Ø航空發動機是戰機之心、強國之魂
航空發動機是製造業中高新技術最集中的領域，整個製造過程對材料、工藝、加工手段、試驗測試等都有極高的要求，美國國家關鍵技術計劃說明文件將航空發動機技術描繪成“是一個技術精深得使新手難以進入的領域，它需要國家充分保護並利用該領域的成果，長期數據和經驗的積累，以及國家大量的投資”。
航空發動機是一種綜合工程熱物理、控制、機械、空氣動力學、固體力學、振動、強度、結構等多學科強烈交叉、高度耦合的複雜的流體機械，被譽為“工業皇冠上的明珠”“工業之花”，是國家綜合工業實力的集中體現。
Ø航空發動機是飛機心臟，價值量大
Ø航空發動機工作原理=抽風機+燃油炸藥+風車
發動機向外噴東西越多越快，產生的推力也就越大，但是燃油炸藥這些，爆炸速度已經接近分子間傳遞信息的理論極限，若基礎物理不突破，提高推力，只能拼命往發動機裡塞更多燃料，所以得裝個“抽風機”。
這就是發動機的基本原理：壓縮更多的空氣供更多的燃料燃燒。
可問題就出在這個抽風機上，抽風機三大核心部件：高壓壓氣機、主燃燒室、高壓渦輪。
Ø高壓壓氣機就是一臺“抽風機”，和後面渦輪連成一體；風扇先把空氣吹進來，壓氣機高速旋轉，把空氣壓縮到燃燒室，燃燒產生的強大氣流往外噴射產生飛機的動力，同時推動後面的渦輪轉動，渦輪轉動帶動前面的壓氣機轉動，繼續壓縮更多的空氣進來。
其中，壓氣機旋轉的動力來自渦輪，渦輪旋轉的動力來自燃料燃燒，燃料燃燒的空氣來自壓氣機的壓縮。
Ø再加兩個關鍵詞：內涵道、外涵道。
外涵道和內涵道的比例叫“涵道比”，外涵道的空氣不進燃燒室，直接向後噴出。外涵道比例大的，叫“大涵道比發動機”：省油、低速，適合客機貨機等大型飛機；外涵道比例小的，叫“小涵道比發動機”，費油、高速，適合戰鬥機等小型飛機。
Ø前面一個風扇，後面一個渦輪的發動機，叫“渦輪風扇發動機”，簡稱“渦扇發動機”。
Ø把內涵道無限縮小，就是一臺“渦輪螺旋槳發動機”，簡稱“渦槳發動機”。
Ø把外涵道無限縮小，風扇也就沒必要了，就是“渦輪噴氣發動機”，簡稱“渦噴發動機”。
Ø市場競爭
Ø競爭格局
Ø材料之殤
高壓渦輪的葉片就是全世界最難最難最難製備的材料，工作環境極為惡劣：高溫、高壓、高強度，這就是所謂的工業皇冠上的明珠。
上圖這造型就是典型的渦輪葉片。在燃料和葉片的關係中，燃料的盈餘量很大，所以無論葉片有多牢靠，多倒些燃料，就可以緊緊把葉片逼到奔潰邊緣工作。為了充分壓榨葉片，還有很多冷卻技術，比如，葉片上的小孔，工作時有高速氣流噴出，在葉片表面形成一層氣膜，這叫“氣膜冷卻技術”。
發動機裡溫度最高的便是渦輪前面那段，這叫“渦輪前溫度”，是衡量發動機代差的主要參數。因為耐高溫是硬功夫，只要這點追上了，哪怕其他參數不行，也可以通過設計快速提升，這個進度是可預期的，但材料研發的進度是說不準的。
渦前溫度每提高100K，推力增加15%，相差200K就意味著相差一代，渦前溫度全球平均每年提升10K。
雖然發動機結構設計也很複雜，但難度無法與材料相比，想辦法弄一臺樣品，直接山寨就是。舉個栗子：某年，殲6發動機連續斷軸，一度導致60%飛機停飛，嚴重影響空防。折騰兩年才搞明白，這個發動機山寨了相當部分設計，但有一處倒圓角半徑出了問題：
設計是0.6mm-0.8mm，無奈我黨的刀具材料不過關，圓角刀兩側磨損過快，於是加工時半徑少了0.2mm。就因為這0.2mm，導致應力急劇增加，渦輪軸斷裂。
從某種角度說，軍工其實是“陽謀”，比拼的就是人員和投入，這個嚴密而龐大的體系才是最高的技術門檻。
正因為極端條件下的苛刻要求，美帝有些發動機，為了減少不必要的連接和縫隙，核心部件就從整個大鐵疙瘩裡一點一點削出來，俗稱整體葉盤。
葉片和圓盤連在一起，不但更牢固，重量還能下降30%。
整體葉盤逐漸成為發動機主流，美帝計劃2020年戰鬥機渦輪全採用整體葉盤，不過加工這玩意兒手藝不是一般的高明，通常需要五軸聯動機床。（機床也是不爭氣的玩意）
雖然航空發動機極高溫極高壓，但工作時間畢竟短，還有一種場景是溫度壓力稍微低點，但工作時間非常長，由於溫度和時間具有一定的當量關係，這其實是一回事。對鋼的穩定性評價通常採用“高溫長時效試驗”，舉例來說：蒸汽輪機葉片鋼試驗時間通常要超過10000h，若把溫度提高到670度，試驗時間可以縮短到400h。
此外，除了航空發動機，國內的大功率蒸汽輪機、燃氣輪機也是苦的一逼。
以羅羅公司的燃氣輪機MT80（目前世界上可用功率最大的艦用燃氣輪機，應用於伊麗莎白女王號航母等大型軍艦）與航空發動機Trent800（應用於波音777客機）為例，MT80在Trent800的基礎上研製，二者的通用件高達80%。
可以說，航空發動機是燃氣輪機技術的基礎，燃氣輪機是航空發動機技術的延續。
為啥材料這麼難？這還是怪人類科技太落後，什麼都要靠試驗，只能通過一次一次試驗，才能找到最優方案。做材料和炒菜差不多，最後的成份都知道，豬肉蘿蔔燉粉條，比例也數得出來。但其中的入鍋順序、火候、食材的預處理、種菜的肥料、養豬的飼料、用的什麼鍋什麼鏟，一概不知，所以看著一道道好菜，只能流口水。學術點說，就是不同的原子按照特定的規律排列，我們能分析出材料的排列分佈，但不知道怎麼樣才能讓原子按這樣的規律去排列。
材料對技術的限制有多嚴重？僅以機床為例，機床是削金屬的工具，精密機械結構都是靠削出來的，機床對於工業，就像紙筆對於學生。高速加工時，主軸和軸承摩擦會產生熱變形，導致主軸軸線的抬升和傾斜，從而影響機床的加工精度。正因為這點加工精度的影響，外加刀具的磨損誤差，使得大量的國產設備，即便採用更精巧的設計，性能仍然落後一截。
其實，F16發動機圖紙，早早就有了；中科院可以掃描出最先進芯片上所有的設計細節；唯獨材料，將龐大的技術積累，死死卡在瓶頸上，大部分所謂的核心技術，歸根結底，就是材料。
材料製備：本質上就是讓原子按某種規律排列，高雅一點叫：定向結晶，讓原子排列的方向，全部對著受力方向，這樣的金屬葉片強度就高。但是高溫下，金屬都會熱脹冷縮，經這一折騰，陣形就亂了，發生高溫下的合金蠕變。
2016年6月，一則南京理工大學材料評價與設計教育部工程研究中心陳光教授團隊《中國航空發動機材料重大突破，壽命優於美國 1~2 個數量級》的新聞讓許多人一陣騷動，看完只能說“進步很大，但差距依然不小”。陳教授研究的鈦鋁合金，屬於比較主流的發動機葉片材料，陳教授在合金結構里加了Nb，研製出PST鈦鋁單晶，該合金在900℃時的拉伸屈服強度為637兆帕，並具有優異的抗蠕變性能，其最小蠕變速率和持久壽命均優於‘4822合金’1到2個數量級，並有望將目前鈦鋁合金的使用溫度從650~750℃提高到900℃以上。
PST在900度下抵住了637MPa的高拉伸強度，什麼概念呢？
藍色線是美國波音客機GEnx引擎中的合金（簡稱4822合金）的蠕變抗力，紅線是陳教授的PST鈦鋁單晶，線條往上翹就表示掛了：100MPa蠕變應力：4822不到100小時就掛了，PST超過了800小時還沒掛，看趨勢不知道多久會掛。150MPa蠕變應力：4822抗了5個多小時，PST抗了350小時。210MPa蠕變應力：4822抗了1個多小時，PST抗了100小時。
為啥還說差距依然不小？
但凡上天，減重自不用多說，原則上，葉片重量越輕、強度越高，越好。所以發動機會根據不同級葉片的工作環境，採用不同的材料，儘量降低發動機重量。鈦鋁合金和鎳基合金，前者輕但不牢靠，後者牢靠但重，兩者密度相差一半。
陳教授的PST合金可以耐900度，通常認為氣膜冷卻能貢獻400度，隔熱塗層能貢獻100度，這樣算下來，保守估計鍋前溫度能到1750K，這基本可以搞定三代發動機。
但是在1000度條件下，PST拉伸強度下降到238MPa，估計很快被扭成麻花，所以四代發動機，只能用在壓氣機和低溫渦輪那裡，核心的高壓渦輪還是夠嗆，美帝有款發動機的高壓壓氣機共9級，前3級鈦合金，後6級鎳基，這6級基本可以用PST替換，還有新聞裡的GENx，低壓渦輪的鎳基合金也可以被替換。
不過四代發動機還得用上鎳基，國內鎳基合金仍處於被吊打的階段，高端鎳材全靠進口，基本被美德日壟斷，看看美帝的四代鎳基合金EPM102，400MPa/1000度，輕鬆撐過1000小時。
言外，戰鬥機還有“開加力”一說，就是在發動機後面再裝一個大圓筒，緊急時刻拼命往裡倒燃料。這和吃興奮劑沒區別，瞬間增加50%的推力，但對材料的磨損極其嚴重，非常影響壽命！發動機在加力狀態下，一般不會超過5分鐘！
“最大推力”是指開加力的推力，“中間推力”是指不開加力的最大推力。
渦扇-10，WS10，俗稱太行發動機。
我的第一臺大推力發動機，大涵道比結構，用於大型軍用飛機。延伸型號則裝備最先進的三代機，殲11B。看幾條官方公佈的新技術：
1）“低壓渦輪兩級導向葉片空心、三聯整體無餘量精鑄結構，與高壓渦輪對轉。
2）“三級風扇為帶進氣可變彎度導向葉片的跨音速氣動設計。
3）“借鑑國際上先進的氣膜冷卻技術，大膽採用了複合氣冷空心渦輪葉片。
4）“納米氧化鋯熱障塗層技術應用於高壓渦輪導向葉片以及低壓一、二級導向葉片。
5）“第Ⅳ級和Ⅷ級高壓壓氣靜子葉片，首次實現高溫合金葉片的冷輥軋。
6）“首次採用整體鑄造鈦合金中介機匣。
彎道超車：不存在，但仍有有機會？
渦輪葉片想要全面趕超美帝，或三五年，或一二十年，反正不可能一夜圓夢，就死了這條心吧。但對於我黨超車老司機，彎道超車可是一把好手。
發動機的彎道在哪兒呢？
若在大氣層內速度超過2倍音速，那些渦輪無論多牛逼，都會被離心力甩斷裂，於是就有了新套路：“衝壓發動機”。
速度快到逆天后，迎面吹來的風就比抽風機還要多，所以可以把那些亂七八糟的渦輪全扔了，就一個空牢牢的圓筒就行。這種發動機很輕，最多不超過1噸，但產生的推力卻可以達到30噸，功率相當於200個火車頭。
舉慄：美國NASA研製的高超音速飛行器X-43A，最高速度達9.7馬赫，因為燃料無法持續的問題被放棄。後來的X-51A“乘波者”幾次試飛，雖然完成了超燃衝壓發動機的點火，但燃燒室氣流不均勻導致的燃燒不穩定也是個頭大的問題。
據說DF-ZF（美帝稱WU-14）已經穩定試飛N次了，有說法稱這貨已經超過美帝了。考慮到當年“錢學森們”留下的雄厚的氣動功底和近乎變態的風洞，再考慮到衝壓發動機不需要渦輪葉片，這說法可信度還是很高的。
除了衝壓發動機，最後還有一種解決方案，可以自帶氧氣，這是火箭發動機。
Ø投資機會
驅動因素：
Ø資金因素：軍支增量可期
Ø需求因素：增量需求巨大
Ø技術因素：技術不斷進步
Ø政策因素：兩機專項、中美貿易倒逼、軍民融合
發展趨勢：
投資機會：
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