據《兵工科技》雜誌近日援引央視的訊息稱，中國科學院在2021年新年伊始於航空發動機領域取得了重大技術突破。據悉此前所研發的鈦鋁合金渦輪葉片已經經過了嚴格的振動疲勞考核，隨後將在最短時間內裝機CJ1000A發動機進行測試。而此前隨著中美貿易戰程度的不斷加深，美國方面就傳出了斷供C919客機發動機（LEAP-X渦扇發動機）的訊息。如果美國未來決定掐斷LEAP-X渦扇發動機的供應，那麼我們也能夠拿出相同等級的發動機，進而保證國產大飛機的研發進度，同時也能為C929客機和運-20的進一步改進打下堅實的基礎。

WS-10系列發動機已經相當成熟

實際上一直以來我國在航空發動機的總體設計上處於世界一流水平，無論是國產化“斯貝”發動機得來的WS-9，還是透過CFM-56核心機研發而來的WS-10都足以證明我國在大推力軍用渦扇發動機領域有著不小的技術積澱。而仿製改進俄羅斯D-30KP-2航空發動機而來的WS-18發動機也已經裝配運-20使用，這也能夠說明我國已經有了成熟的大涵道渦扇發動機設計改進技術。但是一直以來困擾我國發動機發展的並不是設計技術，而是涉及到材料學和精加工等方面的先進渦輪葉片技術。

噴氣航空發動機結構

眾所周知，航空發動機一直是“航空工業皇冠上的明珠”，而航空發動機的重中之重便是發動機葉片。從噴氣式航空發動機的工作原理來看，航空發動機的運作過程比較簡單。空氣透過風扇的高速旋轉被吸入低壓壓氣機，然後進一步壓縮後進入高壓壓氣機。此後壓縮空氣進入燃燒室和燃料混合燃燒膨脹，最終經過尾噴排出形成巨大的推力。而從整個發動機的構成來看，其機械結構也是相當簡單的，僅僅只有兩個主要旋轉部分，即壓氣機和渦輪，還有一個或者若干個燃燒室。而憑藉著我國在航空航天領域多年的積澱，我國如果僅僅只是要設計一款先進發動機，那麼相關的難度並不大。但是工作原理、機械結構以及設計工作簡單就不意味著生產航空發動機就很簡單。

隨著現代噴氣發動機的不斷髮展和飛機的不斷髮展，各國軍方根據不同飛機的要求對噴氣發動機提出了不同的要求。如戰鬥機要求更好的經濟性和更大的推力，這就使得工程師們在不斷地提壓縮高空氣在渦輪前的溫度，因為只有這樣空氣進入燃燒室和燃料混合後才能更加充分的燃燒，進而提高推力和經濟性。但是對於大型飛機，往往在要求提高推力的同時，還要求更高的經濟性、可靠性以及安靜性等指標。所以無論是大型運輸機還是客機往往都會選擇涵道更大的發動機，這樣做能夠明顯地提高發動機的經濟性、可靠性以及安靜性。但是無論小涵道發動機還是大涵道發動機都會要求更高的渦輪前燃溫度，這就要求渦輪風扇的轉速更高。除此之外，渦輪風扇還要承受超過一千度的高溫。也就是說噴氣發動機不僅要承受高速旋轉所帶來的巨大離心力，還要承受高溫，這就對渦輪葉片的效能提出了非常高的要求。

F-119發動機相當先進

以目前最先進的美國F-119發動機為例，其採用了單晶高溫合金技術的發動機葉片就能夠承受高達1649～1760℃的溫度。而我國目前最成熟的WS-10系列發動機遠遠無法與之相比，而且採用鎳基高溫合金的WS-10渦輪葉片由於加入了稀有珍貴金屬，整個造價也是相當的高昂。如果說要將這種技術使用到CJ1000A發動機上，那麼對於追求極致價效比的C919客機來說無疑是不能接受的，因此中科院就選擇了鋁鈦合金這種相對成本較低的合金技術。而經過長時間各種不同配方的試驗、各種新型冶煉技術的探索，我國目前已經研發出了比較成熟的鈦鋁合金渦輪葉片。

C919客機

為了能夠進一步提高鈦鋁合金渦輪葉片的耐高溫效能，我國也創新性地透過複雜的表面反應，給鈦鋁合金渦輪葉片形成耐高溫高效能塗層的辦法。而隨著振動疲勞測試的完美透過，也說明了我國此前所摸索出的一系列新工藝和新配方的先進性。而我國一直以來在高音速風動、高空試車臺等配套設施方面的建設一直位於世界一流水平，這也就意味著一旦新的發動機葉片裝機試車，其進度將會遠比我們所估計的要快，未來C919客機大規模換裝國產發動機的夢想就在眼前。

運-20大型運輸機

另外CJ1000A發動機一旦大規模生產，也完全為運-20運輸機換裝，屆時運-20憑藉著更大的推力和經濟性，將會成為我國預警機等特種飛機的最佳平臺，同時也將完全釋放運-20的運輸潛能，為戰略空軍的建設打下堅實的基礎。總的來說，中科院此次在鈦鋁合金渦輪葉片方面取得的突破是巨大的，未來可以進一步運用於其他噴氣發動機之上，這也能夠在一定程度上解決我國航空工業一直以來的“心臟病”問題。最重要的是，這也將解決國產大飛機被美國卡脖子的問題！