杏彩体育官网入口网址:绝对的工业皇冠上的明珠：单位重量创造的价值是汽车的

　　航空发动机，又被称为航空动力装置，它为航空器的飞行提供动力，被誉为航空器的“心脏”。航空发动机的研制是航空产业链中的核心环节，在莱特兄弟发明飞机之前，尽管不断有飞机设计方案出现，但都无法实现自由飞行，其中主要原因就是没有适于飞行的动力系统。回顾航空发展历程，每一个里程碑式的成就，无不与航空发动机的技术进步紧密相关：涡轮喷气式发动机的出现，使人类的航空活动扩大到了平流层；加力燃烧室的采用，使飞机突破声障；Ma3 的飞机得益于发动机推重比的提高；旋转喷口发动机使飞机的垂直起降成为可能；高涵道比涡扇发动机的问世使大型远程宽体客机得以成功；推力矢量喷管为飞机提供直接控制力，从而实现超机动飞行；大幅度提高涡轮前温度，则使四代机在不开加力条件下实现超声速持续巡航。

　　因此，航空发动机不仅在狭义上为航空器提供飞行的动力，而且在广义上也是整个航空工业发展的推动力。

　　燃气涡轮发动机是目前应用最广泛的航空发 动机：主要由进气口、压气机、燃烧室、涡轮和尾喷管组成。从进气口进入的空气在压气机中被压缩后，进入燃烧室与喷入的燃油混合燃烧，生成高温高压燃气。燃气在膨胀过程中驱动涡轮作高速旋转，将部分能量转变为涡。涡轮带动压气机不断吸进空气并进行压缩，使发动机能连续工作。由压气机、燃烧室和驱动压气机的涡轮这三个部件组成的一般称为核心机，又称为燃气发生器，它不断输出具有一定可用能量的燃气。按燃气发生器出口燃气可用能量的利用方式不同，燃气涡轮发动机分为涡轮喷气、涡轮风扇、涡轮螺旋桨和涡轮轴发动机。涡轮喷气发动机在 20 世纪 50 年代曾广泛应用于军用和民用飞机，特别是超声速飞机上，目前大多数已被涡轮风扇发动机所取代。涡轮螺旋桨发动机主要用于亚声速运输机、支线飞机和公务机；涡轮轴发动机用于直升机。燃气涡轮发动机是 20 世纪 50 年代以来主要的航空动力形式，而且在可预见的未来，还没有任何其他动力形式可以完全取代它。

　　制造业皇冠上的明珠：高温、高压、高转速、高可靠性、耐久性和维护性是其基本特点。在这些相互矛盾的高要求推动下，航空发动机经过长时间的发展已经成为人类有史以来最复杂最精密的工业产品，每台零件数量在万件以上。因此，航空发动机被誉为“制造业皇冠上的明珠”，它是一个国家科技、工业和国防实力的重要标志。

　　发动机虽然是飞行器的一个分系统，但其涉及的学科和技术领域之多几乎与整个飞行器相同，而且有些要求还更高。现代航空发动机主机内的温度达到 1800~1950K，压强达到 50 个大气压，转速达到 50000/min。以压气机为例，它的工作原理与飞机机翼类似，但其气动、强度和几何形状却比机翼复杂的多，仅离心力产生的载荷就可达到其重量的34000 倍，而且还要保证在比先进叶片材料能承受的温度高出 500~600K 的条件下工作。

　　航空发动机还有一个显著特点，从进气道、风扇/压气机、燃烧室、涡轮、加力燃烧室到尾喷管，几个部件之间的相互干扰大，不仅上游部件的出口流场和温度场对下游部件的工作有很大的影响，而且下游部件又影响上游部件的工作稳定性。因此，在部件试验台上得出的结果不能完全反映真实发动机的工作状态，所以，新的部件技术必须在核心机以及整机上的真实发动机环境下验证之后才能用于工程研制，这又增加了发动机研制的技术难度。

　　由于技术难度大，传统的发动机研制过程是一个研究-设计-试验-修改设计-再试验的多次迭代过程。研制一台新型发动机，一般需要 100000h 的零部件试验、40000h 小时的附件试验和 10000h 小时的整机试验。

　　航空发动机的研制周期长有两层含义：一方面是与飞机相比，一般比飞机机体的研制要长 3~5 年，也就是说，飞机在进行详细设计时就应该有发动机验证机在运转。另一方面是发动机从概念研究到投入使用的时间不断延长。航空发动机一个典型的研制周期包括需求与分析定义阶段、方案设计阶段、工程设计阶段、试验与试制阶段、型号定型阶段以及交付批量生产阶段。在早期，每隔 5 到 10 年就出现一代新的发动机，而从 F100到 F119 竟然相隔 30 年。20 世纪 70 年代的典型数据表明，新一代发动机从部件研究到投入使用为8~13年，战斗机发动机如F119从1982年计划提出到F-22在2005年具备初始作战能力，周期长达 23 年。

　　航空发动机行业不仅是一个技术密集行业，而且是一个资金密集的高投入和高产出行业。根据对美、英、法等国家的统计，在整个航空工业内，发动机行业无论在销售额、利润、研究和发展总投资方面，或是在战斗机型号研制费、单架成本和寿命期费用方面，都占1/4 左右。目前，研制一台大中型先进发动机的经费为 15 亿~30 亿美元，全新研制的民用大推力发动机 GE90 为 30 亿美元，军用的 M88 为 18 亿美元、F119 为 25 亿美元（1996年美元值），联合攻击战斗机F-35的动力装置F135的研制费更高达67亿美元。根据推算结果，近年来美、英、法三国航空发动机研究和发展经费在国内生产总值中的比例分别为 0.05%、0.08%和 0.06%。通用电气公司、普惠公司、罗罗公司和斯奈克玛公司每年在航空发动机研究和发展方面的投入在 10 亿美元左右。

　　航空发动机的高风险是由于技术难度大、研制周期长和经费投入多引起的。比如，世界三大航空发动机公司之一的英国罗罗公司，20 世纪 60 年代研制它的第一台大涵道比三转子涡轮风扇发动机时，由于对风险估计不足，采用未经验证的复合材料风扇叶片等技术，造成研制进度拖延，最终在投入巨额资金之后，不能按合同为美国洛克希德马丁的L-1011 客机提供配套动力，不得不于 1971 年 2 月宣布破产，后由英国政府接管，实行国有化。一台发动机的研制失败就可以导致一个财力雄厚的跨国公司的破产，风险之大可想而知。因此，后来在发动机研制中特别强调采用成熟技术，并且为了分担风险和扩大市场，普遍推行国际合作的做法。除了投入高、周期长等经济风险外，还有日新月异的技术发展带来的技术风险、不断变化的国际环境带来的风险。

　　美国政府一直严格控制航空发动机技术，不仅对我国保持封锁，甚至在某些核心技术上也对其欧洲盟友实行禁运。在未来 10~20 年，航空发动机产业仍然占据了美国国防科技战略的核心位置。同时，发达国家在人力资源方面实行看不见的封锁，不仅限制其他国家人员进入航空发动机核心研制领域，而且限制本国相关人才向国外转移，以此来保持产业实力。

　　就航空产业而言，航空发动机是整个航空产业链中的关键环节和高价值环节。众所周知，航空发动机被誉为“工业皇冠上的明珠”，这可以说是人类工业 300 年来最重要的技术成果，其技术含量高，按产品单位重量创造的价值为计算标准：如果说船舶为 1，那么轿车为 9，电脑为 300，喷气式飞机为 800，而航空发动机则高达 1400。这种高附加值是航空发动机高产业关联度所产生的带动效果。

　　根据 RR 公司 2014 年年报预测，未来 20 年全球军用和民用航空发动机市场规模分别为 4000 亿美元和 19000 亿美元，平均每年的市场规模为 200 亿美元和 850 亿美元。

　　军用航空发动机和民用航空发动机在技术追求上有一定差异，前者追求高推重比和高机动性，而后者更追求安全性、可靠性以及经济性。作为工业技术的集大成者，航空发动机的技术革新一直没有停止。

　　从二战结束至今的 60 余年里，燃气涡轮发动机取代了活塞式发动机，并经历了数次以军用飞机性能要求提升带动的更新换代，目前已发展到第五代，第六代军用发动机也在研发过程当中。美国在军用航空发动机领域占据领先地位，俄罗斯继承了前苏联大部分的军事基础，在军用航空发动机领域有一定技术优势，但受制于经济的落后，已经逐渐落后于美国。

　　美国的现役主力机种是飞机及其动力装置，俄、英、法、日等国则是第三代、飞机并存，并以为主，而我国仍处于从第三代向战机过渡的关键过程中。

　　军用航空发动机最新进展：变循环发动机（VCE） ： VCE 是通过改变发动机一些部件的几何形状、尺寸或位置来改变其热力循环的燃气涡轮发动机。利用变循环改变发动机循环参数，如增压比、涡轮前温度、空气流量和涵道比，可以使发动机在各种飞行和工作状态下都具有良好的性能。在爬升、加速和超声速飞行时，发动机涵道比减小，以接近涡喷发动机的性能，以增大推力。在起飞和亚声速飞行时，发动机涵道比增大，以涡扇发动机状态工作，降低耗油率和噪声。

　　变循环发动机最新一代是自适应循环发动机，美国继续领先：根据美国空军研究实验室的研制计划，第六代发动机共分两个阶段进行技术研发。第一阶段开发“自适应通用发动机技术”（ADVENT）项目。由罗尔斯·罗伊斯公司和通用电气公司承担，共耗资 5.24亿美元，目的是演示第六代战斗机的动力装置技术。第二阶段是“自适应发动机技术开发”(AETD）项目，由通用电气公司和普惠公司承担，重点是为超声速战斗机提供动力。

　　2016 年初，美国 GE 公司公布了在俄亥俄州 Evendale 实验室进行的第六代机发动机ADVENT 样机演示画面。ADVENT 的关键是自适应风扇，通过一个在正常核心空气流和外涵道空气流之外的第 3 股空气流，提供一个可变的涵道比，能够在起飞时为增加推力而关闭，在巡航时为减少燃油消耗和阻力而打开。

　　民用航空发动机是市场的主体部分，其体量约是军用市场的 4-5 倍。与军用航空发动机追求高推重比和高机动性不。