長期以來航空發(fā)動機(jī)一直都是我國航空工業(yè)中的一個短板。現(xiàn)在，我國部分軍用飛機(jī)依然使用國外發(fā)動機(jī)，而在商業(yè)航空領(lǐng)域，C-919大型噴氣式客機(jī)使用的發(fā)動機(jī)也產(chǎn)自一家美法合資企業(yè)。
       為了盡快補(bǔ)足這塊短板，國家一直在加大航空發(fā)動機(jī)的研發(fā)力度。如今，航空工業(yè)持續(xù)發(fā)力，正不斷縮小著與國際一流發(fā)動機(jī)的差距。
       航空發(fā)動機(jī)是當(dāng)今世界上最復(fù)雜的、多學(xué)科集成的工程機(jī)械系統(tǒng)之一，核心部件就是單晶葉片。看似單薄的零件迸發(fā)出驚人的動力，每一片葉片輸出的馬力都相當(dāng)于一臺2.0排量的SUV汽車。生產(chǎn)單晶葉片，離不開一種珍貴的稀有金屬-錸。在成都航宇超合金技術(shù)有限公司，我們見到了單晶葉片生產(chǎn)中最為關(guān)鍵的金屬——錸。
       航空發(fā)動機(jī)溫度高達(dá)1700多度，唯有“錸”金屬不被熔化
       在河北廊坊科技園，一款為無人機(jī)和商務(wù)機(jī)而設(shè)計(jì)的航空發(fā)動機(jī)正在進(jìn)行150小時試車，考核發(fā)動機(jī)在各種狀態(tài)下技術(shù)性能和可靠性及壽命等綜合指標(biāo)。
       中國科學(xué)院工程熱物理所所長朱俊強(qiáng)：150小時做完了，首飛保證就沒問題了，可以到不同高度進(jìn)行試飛了，這個發(fā)動機(jī)基本定型。        中國科學(xué)院工程熱物理所輕型動力實(shí)驗(yàn)室實(shí)任徐綱：這一款渦扇發(fā)動機(jī)它的耗油率，它的壽命，這些指標(biāo)都達(dá)到了國際先進(jìn)水平，國內(nèi)也是個空白，所有的零件都是自主設(shè)計(jì)，然后自主生產(chǎn)，尤其是像里面的高溫的單晶渦輪葉片，實(shí)際上就是可以說發(fā)動機(jī)里面，加工的難點(diǎn)中的難點(diǎn)。        單晶葉片處于航空發(fā)動機(jī)中溫度最高、應(yīng)力最復(fù)雜、環(huán)境最惡劣的部位，是航空產(chǎn)品第一關(guān)鍵零件，它的鑄造工藝直接決定了航空發(fā)動機(jī)的性能。
       在這臺1000公斤推力的發(fā)動機(jī)中心，核心部件就是眼前這60片單晶葉片。發(fā)動機(jī)將空氣進(jìn)行壓縮之后壓入燃燒室，在有限的空間內(nèi)和燃料發(fā)生劇烈燃燒，產(chǎn)生猛烈的燃?xì)鈬娚淞鳎苿舆@些葉片高速旋轉(zhuǎn)，讓看似單薄的零件迸發(fā)出驚人的動力，每一片葉片輸出的馬力都相當(dāng)于一臺2.0排量的SUV汽車。
       為了防止熔化，工程技術(shù)人員把每一片葉片都制作成空心，中間還設(shè)計(jì)了一個精密而復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)帶走的熱量，可以在1/20秒、甚至更短的時間內(nèi)燒開一壺水。但是在1700度的高溫之下，普通金屬還是不夠耐熱。生產(chǎn)單晶葉片，離不開一種珍貴的稀有金屬-錸。
       在成都航宇超合金技術(shù)有限公司，我們見到了單晶葉片生產(chǎn)中最為關(guān)鍵的金屬——錸。這是人類發(fā)現(xiàn)最晚的天然元素，因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)者是德國化學(xué)家，因此以萊茵河的名稱命名為錸。它在地殼中的含量比所有的稀土元素都小，比鉆石更難以獲取。根據(jù)美國地質(zhì)調(diào)查局的報告，全球探明的錸儲量僅為2500噸左右，錸的價格跟白金的價格相仿，一克大概需要兩三百塊錢。
       能夠提純錸金屬的，是成都航宇超合金技術(shù)有限公司的母公司，這是一家上市的礦業(yè)公司。2010年，這家公司在其下屬的陜西省洛南縣黃龍鋪鉬礦區(qū)礦山中斟探到錸，儲量達(dá)到176噸，約占全球儲量的7%，僅次于智利、美國、俄羅斯和哈薩克斯坦。近年來，隨著航空工業(yè)的發(fā)展，錸消費(fèi)量的年均增長率為3%，雖然價格不菲，卻一直處于供不應(yīng)求的狀態(tài)。
       為了找到獲得更多的錸金屬，成都航宇超合金技術(shù)有限公司通過與湖南有色研究院的合作，用一年多的時間攻克了技術(shù)難題，實(shí)現(xiàn)了錸的提純。但是坐擁這樣的稀缺資源，張政和股東們卻發(fā)現(xiàn)這種稀有金屬在國內(nèi)卻幾乎沒有銷路。
       無奈之下，他們把眼光轉(zhuǎn)向國際市場，希望用資源換技術(shù)的模式，尋求與國外這類合金制造企業(yè)的合作。
       成都航宇超合金技術(shù)有限公司董事長 張政：每一家都希望跟我們簽長協(xié)價，我們只要生產(chǎn)出來他們就要，但是因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù)，所有掌握這個單晶技術(shù)的國家的企業(yè)，都受制于美國的一個法律，是不得參與技術(shù)合作的。
       美國是最大的錸金屬消費(fèi)國，控制著全球銷售市場，一直處于壟斷地位。由于錸可以廣泛應(yīng)用于噴氣式發(fā)動機(jī)和火箭發(fā)動機(jī)，全球約80%的錸用于生產(chǎn)航空發(fā)動機(jī)，其在軍事戰(zhàn)略上有重要意義。為了維持在航空工業(yè)的優(yōu)勢地位，美國和其它一些西方國家常年針對中國進(jìn)行材料和技術(shù)封鎖。英國的航空發(fā)動機(jī)巨頭羅爾斯羅伊斯雖然在中國投資建廠，但是對中國員工層層設(shè)防，既便當(dāng)時已經(jīng)在公司工作了七年的宋陽，也從來沒有機(jī)會接觸其核心技術(shù)。
       成都航宇超合金技術(shù)有限公司副總經(jīng)理宋陽：它有一些區(qū)域是限制中國人進(jìn)入的，他們不希望這樣的一些技術(shù)機(jī)密，被中國所了解和掌握。我相信這不光是對于我個人，對于很多在外企航空企業(yè)工作的中國人，可能都會經(jīng)歷這樣的一個比較尷尬的一個時刻。
       越是封鎖，就越說明航空發(fā)動機(jī)的戰(zhàn)略重要性，就越需要突破。當(dāng)宋陽在上海立下這一志愿的時候，遠(yuǎn)在千里之外的西安，礦業(yè)公司董事長張政也拍板做了一個重要的決定：自己生產(chǎn)用于航空發(fā)動機(jī)的單晶渦輪葉片。
       成都航宇超合金技術(shù)有限公司董事長張政：自己想辦法去解決這個技術(shù)，因?yàn)槲也幌胫蛔鳛橐粋€元素的供應(yīng)商，而且這樣稀有的一個元素，我們把它供應(yīng)給海外的這些企業(yè)，而對中國毫無幫助。
       民營企業(yè)進(jìn)軍中國航空業(yè) 單晶葉片國內(nèi)首次量產(chǎn)
       2015年7月22日，成都航宇第一批產(chǎn)品出爐，合格率一鳴驚人。
       2016年，國際權(quán)威第三方檢測機(jī)構(gòu)出具的檢測報告表明，成都航宇超合金技術(shù)有限公司送檢的單晶葉片在高溫拉伸性能、高溫持久性能等方面的測試結(jié)果均符合歐美標(biāo)準(zhǔn)。成都航宇也成為國內(nèi)首家單晶葉片成品率達(dá)到量產(chǎn)水準(zhǔn)的企業(yè)。
       宋陽：中國這么多年的經(jīng)驗(yàn)，凡是國外對中國進(jìn)行封鎖的，靠我們自己的自力更生艱苦奮斗，我們都能夠在這個領(lǐng)域取得突破。
       單晶葉片投產(chǎn)的時間不過短短一年，一些生產(chǎn)細(xì)節(jié)還在不斷改進(jìn)。每一片不合格的葉片都是一份保貴的樣本，能為工藝細(xì)節(jié)的改進(jìn)提供有價值的參考。根據(jù)電子顯微鏡分析的結(jié)果，宋陽打算在重新生產(chǎn)這批葉片時，更換澆鑄環(huán)節(jié)所使用的坩堝。
       工藝改進(jìn)后，再通過層層工序，制造出一批這樣的單晶葉片需要一個半月的時間。因?yàn)楹娇展I(yè)的特殊性，比生產(chǎn)周期更為漫長的，則是打開市場所需要的時間。