航空发动机为航空器的飞行提供动力，简称航发，又被誉为航空器的“心脏”。同时，它也被认为是“现代工业皇冠上的明珠”。

  为何航空发动机的“地位”如此之高？这是因为能够独立研发和制造航空发动机的国家屈指可数。

  比如英国的罗尔斯-罗伊斯公司，其主要航空发动机产品占据大部分民用客机市场；与罗尔斯-罗伊斯公司形成对抗的是美国的通用电气，波音737使用的CFM56发动机就是来自通用电气，我国现有的航发项目也深受CFM56发动机影响。

  美国另一家发动机巨头普惠公司则是以军用发动机为主，如F-22使用的F-119系列发动机。我国的新舟60支线客机发动机就是普惠的产品。

  俄罗斯的留里卡-土星设计局的产品AL-31系列则是军用领域的常青树，代表了俄罗斯发动机的领先水平。

  独立研发、制造航空发动机不仅需要高投入，还需要长时间的技术沉淀，才能有所斩获。西方大型客机、军用飞机能达到优秀的性能，很大程度是依靠先进的航空发动机

  我国航空发动机最早从苏联引进的Pд-9B喷气发动机仿制而来，经过60多年的发展，已经能制造推重比为10的高性能航空发动机，以军用为主。

  而民用发动机领域仍然被通用、普惠以及罗罗三家国外公司占据，基本的产品集中在民用大型客机上。

  我国独立研发的民用客机中，C919仍然使用加拿大CFM-LEAP1C发动机，该发动机并非为C919专用动力，而是C919是根据CFM-LEAP1C发动机的性能来研发的，如果这发动机被暂停进口，那么C919就可能面临被“釜底抽薪”的问题。

  如何避免这样的情况呢？作为CFM-LEAP1C发动机的替代型号，国产发动机CJ-1000X慢慢的开始研发。

  我国现阶段基本上民用航发围绕C919研发，军用领域的航发围绕歼20研发，形成产业链。

  航发产业仍然以终端产品为中心的研发模式，先有C919和歼20，再投入巨资研发配套发动机。而西方国家则正好相反，先预研下一代发动机，再将其配套到终端产品上。

  在未来20年，我国航发工业可以在C919和C929客机的发动机上追上西方国家，军用发动机以WS-15型号追赶美国的F-119发动机，军民两个方向均有突破。

  但我们也应该看到，美国等西方国家慢慢的开始研发下一代航空发动机，在经济性和可靠性上可能又将提升到新的高度。

  航空发动机代表了一个国家最先进的科学技术实力，涉及物理、化学等基础学科，还可以反应一个国家是否重视教育。

  任何一个国家研发航空发动机不能离开基础学科，比如航空发动机中主要使用的材料镍合金、钛合金还有新型陶瓷基复合材料，主要使用在燃烧室、涡轮叶片和涡轮盘上，机匣、尾喷口的辅助部件又是使用其他耐高温材料。当钛合金加入钒、锆等不同金属之后，力学性质就会发生明显的变化，能够很好的满足发动机长时间在高温下运行。

  先进的航空发动机工业代表的是成熟且发达的基础学科教育能力，以及将研发成果转化为工业、产品的能力。

  航发工业的上游是大学、主机研究所、实验厂、材料制造企业等，下游是商业大飞机、军用飞机、船舶工业等，有了航发工业作为前提，才谈得上研制出高性能大型客机、军用战斗机和航母等终端产品。

  如美国海军目前大量使用的LM2500燃气轮机就是来自对J79涡轮喷气发动机的改进，将航空发动机技术移植到水面舰艇上，大幅度减少了研发时间。

  需要10万马力的总推进功率的舰艇，美国只要安设4台LM2500燃气轮机，单台2.5万马力，而苏联同时期的驱逐舰则需要8台1.1万马力的燃气轮机，这就等于白白增加了船载重量，减少了武器、燃油的携带量。

  航发工业还能带动航天的发展。如运载火箭的发动机结构更简单，而且上班时间短，对推力变化的要求比较低。

  由此可见，航发工业本身就具有较大的技术难度，一旦实现突破，就能带动航空航天、船舶工业的发展，对我国防安全、国民经济的发展至关重要。

  航空发动机本质是一个动力装置，要求自身重量尽可能小，且产生的推力越大越好。这里有个概念叫做推重比，即用推力和重量的比值来衡量航空发动机的基本性能。

  F-22战斗机使用的F-119发动机推比超过10，F-35使用的F-135发动机推比超过12，自身质量轻，推力也足够强大，为两款战斗机的性能加分不少。

  目前主流的航发是涡轮风扇发动机，直径一般在1米左右，长度4至5米不等。工作过程是将吸进的空气先通过压气机进行压缩，再进入燃烧室参与燃烧反应。排出的高温燃气经过高压涡轮加速后从尾喷管喷出。其中一部分燃气会经过低压涡轮，而航发最前面的风扇由低压涡轮带动。航空器则由风扇和高温燃气一同推动前进。

  就这么一个大冰柜大小的装置，可产生自身重量10倍的推力，这就是航空发动机先进之处。可以认为航空发动机上万个零部件，每个都代表了先进的材料技术。

  最典型的如涡轮叶片制造技术，涡轮叶片是航空发动机中最直观呈现出的零部件，F-22上使用的F-119发动机涡轮前温度达到2000K，若使用传统铸造工业在冷却时会形成晶核，这些不定晶核钢铁没办法承受发动机的压力，因此就需要单晶叶片制造技术。

  在叶片上只有一个晶核，这样铁原子都按照这一个晶核的顺序排列，利用原子间的作用力控制叶片强度，显然比不定晶核上分子间作用力更强大。这就涉及对原子、分子层级的研究问题，无疑是基础学科在航发工业的最直观体现。

  解决了涡轮叶片的强度问题还不够，还要解决制造工艺的问题。叶片本身其实是空心的，罗尔斯-罗伊斯公司设计了三角桁架技术制造空心风扇叶片，将多层钛合金板制造成宽弦叶片，不仅满足了强度，还降低了质量，最重要的是低成本制造。

  涡轮叶片的加工需要整体叶盘高精度加工技术，这样才可以保持叶片的厚度的一致，在叶片间需要保留气流通道，制造工艺的难度不亚于单晶叶片制造技术。

  发动机每分钟可达到数万转，我们以美空军F-15战斗机上使用的F-100发动机为例，在1970年代生产，每分钟转速为3万转。这就需要高性能轴承制造技术，要承受发动机转子高速转动产生的挤压应力，还要承受高温工作环境。

  目前世界上高性能轴承基本被西方企业垄断，形成技术壁垒，我国航空发动机要达到高推力、高性能，就需要搞定先进轴承制造技术。

  拥有上万个零部件的航空发动机，需要整体式发展前进，缺一不可，处处都体现着基础科学和工业转化的成果。

  从高性能航发的角度看，整个产业链上游是基础科学、材料和零部件的生产，生产完成之后，在主机厂进行制造，制造完成之后，就交给下游公司进行维护，比如维修厂等。

  狭义的航空发动机产业链均没有产出价值，从科研院所开始到维修有着高投入、长周期的特点，只要广义的航发产业才能输出价值。

  生产出来的航空发动机交给飞机制造商使用，飞机制造商从发动机制造商购买发动机，聘请维修企业来维护，这样就形成了闭环的资金流，产业也就形成了。

  从民用的角度看，乘客向航空公司购买机票，航空公司将机票等收入的一部分用来购买发动机和维护服务，保障飞机发动机正常运行，这样航发企业也能获得足够的资金维持现有团队，并且对新型号进行升级。

  从军用的角度看，航发企业把发动机卖给军用飞机制造商，有了高性能的航发，军机的性能也能得到保证，国防力量也得到了提升。

  最终，这条产业链还是满足计算机显示终端的需求：即空军和乘客。航发领域的投入资金需求较大，美国从1950年代开始投入数百亿美元研发航空发动机，经过数十年积累才扶持起通用动力和普惠两家航空发动机巨头，从产业链角度看，航发的研发需要国家资金的扶持和推动，回报周期长。