航空工业是一种政治工业，它的未来将承担政治和工业的双重责任。

几年前，CCTV2 曾经播放过一部系列专题片《大国重器》，从中我们能领悟：

“ 无论新经济的大潮涌向哪里，装备制造业作为工业体系基石的战略性地位都不会改变，反而在我国转型升级的历史进程中日益凸显。

大国崛起离不开国之重器的腾飞，近年来渐行渐热的航空发动机产业热潮日益吸引着国人的目光。但我们也认识到，作为相对“小众”的航空发动机产业对于大多数国民来说还是陌生和神秘的。这是一个怎样的产业，有何特征，未来的发展如何？关于这一系列问题，我们想在下面试着进行回答。

『 世界强国都在玩啥? 』

当今世界各国在各领域的争霸与竞争异常激烈，不止美、英、法等传统豪强，就连印度和巴西等后起之秀，也不甘示弱，为挤入大国俱乐部而抢破了头。

近20 年来，随着冷战的结束，战略层面的核弹和洲际导弹等武器的作用主要体现在战略威慑上，直接使用的可能性不大。那么，还有什么是只有大国才有资格染指，并且能在战术层面发挥作用的“独门秘技”呢？有的，它的学名就是

“航空发动机”

目前，具备独立研制航空发动机能力的只有下面这五国：

▌美国，多年来凭借强大的研发实力在军、民用市场均获得巨大成功，独占市场半壁江山；

▌英国，老牌工业强国，以三转子技术占有市场一席之地；

▌法国，航空工业基础雄厚，通过与美国合作研制CFM-56 发动机，得以在民用发动机市场获得巨大成功；

▌俄罗斯，曾长期与美国竞争主导地位，苏联解体后，仍凭借雄厚的基础实力占有一席之地。

▌中国，更务实地说，我国航空发动机行业的整体研发水平和工业基础实力与美、英、法、俄相比还有不小的差距。

在以上国家中，真正具备独立研制大涵道比民用涡扇航空发动机能力的，只有美国和英国两家。

正如土豪玩车，顶级富豪玩私人飞机一样，在大国圈子里，航空发动机宛如某种指标，本身就是国际地位与综合国力的直接体现。不难看出，真正有实力研发航空发动机的，只有联合国五大常任理事国。欧盟曾在其报告中这样描述：“航空工业是一种政治工业，它的未来将承担政治和工业的双重责任。”归根结底，作为军事工业和高端制造业的尖端领域，航空发动机技术与国家的战略安全紧密相连。

为什么这么说？我们先来看看现代战争怎么打。

大家对利比亚战争应该不陌生，这场战争又被称为“飞机打帐篷”。整场战争北约方面未出动任何地面部队，仅靠空袭就将号称拥有10 万装甲雄狮的卡扎菲打得满地找牙。从科索沃、伊拉克、阿富汗，再到利比亚，美国把空袭这一招使得越来越炉火纯青。

制空者得天下，这就是战争的新常态。在当今新的战争形态下，没有像样的空中力量，不仅谈不上在国际事务中有发言权，甚至连国家的主权和尊严都难以保证。在这种背景下，作为决定飞机性能的最重要一环——航空发动机，在国家战略安全中的地位与日俱增。

抛开国家地位不谈，军民用航空发动机产业所衍生的巨大经济利益同样诱人。由于这个行业的高度垄断，使有限的市场参与者“钱途无限”。在民用航空制造领域，世界三大航空发动机巨头及其合资公司垄断了整个市场近90% 以上的份额，直接瓜分掉每年近千亿美元的行业蛋糕。

长期以来，美、英、法等发达国家均将航空制造业作为主要支柱产业，看重的正是航空制造业作为尖端工业巨大的拉动效应。波音公司在其报告中指出，民用飞机销售额每增长1％，对国民经济的增长拉动为0.714％。2000 年，美国民用飞机制造业总产值1400 亿美元，拉动相关产业9000 亿美元，创造了1100 万个就业机会，占当年GDP 的9％。

以单位重量计的产品价值为例，据统计，航空发动机、民用飞机、轿车和轮船比值达到了1400:800:9:1。以目前商业上最成功的商用航空发动机CFM-56为例，目前商业产出已超过2000 亿美元，是其产品研发投入10 亿美元的200 倍。

正是由于航空发动机产业所蕴含的巨大政治、经济和安全战略意义，各大国始终将航空发动机动力发展摆在重要的战略位置。

『 航空大国是如何炼成的?』

既然航空发动机产业如此重要，为什么除美、英、法、俄、中五国之外，其他国家不积极发展呢？主要原因是研发的道路上有千个难以攻克的难关。

第一个拦路虎是航空发动机技术难度极高。

老祖宗说的好，“内练一口气，外练筋骨皮。”对于航发来说也是如此。

我们首先来看这股“气”。人们喜欢这样描述牛，“吃进去的是草，吐出来的是奶。”，对于发动机，却可以说 “吃进去的是空气，喷出来的是飓风和火焰！”

为什么这么说呢？是因为进入发动机的空气经过内部一系列作功过程，将燃油中的化石能量转化为气体的动能和热能，再向后喷出高温、高速的气体，并产生向前的动力，这也是喷气式发动机名称中“喷气”二字的由来。

进入现代航空发动机的空气，经过压缩系统的一系列增压后，将达到40 ～ 50个大气压，也就是要将一间屋子里的空气压缩到一个汽水瓶子里带走。

▲航空发动机燃烧室

——这应该是目前最高大上的“火炉”了

压缩的空气再经过喷油点火燃烧，流经高压涡轮叶片表面的高温燃气将超过1600℃。这个温度比当前已知可用材料的最高使用温度还要高400 ～ 500℃，这就使我们必须通过复杂的冷却设计来降低工作叶片的温度，以保证叶片不被“煮熟”。

同时发动机的主要部件还要在每分钟10 000 多转的转速下工作，带来的离心力相当于在每个长度不超过10 厘米的叶片上绑上一辆大巴车，是名副其实的“叶坚强”。

▲长度不超过10 厘米的压气机叶片

要承受数吨离心力

其次，再来看所谓的“筋骨皮”。既然要满足如此严苛的工作环境要求，“大发”自然也要练就一身“金钟罩”或“铁布衫”。目前，先进的航空发动机均采用单晶叶片、粉末冶金以及陶瓷基、树脂基、铝基等各类先进复合材料，还采用空心风扇叶片、整体叶盘等先进制造技术。总之，为了满足高温、高压、高力学载荷和轻质的要求，全拣着最好、最贵的用。

总地来说，航空发动机几万个零件“挤”在长宽均不过3 米的容器里，集成了各个学科的先进技术，在设计者眼中，它本身就是一件精美的艺术品。

第二个拦路虎是时间。作为复杂系统工程，航空发动机长达15 ～ 25 年的研制周期，令许多国家望而却步。

以F119 发动机（应用于F22 战机）为例，它从20 世纪70 年代起开始概念设计到军方定型，前后经历了26 年之久。如果按F-22 战机在2005 年具备初始能力计算，则长达32 年。

对于发动机研制来说，经历的是一个研究——设计——试验——修改设计——再试验，直到最终满足规范要求的迭代过程。业内人士常说“航空发动机是试出来的”，正是由于其性能和结构设计的极度复杂性，许多设计中无法发现的问题必须通过持续的试验逐步解决。

▲民用航空发动机发展历程

对于一型发动机来说，从零组件、部件，再到核心机、整机，一般需要开展10 万小时的零部件试验、4 万小时的附件试验和1 万小时的整机试验。

以普惠公司的PW1000G 发动机（应用于新一代A320 窄体客机）为例，从20 世纪80 年代末启动关键技术研究，计划于2016 年服役，目前已耗时26 年。其研制过程中，先后安排了超过60 台份发动机进行试验。

第三个拦路虎是钱！巨大且快速增长的经费投入，吓退了大多数参与者。

大家对之前提到的“60 台份”可能没啥概念，那我们换一个角度来理解。研发一型航空发动机需要多少钱？据资料显示，美国在20 世纪七八十年代研制的F100 发动机（应用于F15 和F16 战斗机）研发费用高达14 亿美元，仅这个数字就超过了同时期中国一年的军费总额。

与“不差钱”的军机相比，民机研发费用也不低。GE 公司在20 世纪90 年代研发的GE90 民用大涵道比涡扇发动机，开发费用约为30 亿美元，这还未将其前期大量预先研究费用计算在内。

进入21 世纪之后，美国军方发现研发费用涨得比房价还快。例如，著名的F135 发动机（应用于著名的F35 战机），研发费用达到67 亿美元。这已经不是在烧钱了，完全是烧金砖的节奏。总之，绝不是所有人都玩得起的。

第四个拦路虎，除了长期、高投入之外，21 世纪什么最重要？人才！

据资料显示，英国罗罗公司现有从事航空发动机的研发人员多达11 300 人，美国GE 公司则长期保持一支由9000 名工程技术人员组成的团队，专门从事航空发动机的设计研发。与之相比，人才匮乏是长期制约我国航空发动机行业发展的重要瓶颈之一。我国虽然从事航空发动机设计、制造、试验的从业人员多达数万人，但其中专业技术人员不足3000 人，领军人才更为缺乏。

以上种种因素都影响着航空发动机研制的成败，但无论何时何地，科学规律永远是最重要的因素。除了技术难度大、研制周期长以及经费投入巨大等重重挑战，航空发动机产业还被称为“金钱买不来的产业”。这是因为对于进入这个行业的大佬们来说，除了技术能力、经费投入和政策支持等基本条件之外，更重要的是参与其中的政府和企业按科学规律办事，合理组织产业发展节奏的能力。

从技术、管理、过程、经营和市场的角度来看，航空发动机研发具有独特的复杂性，是文化多元、处在学习曲线顶端的超大型工程。而商用发动机研制的独特之处在于，它必须把项目极度复杂性的管理与降低管理成本的需求很好地结合起来。

归根结底，制造一台高性能，同时满足高可靠性、长寿命要求的航空发动机，考验的是一个国家工业体系的综合能力，所以航空发动机也被视为一个大国科技实力和综合国力的标志之一。

法国人对航空发动机工业的描述是 “航空发动机工业是一个与众不同的工业，航空发动机是当代尖端技术的标志。进入这个竞技场的顶级玩家数量非常有限，其门槛设置得比其他航空专业更高，这意味着竞争者进入的难度更大。”

『 大国重器，路漫漫其修远兮』

看完航空发动机大国的研发历程，有没有一种感觉：这完全是一段血泪史、一条不归路啊！

从美、英、法、俄四国的发展历程来看，他们取得目前的世界地位绝非偶然，而是长期从战略高度，将航空发动机作为优先发展和重点投资领域的结果。

美国将航空发动机技术列为不予转让的绝密技术第二位。从美国航空航天局（NASA）重点支持的基础研究，到国防部高级研究计划局重点支持的应用技术研究，乃至军兵种与企业联合支持的产品研制，始终保持航空发动机技术开发、产品研制和产业发展在国家层面具有清晰、稳定的发展战略。

英国始终坚持航空发动机产业领先的国家战略。为保持罗罗公司在世界航空发动机产业的领导地位，坚持以罗罗为主体，大学、研究机构和供应商为支撑的高度融合的产学研体制。

据媒体报导分析，我国要出口8 亿件衬衫，才能换回一架波音飞机，而美国每年通过航空航天产业取得的贸易顺差多达数百亿美元。在我国成为“世界工厂”的同时，作为世界第二大经济体与正在崛起的大国，我国军民用发动机长期只能依赖进口的现实刺痛过很多国人的心。中国制造业要实现从大到强，下决心振兴航空发动机产业是必然的选择。

2007 年，大飞机重大专项正式立项，正式启动国产大飞机及其发动机的研制工作。2016 年，航空发动机与燃气轮机重大专项正式实施，航空发动机与燃气轮机名列“十三五”百大工程之首，从国家战略层面吹响了振兴我国航空发动机产业的号角。

大国重器，路漫漫其修远兮。

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本文节选自中国航发商发编著的《航空发动机的故事——人类如何从陆地走向天空》一书，略有删减。本书将于12月初由科学出版社正式出版发行。敬请关注！

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