后，航空業(yè)界、學(xué)界與媒體對(duì)航空發(fā)動(dòng)機(jī)列入國(guó)家重大科技專項(xiàng)寄予極大的期待，各方傳遞出的信息好像項(xiàng)目啟動(dòng)是板上釘釘?shù)氖隆５赀^(guò)去了，立項(xiàng)的事毫無(wú)進(jìn)展。

一位參與“我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)工程咨詢研究報(bào)告”的工程院院士告訴《財(cái)經(jīng)》記者，項(xiàng)目之所以停滯了這么多年沒(méi)有進(jìn)展，主要在于體制沒(méi)有理順，“幾百億的科研經(jīng)費(fèi)怎么分配？媒體關(guān)注的不是哪些關(guān)鍵的技術(shù)有望突破，而是哪家相關(guān)的股票要漲，哪家公司得利。這也從側(cè)面反映了重大科技專項(xiàng)背后的利益鏈條多么復(fù)雜”。

2015年政府工作報(bào)告提出，要實(shí)施航空發(fā)動(dòng)機(jī)、燃?xì)廨啓C(jī)等重大項(xiàng)目，加大國(guó)防科研和高新技術(shù)武器裝備建設(shè)力度。按照慣例，每年度政府工作報(bào)告中提到的重點(diǎn)工程，后續(xù)都會(huì)獲得政策的有效落實(shí)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)專項(xiàng)的推出被業(yè)內(nèi)認(rèn)為“最真實(shí)”的一年。不過(guò)這一年，航空發(fā)動(dòng)機(jī)專項(xiàng)仍沒(méi)有太大“動(dòng)靜”，只在2015年5月，國(guó)務(wù)院印發(fā)《中國(guó)制造2025》規(guī)劃中，將航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為重點(diǎn)發(fā)展領(lǐng)域。

上述工程院院士稱，“直到現(xiàn)在，中航工業(yè)與北京航空航天大學(xué)還在爭(zhēng)論項(xiàng)目辦公室設(shè)在哪里。”

2016年初，一個(gè)重大利好消息再度調(diào)動(dòng)起業(yè)界人士的熱情。2月25日，工信部部長(zhǎng)苗圩在國(guó)務(wù)院新聞辦舉行的新聞發(fā)布會(huì)上表示，工信部今年一個(gè)重點(diǎn)任務(wù)就是要啟動(dòng)實(shí)施飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)重大專項(xiàng)。這一專項(xiàng)行動(dòng)聚焦渦扇、渦噴發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，同時(shí)兼顧有一定市場(chǎng)需求的渦軸、渦槳和活塞發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域，主要研發(fā)大涵道比大型渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)、中小型渦扇/渦噴射發(fā)動(dòng)機(jī)、中大功率渦軸發(fā)動(dòng)機(jī)等重點(diǎn)產(chǎn)品。

3月再度傳出消息，中央擬成立中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)集團(tuán)有限公司，專為研制國(guó)產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)。一些分析人士認(rèn)為，這意味著被譽(yù)為“發(fā)動(dòng)機(jī)三劍客”的成發(fā)科技、中航動(dòng)控和中航動(dòng)力可能從中航工業(yè)中獨(dú)立，航發(fā)集團(tuán)組建進(jìn)入實(shí)質(zhì)性階段。