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飞机的研制周期一般是10~15年,发动机则是15~30年,这使得航空发动机的发展一直追不上飞机前进的“脚步”,而国家又急于将飞机投入使用,于是只能购买国外的发动机。

最近我国在航空发动机粉末涡轮盘挤压技术方面取得了重大突破,虽离产业化还有一段差距,但足以让我们看到航空发动机国产化的一线曙光。

■记者原诗萌

让国产发动机与大飞机一起“翱翔”在蓝天之上,是几代航空人的梦想。如今,我们离这个目标又近了一步。

据中国兵器工业集团网站近日报道,我国在航空发动机粉末涡轮盘挤压技术方面取得了重大突破,填补了我国航空事业的一项空白。

“这意味着我国在航空发动机的材料和加工制造方面取得了新的进展。虽然距离民用航空发动机的国产化还有一段距离,但我相信,随着时间、资金和人力的投入,未来会有更大的突破。”北京航空航天大学经济管理学院教授魏法杰对《中国科学报》记者说。

新的突破

涡轮盘是航空发动机的核心部件,其制造难度很高,被称为航空发动机的“皇冠”。

据了解,以前涡轮盘的制造采用的是铸锭—锻造技术,但随着航空发动机的发展,高温合金材料的使用越来越广泛,如果用传统的锻造技术,一方面加工比较困难;另一方面,由于高温合金成分比较复杂,铸锭—锻造方式会造成偏析,无法保证材料的可靠性。

因此,将高温合金生成粉末,再通过热等静压、挤压、超塑性等温锻造等加工制造成涡轮盘的方法——粉末涡轮盘材料技术,成为航空发动机领域的主流选择,而我国最近所取得的突破正是这方面。

“航空发动机粉末涡轮盘材料挤压技术对于发动机制造非常关键,掌握该项技术的国家尚在少数,该项技术的突破对于我国发动机制造是极大的利好消息。”中投顾问机械行业研究员李文倩对《中国科学报》记者说。

李文倩同时指出,突破此项技术也有必然性,是对我国航空工业发展的肯定,也是前期大量资金、人力投入的结果。

前瞻产业研究院行业研究员严超波也认为该项技术突破具有重要意义。“这说明中国在航空材料高精密加工领域已经迈出了非常重要的一步,中国的先进国产航空发动机正由探索阶段走向研制阶段。”严超波对《中国科学报》记者说。

仍面临挑战

虽然我国在航空发动机的材料方面取得了上述突破,不过距离真正实现“民用”航空发动机的国产化,仍然有很长的路要走。

严超波告诉《中国科学报》记者,在材料方面,中国在高温合金材料、钛合金材料、复合材料的高精密生产和加工方面仍有一段路要走,发动机涡扇高精密成型技术也难以满足先进发动机的需求。此外,在发动机整体设计方面,中国需要进一步优化。而在制造方面,中国航空发动机缺少质量控制方法,量产发动机的质量仍难以保证。

魏法杰告诉记者,造成我国发动机落后现状的原因主要有两方面。一方面是体制机制问题。在过去,我国将航空发动机的发展和飞机绑定在一起,飞机型号若不立项,发动机也不能立项。然而,飞机的研制周期是10~15年,发动机则是15~30年,这使得航空发动机的发展一直追不上飞机前进的“脚步”,而国家又急于将飞机投入使用,于是只能购买国外的发动机。

另一方面是资金投入问题。魏法杰表示,由于航空发动机的结构非常复杂,只靠理论计算远远不够,还需要进行大量实物试验。在国外,一台发动机设计出来后,往往运行上千台样机进行测试,以确保其性能的稳定和可靠。而国内投资较大的发动机,也只有几十台进行运行测试,与国外的差距显而易见。

不过,我国航空发动机即将迎来改变落后现状的好机会。据记者了解,航空发动机重大科技专项目前正在国务院审批,该专项预计投入至少千亿元资金,主要用于支持国产航空发动机相关领域的自主研发。

“预计专项启动是一系列重量级技术突破的序曲。”李文倩对《中国科学报》记者说。

多重意义

实现航空发动机的国产化,不仅意味着我国在技术上不再依赖于人,在经济方面也具有多重的意义。

据光大证券统计,预计到2020年,中国将购买2000架大飞机,需要6000台发动机,将产生300多亿美元的市场需求。到2026年,我国飞机需求总量接近3000架,有望带动航空发动机市场需求量达6500台,市场规模约为650亿美元。

李文倩表示,航空发动机重大专项的获批,将成为发动机市场的“强心针”,相关发动机制造企业在实体制造市场会获得较大飞跃,在资本市场也会备受追捧。“发动机市场会成为我国宏观经济的有力带动者。”

此外,发展航空发动机对于我国战略性新兴产业也有重要的引领和带动作用。魏法杰表示,航空发动机的技术突破会带动一系列产业的发展。比如,航空发动机需要高温合金等先进材料,因此会带动原材料产业的发展。航空发动机加工难度较大,且需要高精度的加工设备,因此会促进我国制造业的升级及高端装备制造业的发展。(原诗萌)



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