“国产高端数字控制机床成功跨越0.01毫米门槛，实现重要突破”“首艘国产大型邮轮计划于7月开启试航”“我国首台自主研制重型燃气轮机发电机组正式投入商业运行”……

  一颗颗工业制造“皇冠上的明珠”被采撷，中国制造的硬实力慢慢地增加，品质优势渐显。

  不过，有人提出一个重要的问题——航空发动机，到底何时实现国产？我们已做出了C919，为何使用的发动机却仍然需要进口？

  中国航空发动机工业从零起步，道路坎坷而波折。而它之所以比制造还难，就在于“产业化”这三个字。

  5月28日上午10时32分，中国东方航空使用中国商飞全球首架交付的C919大型客机，载着130余名旅客，从上海虹桥机场起飞。上午12点31分，C919抵达北京首都国际机场，完成了首次商业飞行。

  东航表示，首航航班标志着C919的“研发、制造、取证、投运”全面贯通，此后将投入上海虹桥到成都天府的航线，实施常态化商业运行。

  记者看到，C919机身前部印有“全球首架”的“中国印”标识和对应英文，机上供应品印制有与机身同款的专属“全球首架”标识。当日起飞时，旅客们在机舱内挥舞着国旗，齐声高唱《歌唱祖国》：“五星红旗迎风飘扬，胜利歌声多么响亮。”

  C919在平稳降落北京后，穿过了象征民航最高礼仪的“水门”。飞机过水门，即由两侧排列的消防车喷射柱状水雾，成“水门”状，寓意“接风洗尘”，也有完成飞机清洗作业、给发动机降温的作用。

  大型客机研制，一直是“勇敢者的游戏”，航空发动机则是人类有史以来最复杂、最精密的工业产品之一。中国工程院院士甘晓华介绍，在航空领域，飞机的设计制造通常要15-20年，发动机要20-25年；全世界能做飞机的企业有20-30家，能做发动机的却只有3-5家。从事军用航空发动机设计的他坦言，国内军用航空发动机跟国外最领先水平相比落后一代甚至更多。

  C919的发动机也并非国产，所使用的是LEAP-1C发动机，由CFM国际发动机公司提供。CFM公司是美国通用电器GE航空集团（GE Aviation）和法国赛峰（Safran）集团组建的合资公司。

  航空发动机自1903年诞生，经历了两个发展阶段。第一阶段是自1903年开始的前40年，由活塞式发动机统治。1939年以后是第二阶段，喷气式发动机时代，在此期间普遍的应用的是燃气涡轮发动机，可大致分为涡喷、涡扇、涡桨、涡轮轴发动机。

  中国航空发动机工业从零起步，走过了一条坎坷波折的道路，大致经历了三个阶段：

  1956年，中国根据苏联的技术仿制出了中国第一台涡喷-5发动机，第一台涡喷-5发动机在沈阳仿制成功。此后很长一段时间，中国航空发动机都以仿制和改进为主，例如涡喷-6、涡喷-7和涡喷-8。

  涡喷-6系列发动机是中国生产的第一个轴流式单转子带加力燃烧室的涡轮喷气发动机，在1958年，由黎明发动机制造公司依据苏联提供的技术资料开始试制。为满足歼-12的需要改型研制，涡喷-6乙系成都发动机的推力成功提高了800公斤，而后停止研制。直至1984年，北航高歌教授发明了“沙丘驻涡火焰稳定器”，沈阳航空发动机厂将其成功应用于涡喷-6的改进型，提高了性能。这项发明的过程，高歌本人曾有过生动的描述：在沙漠中，有一种新月形沙丘，不管风怎样吹都不变形。通过流场分析，得出沙丘漩涡形成了一个拱桥结构，前面宽，后面窄，一个个旋涡“挤”在一起，结构尤为坚固。而利用这一点，就能把发动机的推力损失大大减小。该项目获国家发明一等奖，被钱学森称为是“一项长中国人志气的重要发明”。

  通过持续的改进改型，涡喷-6系列发动机也成了目前产量最大的国产航空发动机。

  进入20世纪70年代，我国开始对航空发动机进行了部分的自主设计，研制出涡扇-9、涡喷-13系列发动机。其中，涡喷-13于1985年开始装机试飞，满足了歼8飞机的要求。

  20世纪70年代，中美关系正常化，中国迎来新一轮建交高潮。1972年，中国开始与英国接触讨论引进其“斯贝”MK511型民用涡扇发动机的可能，1974年，双方进入了实质性的谈判阶段，出人意料的是，英方主动提出可以直接向中国提供“斯贝”MK202型发动机的生产许可证。“斯贝”MK202引进后，由西安航空发动机厂负责试制生产，国内称其为涡扇-9“秦岭”发动机。1979年7月25日，第一台使用英国毛料制造的零组件并用罗罗公司的外购件和附件的涡扇-9发动机完成装配。

  斯贝MK202国产化的过程，我国不只是简单的模仿，而是在消化吸收的基础上大量应用新技术。涡扇-9在总压比没下降的情况下，去掉一级风扇和两级高压压气机，又在不降低涡轮前温度的情况下，将环管形燃烧室改为带气动雾化喷嘴的环形燃烧室，还采用了重量更轻的镁合金机匣，这一系列措施让涡扇9的推重比由5.05大幅度提高到6.5。通过涡扇-9，我国掌握了真空热处理、无余量精铸等先进工艺，机械加工精度提高了10倍以上，航空发动机关键核心器件的制造水平有了极大提升。

  2002年，国产涡喷-14“昆仑”发动机定型，中国首次走完了自行研制的全过程。2005 年12月，涡扇-10也就是“太行”发动机研发成功，成为中国首个具有自主知识产权的高性能大推力涡扇发动机。

  此前，由于在设计上有巨大的难度，而且空军优先要求611所和132厂共同测绘米格-21MF战斗机，仿制设计歼-7III战斗机，歼-9最终停止研制。随着项目的下马，与之配套研发长达20年的涡扇-6系列发动机也被迫下马，中国在航空动力方面与世界发达国家的差距拉到20年之上。面对严峻局面，中国决定发展新一代大推力涡扇发动机，这就是涡扇-10系列发动机，代号“太行”，取自“天下之脊”太行山。

  “太行”发动机是中国首个具有自主知识产权的高性能、大推力、加力式涡轮喷气发动机，结束了国产先进涡扇发动机的空白。“太行”发动机于1978年预研，1987年立项，2005年12月28日完成设计定型审查考核，历时27年。“太行”发动机立项后就开始了核心机的改进工作，1987年，开始步入验证机研制阶段，1992年10月验证机在086号飞行台上开始试验，1997年开始型号研制，考虑将其作为歼-11和歼-10两种战机的动力，并申请了一架苏27作为试飞平台。

  在当时，那是一个极具风险的选择，我国的两种主力战斗机动力的“心脏”都是太行发动机，一旦失败，对国防和航空产业的发展都将造成没有办法弥补的损失。

  2007年1月，配装太行发动机的国产歼-11B重型战斗机顺利完成定型审查，标志着我国在自主研制航空发动机方面实现了从中等推力到大推力的跨越。那时候能够研制第三代大推力涡扇发动机的国家，只有美国、俄罗斯、欧盟和中国。太行发动机的研制成功和公开，向世界证明了中国航空动力行业的整体实力和技术水平，从第二代发动机到第三代发动机的跨越，对我国国防工业和国防现代化建设也有深远的历史意义。

  2012年，为了逐步提升我国航空发动机和燃气轮机行业的自主创造新兴事物的能力，党中央、国务院批准设立“航空发动机与燃气轮机”国家科技重大专项（以下简称“两机专项”），成立专家委员会对专项实施方案开展论证，2014年7月，“两机专项”实施方案正式上报国务院。国家设立两机专项目的是通过重点型号自主研制，建立我国两机动力行业的自主创造新兴事物的能力体系，把我国航空发动机和燃气轮机行业打造成具有国际竞争力的战略性高技术产业，以满足我国航空、能源和电力工业对高性能动力装备的需求。

  随着“两机专项”的实施、中国航发的成立，我国航空发动机的发展开始步入追赶的快车道。

  回溯美国航空发动机发展史，F100为作为F15和F16的配套发动机在美国航发发展历史上拥有划时代性地位，在1970年立项时，F100已经有研究了10年的JTF22核心机做基础，而后在1974年交付空军以后，连续十余年间，因为可靠性问题，一度使美军F15、F16面临停飞的风险，经过大量的改进和整机试验，一直到1986年才逐渐达到可靠性要求，也奠定了接下来几十年稳固的市场地位。

  英国是工业革命的发源地，美国的航空发动机发展，其实是从引进仿制英国发动机技术开始的。而苏联航空发动机产业也是以仿制起步的。

  第二次世界大战结束，苏联就开始利用缴获的资料和设备，在德国技术人员的帮助下，仿制德国的Jumo 004和BMW发动机。苏联鼎盛时期建立了强大的航空工业体系，形成了“设计单位百花齐放，生产单位三强并立”的格局。随着苏联的解体，由于资金缺乏，许多在研和预研项目被取消，一批国有航空发动机设计局和批量厂被民营资本和海外资本收购，导致俄罗斯民用航空发动机产品几乎完全退出国际市场。

  普京上任之后于2007年8月签署了《关于成立联邦国有独资企业燃气涡轮制造科研-生产中心“礼炮”》的1039号俄联邦总统令，真正开始了俄罗斯航空发动机行业的一体化整合。俄罗斯航空发动机行业根据政府的决定组建四个控股公司，其中两个负责研制生产战斗机使用的大推力涡轮风扇发动机。

  俄罗斯出口中国最多的发动机为AL-31F。AL-31F脱胎于AL-21系列和AL-7系列发动机，在AL-31F定型前的十年内总试验时数达到22900小时，台架试车时数16625小时，飞行试验时数6275小时，1985 年定型时首次翻修寿命只有50个小时，1990年后，AL-31F的首次翻修寿命达到300小时才逐步走向成熟，AL-31对于整个俄式航空发动机体系的重要性不言而喻，到今天首次翻修寿命已经能达到1000小时，仍然为中俄主力战机最得力的动力装备。

  85岁高龄的刘大响院士在南昌举行的“2022年中国航空产业大会”作的主旨报告中表示，中国的航空发动机的装备，将经历三个不同的研制阶段。第一阶段是推重比8的涡扇-10系列；第二阶段是推重比10的涡扇-15；第三阶段是推重比12-15新型航空发动机。从俄罗斯大量采购AL-31F发动机，来装备歼-10、歼-11、歼-15、歼-16、歼-20等几乎中国自进入21世纪以后所有的新锐战斗机，就是推重比8的涡扇-10系列航发迟迟不能研发成功所致。从F100到AL-31F，从起初设计到完善皆历经30-40年左右，由此可见，8推重比级涡扇是航发研制中的一道坎，同时在交付之后也需要连续的资产金额的投入与实验改进。我国当前处在调整改进期的涡扇-10与F100和AL-31F是同推力的，同样也一定要遵循这一技术开发规律。

  预研技术始终和现役技术保持着合理的时间间隔，是为了保持技术一马当先的优势。现役装备一定要考虑技术风险，而预先研究则是为客服前瞻技术的技术风险，使其走向实用化。也正因为如此，俄罗斯政府将航空发动机产业列入了国家和国防科技中长期发展规划，注重形成有梯次的航空发动机谱系化产品，促进两个航空发动机联合体之间进行适度的横向竞争和深度的纵向协作。同时有关部门也牵头制定了详尽、专门的航空发动机研发长期规划，并保持政策的延续性，给予航空发动机产业长期、稳定的支持，从上层解决其结构和体制问题，并且先行发展。俄罗斯政府对于航空发动机工业的要求和做法，可以让我们深思和借鉴。

  2016年8月28日，以习同志为核心的党中央作出组建中国航发集团的战略决策。作出155字重要指示，推动中国航空发动机事业进入新时代。“两机专项”的实施，意味着航空发动机作为国家重大战略项目，当下和未来一段时间内都将获得政策、资金和资源方面的强大支持，从根本上解决投入不足问题。截至2020年底，“两机专项”的投入已达到3000亿元。在政策和资金的有力支持下，我国航空发动机和燃气轮机技术正在加速追赶世界领先水平，实现历史性跨越。

  目前，我国从事航发零部件机加工公司主要以航发集团旗下单位为主，参与单位机加工艺在国内处于绝对领先水平，目前太行系列发动机已经在歼-10、歼-15等三代主战机型上铺开使用，同时在研的还有军用大涵道比涡扇发动机，如果研制成功将填补国产大涵道比发动机的空白。

  2019年4月，沈阳市人民政府与中国航空发动机集团，贯彻落实习的重要批示精神和中央深入推动东北振兴有关战略部署，在沈阳市成立了中国航发燃气轮机有限公司，以将辽宁省沈阳市打造为中国航空发动机及燃气轮机自主研发和生产制造的重要基地。

  科研机构方面，中国航发拥有多家科研院所，其中航材院是新中国成立的第一个航空科研院所，国务院最早批准具有多学科硕博士授予权的科研单位之一，现拥有9个国家级的重点实验室和工程中心，13个省部级重点实验室和工程中心，6个海外联合研究中心，4条国家级生产示范线，有力支撑了我国先进航空发动机、飞机、直升机的研制生产。

  空气首先进入的是发动机的进气道。空气流过压气机时，压气机工作叶片对气流做功，使气流的压力，温度上升。燃烧室将高压空气和燃气充分掺混并且燃烧。

  目前民航发动机及先进歼击机用发动机所用多为环形燃烧室，其中环形燃烧室又可分为直流式、回流式和折流式。现代高性能发动机对主燃烧室提出了慢慢的升高的要求，军用发动机燃烧室需要具有更高的温升工作上的能力和更宽的工作范围，而民用发动机燃烧室的污染排放指标极为苛刻。为应对这些挑战，现在的燃烧室研究主要朝着高温升、低排放两个方向发展。

  从涡轮中流出的高温度高压力燃气，在尾喷管中继续膨胀，以高速沿发动机轴向从喷口向后排出。这一速度比气流进入发动机的速度大得多，使发动机获得了反作用的推力。

  涡轮的作用是将高温燃气中的热能和压力势能转化为机械能，即高温度高压力燃气在涡轮中膨胀做功，推动涡轮叶片带动涡轮盘旋转，从而经轴带动压气机工作。民航发动机多采用轴流式涡轮。涡轮的结构是一级转子一级静子，涡轮转子由涡轮盘、涡轮轴、工作叶片和连接部件构成；涡轮静子由涡轮机匣和导向器等部件构成。涡轮是航空发动机中工作环境最为恶劣的部件，尤其是涡轮叶片，要在高温、高压、高转速的“三高”环境中可靠、长时工作。为满足绝佳的服役性能，设计人员在其结构、材料和防护上下足了心思。在结构上设计成更佳冷却效果的空心形式，材料上选择具有更佳高温力学性能的单晶，更在其表面涂覆有热障涂层，以实现对其更稳定可靠且高效的高温热防护。

  涡喷发动机的工作原理类似于火箭，而涡扇发动机靠的是大风扇带动周围空气获得动力。结构上，涡扇发动机比涡喷发动机多了风扇和外涵道，由于多了这个能搅动外面空气的桨叶，而不是单纯的喷气，同样的动力，涡扇发动机的能耗就比涡喷发动机低。但是涡扇发动机的体积比涡喷发动机大，所以阻力也大，高速性能就没有涡喷好。而且在高空，空气稀薄的地方，对空气的利用率就没那么高，所以高空性能也不如涡喷发动机。

  由于其经济燃油效率和低噪特性，涡扇发动机相比涡喷发动机更适用于民航客机。

  C919大型客机是我国首款按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式干线月完成全部适航审定工作后获中国民用航空局颁发的型号合格证。

  为了加快国产民用航发的发展，中国强调自行研制与引进技术相结合，中国航发在若干领域与国外进行了技术合作，以加快CJ1000发动机研制速度。根据中国航发的资料，CJ1000发动机直径为1.95米，这一参数比LEAP-X1A/C略低，但是高于LEAP-X1B。目前CJ1000和CJ2000国产民用发动机正在研制中，长江-1000A进度之快超出外界的预期，在2017年完成首部验证机装配，2018年5月整机点火成功，2020年已确定进入地面台架测试阶段。去年10月9日。中国航发商发组织召开了“加速推进CJ-1000A商用航发适航取证”工作动员会，集团专职型号总师、公司两道班子成员、总助级高管、全体中层干部、CJ-1000A产品研究开发团队全体成员、CJ-1000A适航取证小组成员，以及适航取证业务支撑人员参加了本次会议。根据此次中国航发商发公布的内容，CJ-1000A很快可以装配在C919上，进行平台和动力适航取证，但后续还有必要进行空中测试和适航试飞等流程，距离量产还需要一定时间。

  世界大型航空发动机企业很看重军民航空发动机的协调发展，企业如果单纯依靠军用航空发动机很难长期生存，辅以民机和燃机的高额利润才能维持运转。世界发动机产业格局早期以军机为主，军民用航空发动机的销售额比约为4:1。这种情况当前已出现了根本性的转变，2020年，军民用航空发动机的销售额比约为1:4。

  世界能造的国家有9个，而能造大推力军用涡扇发动机的国家只有3个：中国、美国和俄罗斯，某一种意义上来说，航空发动机的制造比还难。

  为什么我们能制造不能制造顶级的飞机发动机？同类型的问题还有：为什么我们能造核武器却没法造芯片？为什么我们能造坦克装甲车却没法造出一辆好的燃油汽车？

  因为军用战斗机、核武器等，解决的主要是制造能力“有无”的问题，是“自己说了算”，商用飞机、消费级芯片等，面对的是市场占比“多少”的问题，“消费者说了算”，没有航空公司会为不成熟和高成本的发动机买单。

  根据空天界的数据，全球涡轮发动机市场过去五年产量稳定在1.4万台左右，由于产品结构趋向高端，均价有所提高，总产值有上涨的趋势，2017-2019年全球涡轮发动机年产值分别为724、747、728亿美元。根据中国商飞发布的《2021-2040年商用航空发动机市场预测》，2021年至2040年，全球预计有41429架新机交付，价值约6.1万亿美元。其中，中国航空市场预计将接收50座级以上客机9084架，占全球的21.92%，价值约1.4万亿美元，占全球的22.95%。

  一架飞机主要由300-500万个零部件组成，这些零部件需要数千个供应商生产，C919迎来商业化落地的“高光时刻”，也让一批“搭乘”大飞机的产业链公司备受市场瞩目。根据上海市科委发布的《2022上海科学技术进步报告》，截至2022年底，C919累计获得32家客户、1035架订单。按照商飞最新的预测，2020-2039年，窄体客机全球需求量为2万架，中国需求量为4620架，年均231架。若按照商飞每年150架的设计产能计算，预计会为整机厂上市公司带来每年26.25亿美元（约180亿人民币）的增量。以C919为代表的商用航空发动机的发展，除了意味着我国在航空领域新材料、新工艺、新技术取得群体性突破，更重要的是还带动了一批产业高质量发展，形成辐射全国、面向全球的大飞机产业体系，推动基础学科、航空工业和相关产业取得新发展。

  C919能不能复制中国高铁的成功？创新才能自强，创新才能争先，这是我们在研制大飞机过程中的坚定信条。当今世界百年未有之大变局加速演进，全球产业链供应链面临重塑，科学技术创新成为国际战略博弈的主要战场。唯有着力打造自主可控、安全可靠的产业链、供应链，才能推动制造强国建设取得新进展新成效，把发展的主动权牢牢掌握在自己手中。