閱兵飛機的“心臟”：深度拆解國產航空發動機的制造難點

導語

2025年9月3日，北京天安門廣場上空，鐵流滾滾，鷹擊長空。為紀念中國人民抗日戰爭暨世界反法西斯戰爭勝利80周年，一場盛大的閱兵式在這里舉行，向世界展示了中國的力量與自信。

圖1：參與閱兵的主力戰機

當由先進的預警機、殲擊機、運輸機等組成的空中梯隊以雷霆萬鈞之勢呼嘯而過時，那震耳欲聾的轟鳴聲，是獻給歷史的禮炮，更是強軍征程的序章。

然而，在這雄壯的交響樂背后，一個長久以來縈繞在中國航空工業心頭的問題，也再次浮現在我們的腦海中：這些戰鷹的澎湃動力，究竟從何而來？它們的“心臟”——航空發動機，是否真正實現了從“外國引進”到“中國創造”的跨越？這顆日益強勁的“中國心”，又是如何一步步搏動起來的？

答案，既寫在呼嘯長空的身影中，也深藏于幾代航發人艱苦卓絕的奮斗歷程里。2025年的閱兵，既是一次力量的展示，更是中國航空發動機工業邁向一流的關鍵見證。要讀懂這顆“現代工業皇冠上的明珠”，我們必須深入了解那些極限挑戰背后的坎坷與毅力。

一

什么是航空發動機的“極限挑戰”？

航空發動機被稱為“工業皇冠上的明珠”絕對實至名歸。它要在極端苛刻的條件下穩定工作，我們可以用“三高”來概括：

高溫： 以渦扇-15為例，發動機燃燒室的溫度可達1600℃以上——遠超鋼鐵的熔點。這就要求葉片等部件必須用特殊材料制造，并依靠特殊的內部結構實現最大化的冷卻效率。

圖2：渦扇-15（左邊）測試中，藍色尾焰代表更高的燃燒溫度

高壓：當飛機高速飛行時，吸入的空氣會被高壓壓氣機壓縮到數十倍于標準大氣壓，并混合燃料實現狂暴卻穩定的燃燒。要實現這一點，發動機的每一個承壓部件，從機匣到渦輪盤，都必須承受這種巨大的內部壓力。任何細微的材料缺陷、加工誤差，都可能在巨大應力下導致災難性的后果。

高轉速： 發動機轉子每分鐘旋轉幾萬次，葉片末端“在超音速的風暴中起舞”。此時，葉片承受的離心力相當于自身重力的幾萬倍。因此，其材料必須極度均勻，結構必須精密無比，整個轉子系統也必須達到完美的動態平衡。

正因如此，航空發動機并非單一技術的突破，而是材料、工藝、氣動、熱力、控制等多門尖端學科的極致融合。它像一道終極考題，考驗的是一個國家整體工業實力是否“樹大根深”。

二

跨越天塹：攻克航發到底難在哪？

“三高”的宏觀挑戰，具體可拆解為材料科學、精密加工、系統設計和試驗驗證這四個必須攻克的核心技術領域。

圖3：羅爾斯·羅伊斯軍用發動機的定向結晶和葉片內部管線設計

首先是材料科學，它直接決定了發動機的性能上限。這里的技術挑戰集中在兩個關鍵部件。第一個是直接承受上千度高溫燃氣沖擊的渦輪葉片。常規金屬合金在此溫度下會迅速失效，因此必須采用“單晶高溫合金”，通過復雜的定向凝固工藝，使整片葉片由一個完整的金屬晶體構成，以消除高溫下脆弱的晶界。第二個是連接所有葉片的渦輪盤，它在高溫下承受著巨大的離心力。為此，必須采用粉末冶金工藝，將合金制成微米級均勻粉末再壓制成型，以確保材料內部的均勻性和強度。

其次是精密加工，它將先進材料轉化為可用的高性能零件。有了頂級的材料，還需要同等級別的加工技術。例如，為減輕重量并提高效率，現代發動機普遍采用整體葉盤結構，即將葉片和輪盤加工成一個整體，這必須依靠高級別數控機床進行整體銑削。再如，為了讓渦輪葉片能在超越其材料熔點的環境中工作，必須在其表面加工出數千個毫米級直徑的氣膜冷卻孔，這需要運用激光等特種加工技術。

圖4：葉根的沖動力和葉尖的反作用力共同驅動葉片完成能量轉換

再次是系統設計，它將所有部件整合成一個高效運轉的整體。設計是發動機的靈魂，但這背后依賴深厚的理論和數據積累。無論是設計出讓氣流在高速下平穩流動的最佳葉片形狀，還是構建實現最優、最經濟的熱力循環，都離不開大量的風洞試驗數據和核心算法。同樣關鍵的還有發動機的全權限數字電子控制系統（FADEC），其核心的控制律軟件必須建立在對發動機特性的深刻理解和海量試驗數據之上。

最后是試驗驗證，這是確保發動機現實落地的必經之路。一臺發動機從圖紙到合格產品，必須經歷極其嚴苛和復雜的測試流程。只有經歷充分驗證，才能確定理論設計的目標是否達到。它不僅需要在高空試驗臺這種戰略設施中模擬各種極端飛行條件，還要進行漫長且耗資巨大的部件與整機長時試車。每個核心部件都需單獨測試數千小時，整機則要經歷嚴苛的持久試車。

圖5：換裝了單臺CJ-1000A的運-20高空試驗臺

這四個領域并非孤立，面對的實際工程難題可能是幾種問題的耦合。“太行”發動機在研發初期所遭遇的可靠性問題，很大程度上就源于在材料與加工工藝上的不成熟；而其冗長的研制周期，則直接反映了系統工程的極端復雜性。

三

中國航發，從“心臟病”到“自強”的涅槃

長期以來，“心臟病”是中國航空工業發展的核心桎梏。要理解中國航發如何從困境中突圍，渦扇-10“太行”發動機的研發歷程，提供了一個最深刻的剖析樣本。

這一切的起點，要追溯到上世紀90年代蘇-27戰斗機的引進。中國同時也獲得了配套的AL-31F發動機，但并未能同步引進其完整的設計圖紙和制造工藝體系，為后續的自主研發留下了隱患。

相應地，面對當時主力戰機的動力需求，國產渦扇-10項目被寄予厚望。在技術路線的選擇上，我國并未選擇模仿觸手可及的俄式發動機，而是將目光投向了美系核心機——通用電氣公司的CFM56。該核心機與美軍F110軍用發動機同源，后被證明兼具先進性和經濟性。但研發團隊很快發現：他們嚴重低估了在缺乏原始設計數據和理論支撐下進行逆向工程的難度。

圖6：曾出現過大量生產好的殲-11B因無“太行”可用被迫停放于停機坪上

逆向工程并非簡單的測繪仿制。早期的“太行”研發，就陷入了“知其然，而不知其所以然”的困境：能復刻出葉片的外形，卻難以理解內部通道如何作用于冷卻；能分析出合金成分，卻不知鑄造單晶葉片的工藝；能構造核心機，卻不知如何調整不同工況下的動態平衡。這導致早期的“太行”發動機長期存在性能不穩定、可靠性不足等問題。

在經歷了漫長的摸索與挫折后，大約在2014年，“太行”進行了一次架構級別的“回爐重造”。這次調整的核心，是從單純模仿外形轉向深入鉆研基礎理論，徹底吃透其設計思想和工程原理。這個過程雖然付出了巨大的代價，但其成果是歷史性的。它不僅最終催生了性能更強、可靠性更高的后期“太行”發動機，更重要的是，它在這個過程中鍛造了一支對發動機有深刻理解的研發隊伍。

圖7：成熟后的“太行”發動機各項指標與同源的F110-GE-132類似

“太行”項目的深遠影響，體現在它為后續型號的發展鋪平了道路。一方面，在其成熟可靠的核心機基礎上，通過擴大風扇，很快衍生出了用于運-20B的大涵道比渦扇-20發動機。另一方面，“太行”曲折的研發歷程，讓中國航發深刻認識到逆向工程的局限性。因此，在為殲-20配套研制全新的渦扇-15“峨嵋”發動機時，國家堅定了從零開始、完全正向研發的決心。

渦扇-15是一款與渦扇-10在設計理念上完全不同的全新發動機。“太行”的成功，主要價值并非體現在其具體技術之上，而是它在探索過程中積累的寶貴經驗、建立的研發體系與培養的人才梯隊。正是這段艱難的求索，為后續“峨嵋”發動機的“正向研發”掃清了道路、提供了信心和基礎。從“太行”的逆向追趕到“峨嵋”的自主創新，這標志著中國航空發動機事業已完成從“摸著石頭過河”到“自己設計橋梁”的歷史性跨越。

四

2025，我們的發動機到底怎么樣了？

這一歷史性的跨越，其成果并非遙遠的藍圖，而是已經翱翔于藍天的現實。一個由多款先進發動機組成的強大產品譜系，清晰地回答了這個問題。

專為殲-20戰斗機配套研制的渦扇-15“峨嵋”發動機，無疑是中國航發領域的巔峰之作。作為一款推重比達到10一級的大推力渦扇發動機，其最大加力推力已達到160千牛級別。這意味著，換裝兩臺“峨嵋”的“完整體”殲-20，將獲得超過320千牛的最大推力，不僅賦予其超凡的機動性能，更使其能夠輕松實現長時間的超音速巡航，這是衡量第五代戰斗機性能的關鍵指標。

圖8：“峨嵋”發動機已批量列裝部隊

如果說渦扇-15是“矛之尖”，那么渦扇-20則是“國之重器”的堅實基石。它徹底替代了運-20早期使用的俄制D-30發動機。作為一款現代大涵道比渦扇發動機，渦扇-20擁有更高的燃油效率和更大的推力。換裝渦扇-20的運-20B運輸機，不光具備了穩定的發動機供應，其航程、載重量和起降性能也得到了質的飛躍，真正實現了跨洲際戰略投送能力。

圖9：渦扇-20讓運-20真正達到了設計指標

更具深遠意義的變革，發生在產業層面。航空強國的經驗表明，一個強大的航空發動機產業，絕不能只依靠軍用項目“一條腿走路”。為此，中國正全力構建軍民融合的產業鏈條，其核心代表就是為國產大飛機C919配套的CJ-1000A發動機。民用發動機對可靠性、經濟性和耐久性的嚴苛要求，及其巨大的市場需求，將帶動整個產業鏈的技術升級與成本控制，最終讓中國航空發動機產業實現自我造血、可持續的良性發展。

圖10：CJ-1000A是未來C919的國產動力

在解決當前需求的同時，我國的目光已投向未來——為下一代戰機準備的變循環發動機。它能根據需求自適應地改變自身涵道比，兼具渦扇發動機的省油和渦噴發動機的高速性能。這代表了航空動力的下一個制高點，而這一次，中國正與世界頂尖玩家站在同一條起跑線上。

結語

那穿云裂石的轟鳴聲，用最深刻的實踐提醒著我們：真正的強大，沒有捷徑。從“太行”的涅槃到“峨嵋”的展翅，每一片單晶葉片、每一行控制代碼、每一次試驗試飛，都是這條攀登之路上不可或缺的腳印。每一點推力的提升，背后都是材料、工藝、設計與試驗等領域無數次的失敗與再沖鋒。航空發動機的自主化，早已超越了單純的軍事意義，它是國家意志的終極體現。

從“望塵莫及”到“并駕齊驅”

國產航發讓中國戰鷹翱翔天際

這榮耀的瞬間，值得親身體驗

進入九三閱兵全圖鑒

第一視角看戰機列陣

感受劃破長空的中國力量