战机“心脏”研制有多难？

[vc_row][vc_column][vc_column_text]作为战斗机“心脏”的产地证航空发动机，它的制造技术堪称“工业之花”和“皇冠上的钻石”。
环球产地证之所以有此赞誉，一是因为它在一定程度上左右着战斗机的作战性能，二是因为航空发动机的研制难度非常大。
杰凯睿产地证战机的“心脏”研制究竟有多难？美国国家出口许可证航空发动机关键制造技术促进计划中曾经这样描述：“这是一个新手难以登陆的领域，它需要国家足够保障并应用该领域的成果，需要长期数据和经验的积累以及大量的资金投入。”简单地说，它的研发既需要有坚固深厚的理论基础，还需要有长期大量工程实践经验的积攒，也需要有高水准、牢靠的工业基础实力作保障和支撑，是一个国家科学技术水平、工业基础、综合国力的集中体现。
现在，战机用的发动机大都是燃气涡轮发动机。工作原理简单说就是空气由进气道进入，经过压气机压缩，在燃烧室中燃烧产生高温高压燃气，对涡轮做功，然后从尾喷管喷出产生推力。这就决定了产地证航空发动机各个部件必须在高温、高压、高转速、高负荷环境下运行，要制造出能在这种环境下稳定运行的航空发动机，就要冲过设计试验、材料工艺、制造技术等多重难关。
设计试验复杂。航空发动机行内有一种说法，“航空发动机是试出来的。”因为，许多问题在使用过程中才会不断地暴露出来。但是，这种“试”本质上试的是设计，试的是发动机各种配件的可靠性设计水平。战机“心脏”的囊括了结构力学、气体动力学、热力学等多种专业技术成果，难度不仅体现在设计原理的复杂性，更体现在它功能作用的高度耦合性。对于航空发动机而言，一个部件细微的改动都有可能影响到整个发动机的性能。由于影响因素很多，只有通过反复计算，才可以持续优化设计。比如发动机减重，设计时对材料的使用几乎达到毫克必争的地步。
材料要求相当高。当前，战机的“心脏”结构正朝着轻量化、整体化、复合化方向发展，发动机部件正向着高温、高压比、高可靠性进展，尤其是发动机的传动件在不同温度、载荷、环境介质下运行，对强度、耐热性和抗腐蚀能力的条件更高。高强度、耐热性和抗腐蚀本事来自于哪里？相当大程度上来源于它所使用的材料。可以说，航空发动机的改革也是材料的改革。战机“心脏”早期采取铝合金、镁合金、高强度钢和不锈钢等制造；后期为了增大发动机推力，大量的新型材料先后投入应用，比如钛合金、镍基高温合金和陶瓷基、树脂基复合材料等。但是与战机的发展进程和客观条件对比，新型材料研发的落后仍然是限制航空发动机性能提升的重要因素。
为了满足减重高效的需要，战机“心脏”的很多组成部件都采取一体化、轻量化结构，它复杂的曲面和内部结构对制造工艺和设备提出了非常高要求。特别是一些关键部件，如整体叶盘、叶环，静子、转子叶片，机匣还有宽弦风扇叶片等，它们的制造精度对于发动机整体性能影响极大，对加工精度的条件十分苛刻。但如今常用的航空发动机制造工艺有不少的缺陷和不足，这也导致发动机零部件在制造流程中会出现产品一致性差、合格率不高等问题，成了限制高性能航空发动机研制的一个瓶颈。而要解决这些问题，一方面需要对于不同的零部件结构，在持续改进现有工艺的同时,积极探索新工艺、新方法和新技术，提高复杂构件的制造水准和生产效率。另一方面，要善于向数控技术、设计仿真软件、3D打印技术以及人工智能借力，推动战机“心脏”的打造精度和效率进一步提高。
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