原標題:困擾中國多年僅次于核武器的第二大軍事敏感技術，終于有盼頭了！
文｜徐秉君瞭望智庫特約軍事觀察員
據(jù)央視報道，近日網(wǎng)上曝光了新一架殲-20原型機編號2021。據(jù)軍事專家傅前哨分析，新一架殲-20原型機驗證的很可能是其新的國產(chǎn)動力裝置。
對此，廣大中國網(wǎng)民很激動——“國產(chǎn)隱身戰(zhàn)機終于換裝‘中國心’”、“中國戰(zhàn)機終于治好了‘心臟病’”！
網(wǎng)絡流傳的疑似換裝新型發(fā)動機的殲20驗證機試飛動圖
在此之前網(wǎng)絡流傳的疑似換裝新型發(fā)動機后的殲20驗證機尾部特寫
新型飛機在研制過程中更換發(fā)動機是很司空見慣的事，美國的F-22，俄羅斯的蘇-57在研制過程中也都更換了新型發(fā)動機。
那么，為什么殲-20“換心”卻格外引人關注呢？
可以說，中國航空工業(yè)發(fā)展歷程，是一部與“心臟病”作斗爭的血淚史。放眼世界，歐美當年是如何跨過這道“門檻”的？我們能從發(fā)達國家那里獲得哪些經(jīng)驗？今后，我們應該如何保障“中國心”強勁跳動、為中國航空提供核心驅(qū)動力呢？
1
大國才能玩的起的游戲
航空發(fā)動機是飛機的“心臟”，是航空產(chǎn)業(yè)和飛行器的源動力，對國防和工業(yè)體系意義巨大。
對此，日本通產(chǎn)省的表述非常形象：計算單位重量產(chǎn)品所能創(chuàng)造的價值，船舶為1、小汽車為9、電子計算機為300、噴氣客機為800，而航空發(fā)動機所能創(chuàng)造的產(chǎn)值高達1400！
航空發(fā)動機的重要程度一目了然。
因為設計復雜、制造困難，它被譽為是“現(xiàn)代工皇冠頂上的明珠”。
我們來舉個例子，蘇27的AL-31渦扇發(fā)動機是第三代戰(zhàn)斗機的代表型號，其最大加力推力是12.5噸，2臺AL-31可推動蘇27以超過2倍音速飛行。
但是，AL-31的風扇直徑不到900毫米，渦輪直徑不到300毫米。
這么小尺寸的風扇和渦輪，要時刻承受著12.5噸的力。
這強度相當于一個人用喉嚨頂著鋼槍推動汽車。
只是，人推汽車是慢慢挪動，而渦扇發(fā)動機要推動飛機以2倍音速飛行，各部件要承受住異常嚴酷的高溫高壓考驗。
正因如此，航空發(fā)動機的研發(fā)向來只能是大國游戲——環(huán)顧當今世界，能自行制造第三代戰(zhàn)斗機的國家和地區(qū)有12個，能自行制造核武器的國家有9個，而能自行制造高品質(zhì)航空發(fā)動機的國家，只有5個。
我國裝備的蘇-27戰(zhàn)機
2
從“拿來主義”到自食其力
在航空發(fā)動機研發(fā)領域，即便是美英俄這樣的“第一梯隊”國家，也曾走過超出常人想象的艱難道路。
眾所周知，美國在該領域技術最為先進。但是，最初，它也是一個“蹣跚學步的嬰孩”。
照搬英德
二戰(zhàn)前，在噴氣推進研究方面，德國和英國最厲害！
尤其值得一提的是，當時，德國對軸流式噴氣發(fā)動機的研制取得了突破性進展，在二戰(zhàn)中就進入了實用階段。
美國很著急。怎么辦？“拿來主義”！
參戰(zhàn)后，憑借同盟關系，美國政府從英國直接拿到了惠特爾離心式噴氣發(fā)動機的相關技術。
憑借這種新的動力系統(tǒng)，貝爾公司開發(fā)出美國第一款噴氣式飛機——P-59戰(zhàn)斗機。
美國第一款噴氣式飛機P-59戰(zhàn)斗機
二戰(zhàn)后，在檢查德國航空研發(fā)機構(gòu)時，其先進的噴氣技術令美國人感到震驚。
為此，美國在獲取了大量的研發(fā)人才的基礎上，以政府為主導，集中各界力量、整合各種資源，搞起了噴氣式軍用飛機。
在此過程中，軍方始終積極介入和支持新發(fā)動機的研發(fā)。
自主突破
美國在“拿來”的過程中逐步認識到航空發(fā)動機的重要性，開始力求擺脫“仿制+改良”的模式，致力于自主技術研發(fā)。
在二戰(zhàn)期間，美國的普·惠公司，幾乎沒有獨立研發(fā)噴氣發(fā)動機的經(jīng)驗。
戰(zhàn)后，普·惠決定制造英國羅·羅公司的尼恩發(fā)動機。
然而，當時噴氣發(fā)動機普遍存在四個重大缺陷：高油耗、低推力、加速慢、噪音大，嚴重制約了實際應用。
為了克服這些缺陷，該公司于1946年作出重大決策：投入巨資建設新的研發(fā)機構(gòu)和相應測試設施，以追趕競爭對手。
英國的國寶級企業(yè)羅爾斯·羅伊斯公司
5年以后，普·惠公司研制出雙轉(zhuǎn)子發(fā)動機J57，把推力提高了一倍多，油耗率也大大降低。
J57的成功，不僅為美國的B52、F-100、F-101、F-102、KC-135等多種戰(zhàn)機和轟炸機及加油機提供了動力，而且，J57的商用型JT3還成為波音707的動力，直接促成了遠程軍用/商用運輸機的大發(fā)展。
換言之，J57奠定了美國在噴氣發(fā)動機領域領先地位的第一塊基石。
3
“美國心”如何止住了痛？
在很長一段時間里，“美國心”也“很痛”。
比如，通用電氣研制的J79，是世界公認的最重要、最具革命性的一款噴氣發(fā)動機。
然而，在研發(fā)起步階段，J79這顆“心臟”也曾面臨難產(chǎn)的窘境。
發(fā)動機研發(fā)進度遠遠趕不上飛機出新品的速度。
XF—104閃亮登場時，它的標配“心臟”J79還沒出世，不得不拿J65-B-3發(fā)動機來代替。
可是，J65-B-3根本hold不住原設計的2倍音速，只勉強達到馬赫數(shù)1。這事使那時候的美國航空成了笑柄。
后來，隨著一系到技術突破，J79獲得了成功，給F-104、以色列“幼獅”、F-16出口型等戰(zhàn)機提供了強勁動力，進一步奠定了美國噴氣發(fā)動機工業(yè)的全球領先地位。
不僅如此，美國普·惠F100-PW-100發(fā)動機，也曾令F-15戰(zhàn)機“很心痛”。
F100-PW-100發(fā)動機
1972年，該型發(fā)動機首次裝備F-15。初期，出現(xiàn)了損耗過快、壓氣機失速、以及加力點火困難等一大堆難纏的問題，導致大批飛機“趴窩”。
直到14年后，1986年，上述問題才得以妥善解決。
美國航空發(fā)動機工業(yè)，之所以能克服重重困難、走在世界前列，與重視預先研究是分不開的。
現(xiàn)役裝備必須考慮技術風險，預先研究是一個“試錯”的過程，其意義在于發(fā)現(xiàn)新技術中可能存在的風險，從而克服風險。
然后，將有價值的技術儲備下來，推動其進入實用階段。
但是，由于前沿技術的不確定因素較多，因此，預研失敗概率很高，投資風險也大。
可貴的是，美國人頂住了這種壓力，允許“失敗”，并且，不放棄失“失敗”。
就這樣，一些“失敗”了的項目起死回生了。
如通用電氣的YF120，它在F-22動力競標中敗北，但因為美國政府和軍方的支持和呵護，沒有死掉。
YF120失利的重要原因是采用了太多新技術，缺乏足夠的驗證。
軍方并未就此放棄，而是通過IHPTET（綜合高性能渦輪發(fā)動機技術）項目與通用電氣展開合作，幫助YF120的諸多先進技術走向成熟。
F22戰(zhàn)機的標準動力F119發(fā)動機正在測試
在IHPTET計劃支持下，普·惠和通用電氣等企業(yè)開發(fā)和驗證了一大批先進的核心機技術，其中涉及渦扇、渦軸以及用于武器的小型一次性噴氣發(fā)動機等諸多領域。
通過這項計劃，美國的航空噴氣發(fā)動機預研技術始終跟現(xiàn)役技術保持著合理的時間間隔，互相配合、互為依托，從而確保了技術領先優(yōu)勢。
4
“中國心痛”的四大病因
美國國家關鍵技術部計劃說明書上這樣寫道：
“航空發(fā)動機是一個技術精深得使新手難以進入的領域，它需要國家充分開發(fā)、保護并充分利用該領域的成果，需要長期的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗積累，以及國家大量的投入?！?/p>
確實，航空發(fā)動機作為尖端技術，僅憑行業(yè)部門的研發(fā)是遠遠不夠的——如果沒有國家的戰(zhàn)略規(guī)劃、大量投入、長期的數(shù)據(jù)和經(jīng)驗積累、以及核心技術保護和充分利用其成果，要想一蹴而就是不可能的。
回首中國，航空發(fā)動機也一直是困擾中國飛機的“心臟病”，我們的問題主要在于：
第一，缺乏戰(zhàn)略規(guī)劃布局。
建國初期，國家將有限的資金用于研發(fā)兩彈一星，以在總體上解決國家最緊迫的安全問題。
在航空領域的投入總體上來看缺口較大，只能用有限的資源解決最急迫的問題，缺乏戰(zhàn)略規(guī)劃布局。
因此，在很長一段時間內(nèi)，我國航空發(fā)動機都是“應急之作”，長期處于測繪仿制和改進改型階段。
第二，受研發(fā)生產(chǎn)的機制限制。
發(fā)達國家的普遍做法是：根據(jù)未來航空動力的需求，預研相應的航空發(fā)動機。他們設計飛機時，通常是以已有的航空發(fā)動機作為動力依據(jù)。
而我國在飛機研制過程中，因沒有現(xiàn)成的航空發(fā)動機與之匹配，所以，一般都是新飛機和航空發(fā)動機同時立項。
航空發(fā)動機技術極為復雜，研制周期往往長于飛機。
這樣一來，我們的飛機設計完成了，卻沒有相應的發(fā)動機。
為了保證飛機的研制進度，通常采取引進國外同類發(fā)動機以解燃眉之急。
當新機有了替代品之后，原立項的發(fā)動機便終止研制或下馬，形成了“立項-下馬-再立項-再下馬”的“怪圈”。
第三，缺乏技術儲備。
航空發(fā)動機是一個國家綜合國力、工業(yè)基礎和技術水平的集中體現(xiàn)。
建國初期，我們的工業(yè)基礎可謂“一窮二白”，更談不上任何技術儲備。
我國在航空工業(yè)起步階段，走的測繪仿制道路，“照葫蘆畫瓢”，許多關鍵問題只“知其然不知其所以然”。
在具體研制過程中，“頭痛醫(yī)頭，腳痛醫(yī)腳”，未能形成系統(tǒng)研究機制。
第四，未能集中力量在關鍵問題上實現(xiàn)突破。
上世紀七八十年代，為了解決長期困擾的飛機動力問題，我國曾先后投入仿制和研制渦噴-15、渦扇-6、渦扇-8、等多型號航空發(fā)動機。
應該說，在當時，無論是投資還是立項，我們都是盡了最大努力的。
為什么這些項目都沒有搞成呢？就是因為當時雖然整體投入相當可觀，但多項目同時開展，不僅造成研制資源分散，而且也嚴重影響了整個發(fā)動機研制的進程。
在很長一段時間離，我們都沒有能夠把有限的資源形成合力去解決關鍵問題。
5
徹底治愈“心臟病”!
建國以來，我國與西方發(fā)達國家的各項合作早已證明：世界先進技術、特別是核心技術是買不來的。
我們必須要立足于自力更生，徹底根治中國飛機的“心臟病”!
變革，從國家戰(zhàn)略高度開始頂層架構(gòu)。
航空發(fā)動機是國家尖端技術和科技水平的集中體現(xiàn)，因此，一方面，必須要從國家層面、從戰(zhàn)略高度給予高度重視，把發(fā)展航空發(fā)動機列為國家重點項目發(fā)展戰(zhàn)略；另一方面，從體制上實行重大變革，著眼于頂層設計，建立科學專業(yè)高效的組織架構(gòu)。
2016年8月28月，中國航空發(fā)動機集團公司的成立，標志著中國航空發(fā)動機研制發(fā)展已完成重大變革，并把創(chuàng)新發(fā)展航空發(fā)動機上升為國家意志。
目前，航空發(fā)動機及燃氣輪機“兩機”專項，已被列入“十三五”規(guī)劃綱要中我國計劃實施的100個重大工程及項目。
但是，這僅僅是邁出了第一步，要達到實現(xiàn)航空發(fā)動機及燃氣輪機自主研發(fā)和制造生產(chǎn)等目標，我們?nèi)匀幻媾R著艱巨的挑戰(zhàn)。
投資，把好鋼用在刀刃上。
毫無疑問，航空發(fā)動機已成為位于人類工業(yè)能力頂端的“巨型系統(tǒng)”，這必須要有強大的經(jīng)濟實力作為支撐。
優(yōu)秀的航空發(fā)動機都是“燒錢貨”。
上世紀90年代，F(xiàn)-100-PW-229的價格是350萬美元；F-119則是1003萬美元。
到了21世紀，研制費用更是高得驚人，通用電氣F100發(fā)動機研制費用約為4.482億美元，F(xiàn)-35發(fā)動機的研制投資則達到了84億美元。
一款發(fā)動機天文數(shù)字的投資，遠遠超出了許多國家單一項目的投資能力。
測試中的F135發(fā)動機
中國在改革開放以后，在航空發(fā)動機研發(fā)方面的投入不斷加大。
從現(xiàn)有的經(jīng)濟規(guī)模來看，中國具備了持續(xù)研發(fā)航空發(fā)動機的實力和條件。但是，面對軍航和民航不斷擴大的強勁需求，我們也面臨著巨大的挑戰(zhàn)。
如何讓有限的投入產(chǎn)生最大的投資效果？這是決策者必須要慎重考慮的問題。
在投資規(guī)模上和項目管理上，要多項目并行，更要注意多項目管控上的先后順序問題。
我們要集中力量在重點型號及核心技術上實現(xiàn)率先突破，進而不斷增加技術積累，并延續(xù)發(fā)展到其它項目，實現(xiàn)累進式高效發(fā)展。
創(chuàng)新，著眼于在核心技術上尋求突破。
今天，中國航空發(fā)動機要拿出當年“兩彈一星”的精神，集中力量對有決定性影響的核心技術進行攻堅，實現(xiàn)技術突破。
要知道，核心技術突破的意義不僅限于航空發(fā)動機本身，更在于核心技術的拓展和延伸。
舉個例子，憑借空軍投資以及GE9技術驗證機和GE13核心機，美國通用電器公司研發(fā)出了F101發(fā)動機，應用于B-1“輕騎兵”轟炸機。
隨后，以F101核心機為基礎，通用電氣發(fā)展出了F110和F118兩款渦扇發(fā)動機。前者應用于F-14B/D、F-16C/D、日本F-2等多型戰(zhàn)機，并成為普·惠F100的競爭對手；后者則成為美空軍B-2隱形轟炸機的航空動力。
接著，通用電氣公司又向商業(yè)領域拓展，大膽拿出F101核心機技術與法國合作，開發(fā)出CFM56高涵道比渦扇發(fā)動機，應用于A320系列，A340、B737、DC-8-70系列等大型商用客機，累計制造30000臺，創(chuàng)造了非?？捎^的商業(yè)價值。
搭載CFM56發(fā)動機的波音737-800客機
不僅如此，通用電氣又以J79為基礎，改進發(fā)展出LM2500型和LM6000型船用燃氣輪機，廣泛應用于各類軍艦、航空母艦、軍用兩棲艦船、以及游輪和多種商用運輸船，具有極其豐富的潛在應用價值。
美國阿利伯克級導彈驅(qū)逐艦的LM2500燃氣輪機就是從J79核心機發(fā)展而來
不過，航空發(fā)動機是當今世界上最復雜、多學科集成的工程機械系統(tǒng)，它的發(fā)展不可能一蹴而就。
國產(chǎn)發(fā)動機成熟，殲20換發(fā)，只是中國航空工業(yè)追趕世界最先進水平的一個開始。
未來，會有更多飛機搭載更強大的“中國心”一飛沖天。
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