现代航空发动机正在进入6代机时代，图为美国XA100变循环发动机正在测试
2022年第一天，国产航空发动机就传来好消息。西北工业大学研制的国产陶瓷基复合材料整体涡轮盘成功完成首次空中验证。这个试验表明国产陶瓷基复合材料在航空发动机之中的运用取得了突破性进展，为以后用陶瓷基复合材料制造航空发动机高温压气机打下了坚实的基础。
陶瓷基复合材料是未来航空发动机最有前景的材料之一，是提高航空发动机性能的关键材料。一般认为当发动机推得比达到或者超过15的时候，就需要采用陶瓷基复合材料这样的先进材料确保发动机性能达标。
航空发动机结构示意图，其中涡轮就是高温涡轮
众所周知，航空发动机属于热机。它的推力来源于空气受热膨胀产生的能量。因此决定发动机推力的一个关键指标就是进/排气口温度差，两者差距越大，空气膨胀程度越高，产生的能量相应也就越大。由于空气温度在一定条件下是不变的，因此提高发动机推力很大程度由排气口温度决定。不过排气口温度也有约束条件，那就是高温涡轮承受能力。当炽热的燃气冲出燃烧室碰到第一个部件就是高温涡轮，高温涡轮利用燃气获得能量，带动高压压气机工作，所以高温涡轮能够承受的温度直接决定着1台航空发动机性能，现代航空发动机性能提高很大程度围绕着提高（高温）涡轮前温度进行的。
航空发动机技术人员认为发动机涡轮前温度提高100度，发动机推力可以提高20%左右，可以说效果显著。第四代航空发动机涡轮前温度已经达到1800度，这个温度接近金属材料的极限，再往上发展非常困难。根据业内人士预测，第6代战斗机采用的高推重比发动机涡轮前温度将会突破2000度，这样就对高温涡轮提出了更高的要求。制造耐温度能力更强、重量更轻、使用寿命更高的高温涡轮就成为第6战斗机发动机瓶颈，而陶瓷基复合材料就是制造这种高温涡轮的关键材料。
陶瓷基复合材料发动机部件
陶瓷基复合材料是以陶瓷为基体与各种纤维复合制成的复合材料。众所周知，陶瓷的优点就是耐高温、耐磨损，适合在高温、高速环境下工作。不过陶瓷最大缺点就是太脆，受到较大应力的时候，容易产生裂纹，从而导致材料失效。陶瓷基复合材料就是解决这个问题，它将陶瓷与纤维基体结合形成新的材料。陶瓷基复合材料既耐高温、磨损，又具备较好的刚性和强度，性能优异。目前陶瓷基复合材料已经在现代航空发动机上得到运用，主要集中在密封和隔热领域，正在向核心机扩展。
利用陶瓷基复合材料制成的高温涡轮可以提高涡轮前温度，增加发动机推力。由于燃料室温度更度，燃料燃料更加充分，能量施放更多，也有利于降低油耗。还有一点非常重要，陶瓷材料重量轻，制成的发动机部件也更轻，可以降低发动机重量，得到更高的推重比。对于飞机来说，发动机重量降低，飞机结构重量也会降低，进一步提高飞机的整机推重比。
6代战斗机时代正在向我们走来
外界注意此次我们试飞的是陶瓷基复合材料涡轮盘，它与涡轮叶片构成高温涡轮，而高温涡轮又是航空发动机核心机关键部件之一。现代航空发动机核心机主要包括高压压气机、燃烧室和高温涡轮，是发动机关键部件。一般认为航空发动机核心技术完成之后，1台航空发动机研制工作等于完成了80%。因此外界推测国产第6代战斗机发动机，也就是高推重比发动机已经进入关键部件研制阶段，预计2025年之后可以完成核心机，2030年进入整机研制阶段。第6代战斗机发动机取得的技术成果还可以用来改进和提高现有航空发动机，增强它们的性能。
现代航空发动机是集机械、材料、空气动力、电子等领域技术于一身的技术密集型产品，需要长期艰苦攻关。因此每一步前进都十分困难，每个成绩都值得我们欣喜，正所谓“锲而不舍，金石可镂”。
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