航空發動機是一種高度複雜和精密的熱力機械。作為飛機的心臟，它不僅是飛機飛行的驅動力，也是航空工業發展的重要驅動力。人類航空史上的每一個重要變化都離不開航空發動機的技術進步。

目前，世界上只有美國、俄羅斯、英國和法國真正具備研發能力。其他國家或多或少是模仿的。目前，世界上最大和最強的發動機公司包括普惠公司(美國)、通用動力公司(美國)和羅爾斯·羅伊斯公司(英國)。

多年來，中國一直希望自主開發和製造出優秀的發動機，這些發動機不僅適用於軍事用途，而且可以推廣到民用(民用應考慮價效比)。例如，中國最新的第五代戰鬥機採用渦扇15“峨眉”渦扇發動機，這是為中國第五代戰鬥機研製的一種小涵道比推力向量渦扇發動機。儘管如此，中國總體上仍遠遠落後於歐美髮達國家。

航空發動機的特點是體積小、功率高、各部件工作條件惡劣。特別是，旋轉部件在不同溫度、載荷和環境介質(空氣和氣體)下工作時，大多由強度高、耐熱性好和耐腐蝕性強的材料製成。航空發動機的使用壽命各不相同，軍用飛機發動機通常持續100-1000小時。民用發動機甚至需要超過10000小時，所用材料的結構和效能必須長期保持穩定。因此航空發動機的材料非常重要。

為了製造航空發動機，首先必須掌握材料的製造工藝。航空發動機材料是用於製造航空發動機主要部件的結構材料，如風扇、壓縮機、燃燒室、渦輪、軸、葉片等。特別是作為發動機熱端部件的渦輪盤和渦輪葉片的材料和製造工藝，是發動機的關鍵，對材料的耐高溫和耐應力性提出了很高的要求。

早在20世紀40年代，噴氣發動機的原理就被提出來了，但還沒有適合渦輪製造的高溫材料，所以發展緩慢。

直到五六十年代，英國懷特公司開發了鎳基高溫合金。另外，真空熔鍊法制造高溫合金純度提高，效能更好。航空發動機渦輪葉片採用變形高溫合金和鑄造高溫合金。

目前，航空發動機材料已經發展了幾大類，如高溫合金、金屬間化合物、超高強度鋼、陶瓷基複合材料、碳/碳複合材料、金屬基複合材料等。

目前航空材料的發展趨勢是開發新的第三和第四代單晶合金。美國國家航空航天局開發的第四代單晶合金的工作溫度比第三代高27 ~ 42℃。俄羅斯正在開發的ⅸC-55也屬於第四代單晶，在1100℃和100小時的持續強度為180 ~ 190兆帕

美國宇航局還計劃將第四代單晶的工作溫度再提高56℃，這非常接近合金的熔點。此外，鎳鋁合金也是發展方向之一。

葉片是航空發動機的核心部件，葉片的溫度承載能力可以說直接決定了發動機的效能，航空發動機新材料的變化對發動機的減重、降噪、節油和效能有著重要的影響，這也是各國積極探索新材料的原因。

例如，以鈦鋁合金為代表的金屬間化合物的研究已經持續了30年，但進展緩慢。它的兩大缺點是室溫拉伸塑性低，導致加工困難；第二，高溫下強度不足，工作溫度範圍有限。

美國率先在鈦和鋁合金領域取得突破。通過開發鈦-48Al-2Cr-2Nb(以下簡稱4822)合金來代替鎳基高溫合金，製造了低壓渦輪葉片的最後兩級。4822合金應用於波音787，能節省20%的燃油，減低噪音和氮化物排放。

儘管中國在航空發動機上與西方還有差距，但在航空材料上，中國已經追上世界前列。

南京理工大學陳光教授團隊開發的新型鈦鋁合金，其溫度承載能力可達900℃以上，比現有發動機核心部件材料高150-250℃。陳光教授主要從事金屬材料的控制凝固和相變及其應用研究。他在固化技術和新材料方面取得了一系列創新成果。內生晶相粗化防止剪下帶的方法是2008年BMG複合材料獲得室溫拉伸塑性的兩個基本原則之一。他還提出了利用介面能量各向異性來控制晶體取向的新理論。

目前，鎳基合金在中國被用作製造航空發動機核心部件葉片的材料。耐高溫650-750℃，美國也開發了含鋁和鈦的彌散強化鎳基合金，如分別由普惠公司、通用電氣公司和特種金屬公司開發的Inconel、Mar-M和Udmit合金系列。然而，一旦中國鎳基合金的溫度升高，材料就會“蠕變”並緩慢變形。

鈦鋁合金與鎳基合金相比，不僅具有品質低的優點，而且具有高強度、高塑性等特點。陳光教授的團隊在國家973計劃等的支援下，發明了一種非籽晶法制備PST鈦鋁單晶的新技術，解決了鈦鋁合金室溫脆性高和使用溫度低兩大難題，從而設計製造了鈦鋁合金家族的新成員“多片雙晶鈦鋁單晶”(PST鈦鋁單晶)，不僅大大提高了其強度和塑性，而且具有900℃以上的耐高溫效能，可以說是原創的，突破性進展。

這種高溫PST鈦鋁單晶不僅強度高，室溫塑性大於6.9%，4822合金室溫塑性小於2%，屈服強度高達708兆帕，拉伸強度高達978兆帕，強度品質領先美國，實現了高強度和高塑性的優異結合。

可以說，陳光教授開發的高溫PST鈦鋁單晶在核心效能、強度品質和耐用性方面都優於美國的“4822合金”。簡而言之，其關鍵效能指標，如室溫拉伸塑性、屈服強度、高溫抗蠕變性、溫度承受力等，都處於國際領先地位，超過美國同類材料1-2個數量級。

該合金在900℃的拉伸屈服強度為637 MPa，具有優異的抗蠕變效能。其最小蠕變速率和耐久性比“4822合金”高1-2個數量級，預計將鈦鋁合金的當前使用溫度從650~750℃提高到900℃以上。

通常，每當鎳基單晶高溫合金的溫度承載能力提高25-30℃時，就會產生新一代的鎳基單晶高溫合金。陳光教授團隊發明的新材料將使溫度承載能力提高150℃-250℃以上，這是一個重大突破，將為中國飛機打造一顆澎湃的中國心臟提供有力支援。

目前，陳光開發的高溫PST鈦鋁單晶已應用於中國航空發動機葉片製造。儘管中國的航空發動機技術與歐美有很大差距，但一切都需要一個過程要有耐心和信心，才會有更多的陳光這樣的人才不斷湧現，為國家做出重大貢獻。

陳光之所以有這麼高的成就，跟他紮實的數學基礎教育分不開，他把學習當成興趣，有了興趣就會主動學習，也就成功了一半。

興趣是最好的老師。無論幹什麼事情只要有了興趣，就會千方百計想辦法將其幹好，一個人無論是笨還是愚，只要對某一事物有了濃厚的興趣，幹事情就也不難了。

正因為學習本身是反人性的，需要不斷重複，不斷練習，對於缺乏良好自制力的孩子而言，更容易出現牴觸行為。

記得楊振寧曾公開說過，自己也覺得數學很無聊，但有一次看到劉薰宇的數學書時，他很驚訝，數學竟然還可以這樣學？

劉薰宇作為中國近代數學家，他寫過很多通俗易懂且極其有趣的數學文章，尤其是關於智力測試的文章，讓人眼前一新。

劉薰宇有很多書，但真正好評如潮的只有這三本，深受中小學生熱愛。

原本非常抽象且枯燥的數學內容，劉薰宇老師全部用通俗易懂、簡潔的語言概括出來，學生一看就懂，學習過程很輕鬆。

用著名數學家谷超豪的話：“對我影響最大的書就是《數學的園地》，他介紹了微積分和集合論的初步思想，簡直把我帶入了全新的世界。”

著名畫家豐子愷更是親自給劉薰宇的書籍做序，說自己小時候就是因為覺得數學枯燥才學的繪畫，如果能早點讀到劉薰宇先生的大作，或許自己也能當個數學家。

劉薰宇著作主要有三本書《馬先生談算學》《數學趣味》《數學的園地》，這三本書都非常的有趣，非常適合五、六年級的小學生和中學生來讀。很多學生讀了後都會愛不釋手，甚至像讀小說一樣讀得津津有味。徹底愛上了數學。