我们都知道，中国在发动机领域的底子很薄，远落后于世界顶尖水平，总体上长期处在被西方发达国家压制的状态。

　　发动机这样的一个东西，结构确实非常的复杂，就算是一般普通的家用汽车发动机，独立零部件也多达上万个，稍微复杂一点的F1赛车，其独立零部件的数量能够达到2万个。

　　即使如此，凭如今中国的工业基础（山寨能力），只要想办法搞到一台国外顶尖的发动机样品，也能轻松的把它山寨出来。

　　但这台山寨发动机，实际投入到正常的使用中时，却又往往差强人意。到底是什么原因这么令人失望呢？

　　那是因为，在发动机研发领域，真正让人望而却步的壁垒不是它的结构设计，而是基础材料。

　　想要理解基础材料对发动机有多重要，得先从发动机的原理说起。世界上所有的发动机，都有同样的工作原理：将燃料的化学能转化为机械能。

　　消耗的燃料越多，产生的推力就越强。说的装逼点，就是动能守恒定律。想获得更多的动能，就得更多的往发动机燃烧室里塞燃料。

　　但是燃料在发动机里面爆炸燃烧的传递速度太快了，光塞燃料不顶用，因为燃料一多，空气就不够用了。

　　于是就要给发动机装个空气压缩机，在短时间内想办法压缩更多的空气进入发动机，这就是发动机最基本的原理：获取更多的空气供给燃料燃烧。

　　这个空气压缩机的学名叫高压压气机，它通过连杆和另一个发动机部件高压涡轮连在一起，高压压气机前面还有一个风扇。

　　风扇先把风吹进来，然后被压气机压缩，压缩后的空气进入燃烧室与燃油混合燃烧，产生的膨胀气流往后喷射驱动涡轮旋转。

　　因为涡轮与前端的压气机是一体的，所以反过来又驱动压气机继续旋转，压缩更多的空气进燃烧室。

　　重点来了，在燃烧室后面的涡轮叶片是世界上最难制备的基础材料，是当之无愧的工业皇冠上的明珠，也是我们这么多年来最软的软肋之一。

　　发动机在工作过程中，燃料与空气混合燃烧后的高温度高压力气流直接冲击在涡轮叶片上，这是发动机动力的来源，工作环境极为恶劣。

　　燃料大家都有，但只要舍得往里面倾倒，无论涡轮叶片性能有多牛逼、承受能力多强，只要长时间、高强度的工作，最终一定会直接分崩离析。

　　于是谁家的发动机牛逼，很大程度上就取决于谁家的涡轮叶片可承受更高的温度和更大的压强，叶片承担接受的能力越强的，发动机的动力就越大，产品的性能就越好。

　　而这还不是发动机里面温度最高的地方，更考验技术的，是涡轮前面那段，叫涡轮前温度。

　　涡轮前温度每提高100度，发动机动力就能增加15%，相差200度，就是我们常说的发动机差了一代。

　　一般认为全球的涡轮前温度，每年平均能提高10度。以此估算，中国发动机落后美国20年，刚好差了一代。

　　耐高温和高压材料的制备，是绝对的技术壁垒，其他参数差一点没关系，都可以依靠基础材料的优势抹平差距，但材料的研发就很难了，而且是不可预期的。

　　这种高温度高压力的工作环境对材料要求特别高，美国人为了更好的提高发动机的性能，核心部件经常都是用一整块合金一点一点削出来的。

　　于是问题又来了，这么复杂精密的零部件，如果制作材料的机床刀具不过关，那是会出大问题的。

　　某年，中国自主研发的第一款超音速战斗机歼6突然大批量断轴，严重影响了国家空防安全。

　　经过两年的排查，才察觉缺陷出在哪里，因为歼6当时山寨了部分毛子的设计，有一处倒圆角毛子要求0.6mm-0.8mm，但我们的刀具材料不过关，误差了0.2mm。

　　因为这0.2mm，在极端条件下，应力飞速增加，圆角处磨损过快，最后导致了涡轮轴断裂事故。

　　现在知道所谓的核心技术核心在哪里了吧，实际上的意思就是材料，只有材料可以将海量的技术积累沉沉的按死在图纸上。

　　2016年，一则《中国航空发动机材料重大突破:寿命超美国2个数量级》的新闻让很多媒体不明觉厉，躁动了很长时间。

　　基础材料之间性能的差距，主要是由原子的排列方向决定的。材料的研发制备，就是让原子按特定的某种规律排列。工程名称叫定向凝固技术，它能大幅度地提高高温合金综合性能。

　　通俗的讲，就是让原子排列的方向集体一致，和受力方向对立，形成一个受力统一体，这样的合金强度就会变高。

　　但是在高温下，金属都会热胀冷缩，原子的排列顺序会被破坏，这样的一种情况叫合金材料高温蠕变。

　　新闻里PST钛铝合金的特殊之处在于加入了金属铌，这是一种延展性极好的高熔点结构材料，它巩固了原子排列的同时又直接提升了PST钛铝合金的抗拉伸强度。

　　金属铌的介入，使PST钛铝合金在900度的高温下能承受637兆帕的高拉伸强度。

　　没有对比就没有伤害，我们来和美国GE公司商用4822合金（大多数都用在波音客机的GENX引擎）对比一下。

　　在100兆帕的压力下，4822扛了100个小时，PST扛过了800个小时。

　　在150兆帕的压力下，4822合金5个小时就变形了，PST合金硬扛了350个小时才变形。

　　在210兆帕的压力下，4822只能扛1个多小时，PST可以扛100个小时。

　　1:100，所以新闻说两个数量级是没错的，在钛铝合金领域，我们突破材料这个瓶颈了。

　　但美中不足的是，在1000度的高温环境下，PST钛铝合金抗拉伸强度，由900度时的637兆帕迅速下降至238兆帕，很快就完全变形。

　　如果叠加各种冷却技术的加成，气膜冷却增加400度，隔热涂层100度，PST用于三代发动机（涡轮前温度在1700℃以下）没有问题。

　　但是如果用在四代发动机（涡轮前温度在1700℃以上），只能用于压气机和低压涡轮等部位，核心的高压涡轮还是不行。

　　四代发动机是由多种材料构成的，低压低温部位使用钛合金，高压高温部位使用镍基合金。

　　美国的四代镍基材料，在500兆帕的压力、1000度高温的环境下轻松扛过了1000个小时。

　　与此对比，令人叹息的是，中国的镍基仍处于被卡脖子的阶段，高端镍基型材，连专利都被美日德垄断，我们全靠进口。

　　所以差距还是有的，虽然我们集大国之力在疯狂的追赶，但与此同时别人也在快速的发展。