美國(guó)想靠斷供扼殺C919的打算正在落空！

據(jù)央視新聞1月2日?qǐng)?bào)道，中科院金屬研究所正在著手研制的鈦鋁合金發(fā)動(dòng)機(jī)葉片已通過(guò)震動(dòng)疲勞考核，考評(píng)效果為達(dá)到“理想預(yù)期”，接下來(lái)研究人員還將啟動(dòng)葉片裝機(jī)考核。

值得一提的是，該葉片將裝配在國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919的配套發(fā)動(dòng)機(jī)CJ1000上面。

C919大型客機(jī)是我國(guó)按照國(guó)際民航規(guī)章自行研制、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的大型噴氣式民用飛機(jī)，座級(jí)158-168座，航程4075-5555公里。自2017年成功首飛后，C919便在不斷試飛，現(xiàn)在已有6架飛機(jī)在4個(gè)地方進(jìn)行飛行試驗(yàn)。去年10月31日，C919還在“2020南昌飛行大會(huì)”上，首次進(jìn)行了動(dòng)態(tài)展示，在現(xiàn)場(chǎng)為觀眾做了飛行表演。

根據(jù)去年底的消息，疫情期間，國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)C919的發(fā)展速度不減反增，斬獲訂單數(shù)量創(chuàng)下新高，總訂單數(shù)已經(jīng)超過(guò)1000架，累計(jì)客戶達(dá)28家。這一數(shù)字的不斷攀升，意味著越來(lái)越多的人對(duì)C919投下了“信任票”。

值得一提的是，C919在推出時(shí)擁有了很多量身定制的新技術(shù)，許多性能相較同類機(jī)型如波音737和空客320都有提升，同時(shí)在污染物排放方面也大幅減少，這也使得C919在技術(shù)上和市場(chǎng)上都具有競(jìng)爭(zhēng)力。

客戶對(duì)C919投下“信任票”，除了看重其本身的競(jìng)爭(zhēng)力外，還有對(duì)中國(guó)航天市場(chǎng)的看好，國(guó)際航協(xié)曾預(yù)測(cè)，2025年中國(guó)的航空客載量將超過(guò)美國(guó)，成為全球最大的航空運(yùn)輸市場(chǎng)。在全球最大航空運(yùn)輸市場(chǎng)的支撐下，國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)離打破波音、空客雙寡頭壟斷、撬動(dòng)航空領(lǐng)域萬(wàn)億級(jí)市場(chǎng)更進(jìn)了一步。

隨著中國(guó)在大飛機(jī)等高科技領(lǐng)域取得突破性進(jìn)步，美國(guó)氣急敗壞地想扼殺中國(guó)的科學(xué)技術(shù)進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)。

也是在2020年，傳出消息說(shuō)美國(guó)政府要通過(guò)掐斷進(jìn)口LEAP-X渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)的供應(yīng)，來(lái)扼殺國(guó)產(chǎn)C919大飛機(jī)項(xiàng)目。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)是“航空工業(yè)皇冠上的明珠”，也是一直以來(lái)中國(guó)航空工業(yè)的最主要短板之一，然而，中國(guó)人民是嚇不到、壓不垮的，2021年新年伊始，航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料研制領(lǐng)域就傳來(lái)捷報(bào)。

據(jù)央視報(bào)道，中國(guó)科學(xué)院研發(fā)的鈦合金渦輪葉片取得成功，目前已經(jīng)通過(guò)振動(dòng)疲勞考核，取得理想效果，下一步將裝機(jī)長(zhǎng)江發(fā)動(dòng)機(jī)CJ1000A考核。這不但是國(guó)產(chǎn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)關(guān)鍵核心材料的一次重大創(chuàng)新突破，為航發(fā)進(jìn)口替代的目標(biāo)創(chuàng)造有利的條件，也為是我們面對(duì)美國(guó)的封鎖和制裁，給出的響亮答案！

CJ-1000A模型

“長(zhǎng)江”CJ-1000A是一款由我國(guó)自主研發(fā)的高涵道比渦扇噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，基于技術(shù)限制及成本，部分組件由國(guó)外公司制造，但十余年來(lái)，我國(guó)一直在研制國(guó)產(chǎn)CJ-1000A元件，以提高此款發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)產(chǎn)化程度。

2007年2月，國(guó)務(wù)院在批準(zhǔn)大型客機(jī)研制重大科技專項(xiàng)立項(xiàng)的同時(shí)明確開(kāi)展國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的研制。

2009年1月18日，國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)研制主體及項(xiàng)目總承制單位中航工業(yè)商發(fā)在上海成立，向大飛機(jī)“中國(guó)心”全力攻堅(jiān)。

2011年6月29日，在廣泛征求各方面意見(jiàn)的基礎(chǔ)上，綜合借鑒國(guó)外知名商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司的命名規(guī)則，正式將國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)命名為“CJ-1000A”，中文名稱為“長(zhǎng)江”發(fā)動(dòng)機(jī)。

據(jù)介紹，C是China（中國(guó)）的首字母，是國(guó)產(chǎn)大客飛機(jī)代號(hào)“C919”的首字母，又是Commercial（商用）、Civil（民用）的首字母。J為Jet Engine（噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)）的首字母；1000A，代表發(fā)動(dòng)機(jī)推力等級(jí)在10000kgf-19999kgf，A是第一型產(chǎn)品代號(hào)。

“CJ-1000A”發(fā)動(dòng)機(jī)是我國(guó)第一款商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品，是裝配國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)的惟一國(guó)產(chǎn)動(dòng)力。

取名“長(zhǎng)江”，寓意大客發(fā)動(dòng)機(jī)CJ-1000A產(chǎn)品研制開(kāi)創(chuàng)中國(guó)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)業(yè)發(fā)展先河，象征著中國(guó)商用航空發(fā)動(dòng)機(jī)的無(wú)窮動(dòng)力和源遠(yuǎn)流長(zhǎng)。

中航商發(fā)表示 將以CJ-1000A發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)品開(kāi)發(fā)為切入點(diǎn)，技術(shù)、產(chǎn)品、 產(chǎn)業(yè)并舉，舉全國(guó)之力、 匯全球之智、構(gòu)筑大發(fā)動(dòng)機(jī)偉業(yè)，為人類綠色動(dòng)力事業(yè)作出一份貢獻(xiàn)。

2019年6月，中國(guó)航發(fā)為第三臺(tái)CJ-1000A試制機(jī)測(cè)試所需的訊號(hào)傳輸系統(tǒng)進(jìn)行招標(biāo)，表示當(dāng)時(shí)已至少制成三臺(tái)同款發(fā)動(dòng)機(jī)，并正進(jìn)行核心機(jī)測(cè)試。其后，引擎控制系統(tǒng)的測(cè)試亦于同年11月開(kāi)始。

2020年6月，中國(guó)飛機(jī)強(qiáng)度研究所開(kāi)始進(jìn)行改建工程，以提供場(chǎng)地進(jìn)行CJ-1000A的下一階段測(cè)試；同月，CJ-1000A在浙江省渦輪推進(jìn)院完成鳥(niǎo)擊測(cè)試。其后，CJ-1000A開(kāi)始進(jìn)入試制階段，而第三臺(tái)試制機(jī)亦于8月加裝無(wú)線電遙測(cè)系統(tǒng)，為安裝至閻良試飛院的IL-76測(cè)試平臺(tái)作準(zhǔn)備。

航發(fā)集團(tuán)的目標(biāo)是于2022年至2025年間讓CJ-1000A獲得國(guó)家認(rèn)證并交付使用，以取代C919目前使用的CFM國(guó)際LEAP發(fā)動(dòng)機(jī)。

點(diǎn)火測(cè)試中的C919客機(jī)LEAP-1C發(fā)動(dòng)機(jī)

航空發(fā)動(dòng)機(jī)從原理上講其實(shí)并不特別復(fù)雜，空氣經(jīng)過(guò)風(fēng)扇進(jìn)入后，經(jīng)過(guò)壓氣機(jī)壓縮，再經(jīng)過(guò)燃燒室和燃料混合燃燒膨脹，然后經(jīng)過(guò)尾噴排出做功，通過(guò)牛頓第三定律，產(chǎn)生巨大的推力。然而由于工況惡劣、熱端燃燒工作溫度高、同時(shí)還要承受極其嚴(yán)酷的力學(xué)考驗(yàn)，給航空發(fā)動(dòng)機(jī)的材料水平帶來(lái)了極高的要求和考驗(yàn)。可以說(shuō)，航空發(fā)動(dòng)機(jī)最難的是材料，特別是葉片材料。

我們經(jīng)常講渦輪前燃溫度，這是衡量發(fā)動(dòng)機(jī)性能好壞的一項(xiàng)關(guān)鍵指標(biāo)，世界上最先進(jìn)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)F119，渦輪前燃溫度達(dá)到了驚人的1960K（開(kāi)爾文）。而渦輪前燃溫度里指的“渦輪”，其實(shí)就是航空發(fā)動(dòng)機(jī)核心機(jī)中最重要的“高壓壓氣機(jī)渦輪葉片（簡(jiǎn)稱高壓渦輪葉片）”，它也是整個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)中工作最惡劣，技術(shù)要求最高的熱端組件之一。

高壓渦輪葉片工作溫度那么高，已經(jīng)大大超過(guò)了一般金屬所能承受的物理極限，怎么解決？一方面需要采用散熱技術(shù)，另一方面就要尋找能夠承受極高溫度的高溫合金材料。

目前主流的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，譬如中國(guó)的“太行”發(fā)動(dòng)機(jī)，使用的是鎳基高溫合金，這種稀有金屬材料摻混進(jìn)合金中，雖然使得航空發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片耐熱能力顯著增強(qiáng)，但另一方面也顯著推高了航空發(fā)動(dòng)機(jī)材料的造價(jià)，另一方面，稀有金屬材料的產(chǎn)能供應(yīng)有限，戰(zhàn)時(shí)大規(guī)模生產(chǎn)可能受到很大限制，不是長(zhǎng)久之計(jì)。

為了解決鎳基高溫合金價(jià)格昂貴等難題，中科院金屬所的科研人員們瞄準(zhǔn)了一種物美價(jià)廉的替代材料——鈦鋁合金材料。實(shí)際上，鈦鋁合金材料在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域并不是新鮮產(chǎn)物，很早它就被航空發(fā)動(dòng)機(jī)專家們用于發(fā)動(dòng)機(jī)零部件的制造，用它來(lái)替代高價(jià)高溫合金作“熱端部件”，也不是沒(méi)有嘗試過(guò)。

鈦鋁合金相對(duì)于鎳基高溫合金，首先是物理性能上有一定優(yōu)勢(shì)，它的比強(qiáng)度、比剛度和比彈性模量都很高，用通俗點(diǎn)的話說(shuō)就是它既結(jié)實(shí)又輕，航空發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)轉(zhuǎn)子部件用了它，不僅能夠滿足嚴(yán)苛的力學(xué)性能要求，而且還能進(jìn)一步降低發(fā)動(dòng)機(jī)的重量，提高其推重比，進(jìn)一步提升發(fā)動(dòng)機(jī)性能。

然而，此前的鈦鋁合金材料，溫度都做不到太高，譬如Ti-6Al-4V型鈦合合金，工作溫度達(dá)到350℃，Ti6242牌號(hào)鈦鋁合金的工作溫度達(dá)到500℃，而用于航發(fā)的第一代粉末高溫合金早在上世紀(jì)70年代工作溫度就達(dá)到了650℃，目前主流的第三代粉末高溫合金，其工作溫度最高已經(jīng)達(dá)到800℃。這是此前鈦鋁合金材料所達(dá)不到的。

為了解決這一難題，一方面，要通過(guò)新的冶金技術(shù)，發(fā)現(xiàn)新的配方，進(jìn)一步提高鈦鋁合金材料的耐熱性能，另一方面，則通過(guò)創(chuàng)新性的給鈦鋁合金材料通過(guò)復(fù)雜的表面反應(yīng)，形成耐高溫高性能涂層的辦法，來(lái)解決耐熱難題。

中國(guó)科學(xué)院金屬研究所鈦合金項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)，用10年的時(shí)間，解決了鈦鋁合金應(yīng)用于熱端高壓渦輪葉片部件的難題。

根據(jù)報(bào)道，這次中科院金屬研究所研制的鈦鋁合金的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片，將首次用于國(guó)內(nèi)的C919大飛機(jī)的配套發(fā)動(dòng)機(jī)CJ1000，將實(shí)現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪盤和渦輪葉片大幅度減重，大大提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。

而在此之前C919使用的是由美國(guó)通用電氣和法國(guó)賽峰合資成立的CFM研發(fā)的LEAP-X1C發(fā)動(dòng)機(jī)。CJ1000，既是進(jìn)口發(fā)動(dòng)機(jī)的備用備選方案，同時(shí)也是必要時(shí)候我們完成進(jìn)口替代、不被別人卡脖子的“撒手锏”武器。

目前，鈦鋁合金葉片項(xiàng)目已經(jīng)落戶江蘇太倉(cāng)高新區(qū)，鈦鋁合金葉片的生產(chǎn)已經(jīng)有序展開(kāi)，并且鈦鋁合金葉片已經(jīng)通過(guò)了震動(dòng)疲勞考核，下一步就是裝機(jī)CJ1000A考核。

據(jù)中科院鈦合金項(xiàng)目研究員楊銳介紹：目前長(zhǎng)江發(fā)動(dòng)機(jī)方面，CJ1000A進(jìn)展非常快，CJ2000也正在加緊攻關(guān)，我們希望盡快把CJ1000A和CJ2000發(fā)動(dòng)機(jī)做出，來(lái)由我們自己的發(fā)動(dòng)機(jī)配套我們的大飛機(jī)。

當(dāng)然，中國(guó)航空業(yè)界并不是沒(méi)有獨(dú)立設(shè)計(jì)、制造高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)的能力，包括殲-10、殲-11、殲-20在內(nèi)的先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)早就大范圍應(yīng)用了國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)，性能也并不比外軍同類產(chǎn)品差到哪里去。

但是，民用大飛機(jī)的“先進(jìn)”同軍用完全是兩個(gè)概念。軍用航空發(fā)動(dòng)機(jī)或許要側(cè)重于最大推力、推重比等性能，但民用發(fā)動(dòng)機(jī)卻側(cè)重在可維護(hù)性、燃油經(jīng)濟(jì)性、使用壽命等領(lǐng)域，一臺(tái)在軍用領(lǐng)域廣受贊揚(yáng)的發(fā)動(dòng)機(jī)到了民用領(lǐng)域可能就變成了“噪音過(guò)大、油耗過(guò)大”的次品。

因此，說(shuō)民用大飛機(jī)心臟研發(fā)難度超過(guò)軍用，并不為過(guò)。

也正因?yàn)槿绱耍岳鋺?zhàn)結(jié)束以來(lái)，全世界大飛機(jī)制造業(yè)幾乎早就是用著同一套供應(yīng)鏈，空客、波音兩大巨頭只不過(guò)是負(fù)責(zé)整合與研發(fā)，將大部分的制造，甚至是小部分子系統(tǒng)的設(shè)計(jì)工作都外包出去：譬如日本川崎、三菱就都同時(shí)承接了波音和空客兩大巨頭的碳纖維零件制造工作，某些工藝就連波音、空客自身都沒(méi)有掌握；同樣的，德國(guó)MTU也參與到CFM的LEAP系類發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)當(dāng)中，有些部件美國(guó)人也造不出。

隨著“禁運(yùn)”越來(lái)越頻繁地成為美國(guó)人手中拿起又放下的大棒，曾經(jīng)的全球化布局也已經(jīng)不再是能支撐起中國(guó)大飛機(jī)騰飛的基礎(chǔ)了：從哪怕一個(gè)螺絲都有可能被禁運(yùn)的長(zhǎng)遠(yuǎn)角度來(lái)看，無(wú)論是“全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)自研”的CJ-1000A渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)，還是“世界制造，中國(guó)整合”的C919大飛機(jī)，終究都不得不選擇一條艱難險(xiǎn)阻的道路，那就是從零開(kāi)始，重新打造屬于中國(guó)自己的大飛機(jī)配套系統(tǒng)。