这才叫“顶级强国入场券”：中国航发，开加力，起飞！
今天，我们来聊聊中国航空发动机的事情。
最近，乌克兰方面因为马达西奇公司的事情开始对一些中国企业和个人进行制裁。这个操作又把“中国航空发动机”的话题炒起来了。
作为前苏联留给乌克兰的重要遗产，马达西奇公司在航空发动机领域有非常雄厚的资源和经验。身为超级运输机An-225的引擎提供商，马达西奇掌握了大型航空发动机的许多核心技术和资料。
说我们不眼馋是假的，所以中国民企——天骄航空计划通过投资的方式和马达西奇合作。
然而，乌克兰却打断了我们的计划，强行终止了我们的投资。天骄航空向国际仲裁提出申诉，要求乌克兰赔偿数百亿人民币，乌克兰方面则直接宣布对中国企业和个人进行制裁。
其实，以乌克兰这么多年的表现来看，它根本无力负担“马达西奇”这样伟大的企业——现在的马达西奇财务状况不容乐观，如果能够顺利接下中国投资，或许还有放手一搏的资本，但现在乌克兰拒绝了我们递出的橄榄枝，那恐怕就无力回天了。
对我们来说，没能把“马达西奇”项目圆满做成最多就是延缓了一些进度。但对于乌克兰而言，马如果马达西奇破产，那么这个多灾多难的东欧国家的前途可能又要多几分不确定性了。
继承了苏联黑海造船厂的乌克兰，现在连小小的护卫舰都要从土耳其采购——当年扎波罗热哥萨克的后人，怎么就变成要从土耳其苏丹的后人手上买军火了？
实际上，只要是和航空发动机有关的事情就没有小事。在中文互联网上，航空发动机的讨论远比芯片话题的历史要悠久得多。两者的重要性，也根本不能同日而语。
中国航空发动机的故事，至少从我还是小学生的时候（90年代末期）就已经是中国科技和军迷圈子里的日常话题了。以至于只要谈到中国飞机，就必然有人说发动机不行；谈发动机的问题，就必然有人说材料不行。
这种现象直到J-20出来之后才逐渐降温，但仍然有相当大的市场。
今天的文章，我们就来讲讲关于国产航发的思考，以及中国航发的深度价值。
航空发动机有多重要
之所以“航发无小事”，主要是因为航空发动机属于“战略级”产品，其相关的技术也具有“战略级”的重要性。这个战略性，体现在了政治、经济和军事三个方面。
什么是“战略级”？那些能让小国变大国，弱国变强国，棋子变棋手，病夫变英雄的东西，就是战略级的东西。这些东西包括但不限于：原子弹、航母舰队、隐身轰炸机、洲际导弹以及航空发动机。
今天，我们来聊聊中国航空发动机的事情。
最近，乌克兰方面因为马达西奇公司的事情开始对一些中国企业和个人进行制裁。这个操作又把“中国航空发动机”的话题炒起来了。
作为前苏联留给乌克兰的重要遗产，马达西奇公司在航空发动机领域有非常雄厚的资源和经验。身为超级运输机An-225的引擎提供商，马达西奇掌握了大型航空发动机的许多核心技术和资料。
说我们不眼馋是假的，所以中国民企——天骄航空计划通过投资的方式和马达西奇合作。
这就对设计能力、材料、工艺的水平发起了挑战。
首先，我们看看为啥设计能力这么重要。
举个例子：为了解决叶片散热的问题，现在的主流方法是在叶片上钻孔，学名叫做气膜孔——通过孔洞里的空气流通带走一部分的热量，就比如下面这个东西。
如果我是设计师，一连串的问题就朝我抛过来了：
每一个叶片上要打多少孔？
在什么位置打孔？
打多大的孔？
航空发动机有多重要
之所以“航发无小事”，主要是因为航空发动机属于“战略级”产品，其相关的技术也具有“战略级”的重要性。这个战略性，体现在了政治、经济和军事三个方面。
什么是“战略级”？那些能让小国变大国，弱国变强国，棋子变棋手，病夫变英雄的东西，就是战略级的东西。这些东西包括但不限于：原子弹、航母舰队、隐身轰炸机、洲际导弹以及航空发动机。
首先，我们算算航空发动机的政治账。
▲中国从美国进口的东西里
主要是工业制成品
根据《中美贸易协定》，中国2021年应当从美国进口超过2000亿美元的产品。而其中占了绝大多数的是工业制成品（Manufactured goods）。而工业制成品之中，我们能买到且价值最高的就是波音公司的客机。
其实，客机我们不是没有，我们现在也有了C919，但她的发动机问题却始终没有进一步的消息。国产的CJ-1000A型发动机迟迟没有进入量产，于是C919也不得不依赖于美法合资公司CFM的发动机。
继承了苏联黑海造船厂的乌克兰，现在连小小的护卫舰都要从土耳其采购——当年扎波罗热哥萨克的后人，怎么就变成要从土耳其苏丹的后人手上买军火了？
实际上，只要是和航空发动机有关的事情就没有小事。在中文互联网上，航空发动机的讨论远比芯片话题的历史要悠久得多。两者的重要性，也根本不能同日而语。
中国航空发动机的故事，至少从我还是小学生的时候（90年代末期）就已经是中国科技和军迷圈子里的日常话题了。以至于只要谈到中国飞机，就必然有人说发动机不行；谈发动机的问题，就必然有人说材料不行。
这种现象直到J-20出来之后才逐渐降温，但仍然有相当大的市场。
今天的文章，我们就来讲讲关于国产航发的思考，以及中国航发的深度价值。
航空发动机有多重要
之所以“航发无小事”，主要是因为航空发动机属于“战略级”产品，其相关的技术也具有“战略级”的重要性。这个战略性，体现在了政治、经济和军事三个方面。
由此可见，尽管随着中国未来的发展，我们会有大批新式战机入列，会给相关军工企业带来巨大的收入。但不论是军工企业还是民间企业，如果不抓住现在的基于加紧航发技术的研究，就很难吃到这波“民航红利”。
其实，客机我们不是没有，我们现在也有了C919，但她的发动机问题却始终没有进一步的消息。国产的CJ-1000A型发动机迟迟没有进入量产，于是C919也不得不依赖于美法合资公司CFM的发动机。
▲美国厂商屠榜了
中国是美国飞机的最大进口国，美国向中国出口的第一大产品就是飞机和发动机。·由于C919还没有完全进入实用阶段，所以我们仍然处于“依赖进口”的状态。而如果中国有了自研大型客机和发动机的能力，那么我们在相关谈判的时候就会更有底气。
政治账算完了，我们再来算算经济账。
根据北京航空航天大学校长、中国工程院院士徐惠彬的介绍：未来20年里，中国需要5000-6000架民用大飞机。如果完全依赖进口，将花费超过1万亿美元——这笔钱如果拿到今天的市场上，足够把波音、空客打包起来买四次。
首先，我们算算航空发动机的政治账。
▲中国从美国进口的东西里
综上所述，我们认为航空发动机具有“战略级”的重要性。
航空发动机的难点
如此具有战略价值的东西，自然是没办法轻易获得的。
航空发动机的困难，来自于它特别的要求：在极端的工作条件下，满足极端的安全性。如果是民用的客机发动机，还要考虑噪音、寿命和油耗问题，也因为如此，民航客机的发动机实际上技术难度比战斗机引擎要高得多。
现代喷气式飞机的发动机工作条件有多极端呢？以航空发动机涡轮叶片为例：
战斗机发动机涡轮叶片面对的温度，最高可以到达2000摄氏度，民航客机发动机涡轮叶片面对的温度，一般也都到了1700摄氏度——这还不是最严酷的要求——毕竟，我们还要保证发动机叶片、轴承在这样的高温之下可以长时间稳定工作。
除了高温之外，发动机内部的涡轮叶片还在以每分钟数万转的速度高速旋转。高速的旋转带来的是超强离心力，叶片末端甚至要承受其自身重量10000倍以上的离心力的撕扯，并且，由于发动机必须持续工作，这种撕扯也必须要持续数个小时。
今天，我们来聊聊中国航空发动机的事情。
最近，乌克兰方面因为马达西奇公司的事情开始对一些中国企业和个人进行制裁。这个操作又把“中国航空发动机”的话题炒起来了。
作为前苏联留给乌克兰的重要遗产，马达西奇公司在航空发动机领域有非常雄厚的资源和经验。身为超级运输机An-225的引擎提供商，马达西奇掌握了大型航空发动机的许多核心技术和资料。
说我们不眼馋是假的，所以中国民企——天骄航空计划通过投资的方式和马达西奇合作。
然而，乌克兰却打断了我们的计划，强行终止了我们的投资。天骄航空向国际仲裁提出申诉，要求乌克兰赔偿数百亿人民币，乌克兰方面则直接宣布对中国企业和个人进行制裁。
其实，以乌克兰这么多年的表现来看，它根本无力负担“马达西奇”这样伟大的企业——现在的马达西奇财务状况不容乐观，如果能够顺利接下中国投资，或许还有放手一搏的资本，但现在乌克兰拒绝了我们递出的橄榄枝，那恐怕就无力回天了。
对我们来说，没能把“马达西奇”项目圆满做成最多就是延缓了一些进度。但对于乌克兰而言，马如果马达西奇破产，那么这个多灾多难的东欧国家的前途可能又要多几分不确定性了。
综上所述，我们认为航空发动机具有“战略级”的重要性。
航空发动机的难点
如此具有战略价值的东西，自然是没办法轻易获得的。
航空发动机的困难，来自于它特别的要求：在极端的工作条件下，满足极端的安全性。如果是民用的客机发动机，还要考虑噪音、寿命和油耗问题，也因为如此，民航客机的发动机实际上技术难度比战斗机引擎要高得多。
我们的确可以买到先进的装备，但我们没办法买来一场胜利。
为了解决这个问题，人们就需要让发动机叶片能够抵御超高的温度，同时还能抗住超强离心力的撕扯。
这就对设计能力、材料、工艺的水平发起了挑战。
首先，我们看看为啥设计能力这么重要。
举个例子：为了解决叶片散热的问题，现在的主流方法是在叶片上钻孔，学名叫做气膜孔——通过孔洞里的空气流通带走一部分的热量，就比如下面这个东西。
如果我是设计师，一连串的问题就朝我抛过来了：
每一个叶片上要打多少孔？
在什么位置打孔？
打多大的孔？
怎么打孔？
更绝望的是，这些气膜孔还不完全是笔直的，中间可能还会有一定的弧度或者倾斜角，那么到底应该用多大的弧度？倾斜多少角度？
▲叶片里面，别有洞天
这些问题的解决方案可不是拍脑袋就能想出来的，每一个孔洞的位置、形状、大小、深浅、角度都需要经过严密的计算、建模和实验，光这个“打孔”问题就足够让几代科研人员花费几十年的时间来进行研究了。
航空发动机上有成千上万个零件，几乎每种零件都需要科研人员这样前赴后继式的努力。
▲从实心叶片到镂空叶片，科技
就算我们能够“逆向工程”出来一个完全一样的发动机，也只能让我们暂时和别人站在同一起跑线而已。如果我们不知道“为什么要这么设计”原因，不知“所以然”，那我们的技术恐怕只能停滞不前了。
然后再来说说说材料的问题。
为了解决散热问题，还需要一种特殊的材料——热障涂层（Thermal Barrier Coating）——用特殊涂层把叶片包裹起来，使叶片本身不接触高温。
▲一般要烧一万小时
如果我是材料部门的负责人，那么接下来的问题足以让我崩溃：
就算我们能从外国发动机的叶片上刮下来一些碎片来进行研究，甚至就算我们有一大桶这样的“涂料”，也并不意味着我们就能够完美还原——可乐的配方就写在瓶子上，也没见谁能够完美还原。
然后，怎么把这种涂层涂在叶片上呢？一层有多厚？涂几层？......当然这也肯定不是几个老师傅拿着刷子就能搞定的，也需要专门的设备和技术。
只是想想这些问题，就已经能感受到它的难度了。
除了涂层，叶片本身所用的金属也有讲究。面对1700度的高温挑战，现在英美航发厂商普遍都采用镍基合金来制造涡轮叶片且还要辅助热胀涂层和气膜孔散热结构。
暂且不论“打孔”和特种涂层的事，单纯以这种镍基合金而言，就已经是纯纯的高科技产品了，全球从事高温合金的厂商加起来不超过60家，且集中在中、美、俄、英、法五大常任理事国和日本、德国这种科技强国手中。
▲国产特种合金企业
只可惜，即便是日本、德国这样拥有先进高温合金制造能力的科技强国，如今也已经基本丧失了独立设计和制造大型航空发动机的能力——哪怕日本在镍基合金领域的技术非常先进，哪怕德国在精密加工领域是世界领先，但在航发领域，这两位就像是两个偏科严重的学生——一个科目考了满分，其他科目直接交白卷。
其实德国和日本有不少企业能做出顶尖的航发零部件，比如美国、英国的很多款航发的涡轮和压气机（都是核心部件）都是德国制造，但你要让德国人自己整一台航空发动机出来，不好意思，不存在的。
综上所述，我们认为航空发动机具有“战略级”的重要性。
航空发动机的难点
如此具有战略价值的东西，自然是没办法轻易获得的。
其实，中国航发一直都在进步：之前我们提到的热障涂层，中国已经达到了世界先进水准，和欧美厂商产品的性能不相上下。甚至在60年代，我们领先于苏联，率先制成了更适合散热的空心叶片。
除了高温之外，发动机内部的涡轮叶片还在以每分钟数万转的速度高速旋转。高速的旋转带来的是超强离心力，叶片末端甚至要承受其自身重量10000倍以上的离心力的撕扯，并且，由于发动机必须持续工作，这种撕扯也必须要持续数个小时。
如果用不锈钢作为叶片材料，且不说重量问题。不锈钢叶片在1400摄氏度左右就会开始融化，到了1700度的时候，早就已经液化了，如果同时还施加了超强的离心力，那么整个发动机就会瞬间解体爆炸。
北航的高歌教授年轻时候一直在青海沙漠地区的秘密基地工作。在沙漠地区，新月形状的沙丘几乎随处可见，但他发现了沙丘的奇怪特性——无论如何强劲的风暴，沙丘的形状永远都是新月牙的样子。
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