建軍節九十周年，朱日和沙場點兵，殲-20史無前例的三機編隊飛行，引起了軍迷們的廣泛關注。毫無疑問，中國的航空工業在近幾年取得了突飛猛進的發展。而無論是軍用的殲-20，還是民用的大飛機C919，航空發動機都是制約我國航空工業的一大短板。

圖1、錸

錸，到底是什麼？它真的那麼神奇嗎？

錸是一種符號為Re的化學元素，原子序號為75。它是一種銀白色的重金屬，在元素週期表中屬於第六週期過渡金屬。錸也是地球地殼中最稀有的元素之一，平均含量估值為十億分之一。1925年科學家發現了錸元素，它也是最後被發現的穩定元素。同時其也是熔點和沸點最高的元素之一，錸的熔點高達3182攝氏度，與其對應的，鎳的熔點僅為1455攝氏度。

錸比鑽石更難以獲取，價格高昂，2011年時平均價格高達每千克4575美元。鎳錸高溫合計可以廣泛應用於製造噴氣發動機的燃燒室、渦輪葉片和排氣噴嘴。由於錸可以廣泛應用於噴氣式發動機和火箭發動機，全球約80%的錸用於生產航空發動機，其在軍事戰略上有重要意義。其次，錸還是化工產業中重要的催化劑。

圖2、通用電氣的GE 7FA

鎳高溫合金加入錸後會提升其蠕變強度，錸合金一般含有3%至6%的錸。第二代合金的含錸量為3%，曾應用於F-16和F-15的發動機中。第三代單晶體合金的含錸量高達6%，應用於F-22和F-35的發動機中。錸合金還廣泛應用於工業燃氣渦輪發動機，比如GE 7FA。

隨著民用噴氣式客機的廣泛應用，對於錸的需求也持續走高。例如CFM國際公司的CFM56高壓渦輪（HPT）葉片便採用含量3%錸合金。

中國航空報曾在2015年報導，中國突破發動機單晶葉片核心技術。我們知道渦輪中的溫度高低直接影響著發動機性能，而單晶葉片起了至關重要的作用。單晶葉片是只有一個晶體的鑄造葉片，由於它消除了全部晶界，不用加入晶界強化元素，可以讓合金的初溶溫度相對升高，主要應用於發動機中溫度最高的幾級渦輪，是「核心」中的核心材料。

圖3、單晶葉片示意圖

美國《航空週刊（Space Week＆SpaceTechnology）》消息稱，中國即將批量生產更為優秀的航空發動機。新發動機將適應更高的內部溫度，擁有更出色的耐用性和性能，很可能裝備在新型戰鬥機。與此同時，中國已經開始從國際市場上大量購買耐高溫稀有金屬材料，這種材料正是錸。

雖然，中國生產新型或改型發動機的具體消息沒有進一步透露，但是該採購計畫從2016年便陸續開始。航空發動機領域，軍民不分家。該行為除了軍事用途外，還將影響西方老牌航空燃氣渦輪發動機製造商：羅伊斯·羅爾斯（羅·羅）、通用電氣（GE）、普拉特·惠特尼（普惠）在民用航發市場的表現，這三家對於錸消耗占比為28%、28%和12%。其中Molymet與普惠達成價值6.9億美元的錸供應協定，用於下一代Purepower發動機系列和F-135型軍用發動機項目。

《航空週刊》還進一步報導，中國對錸的需求達到5噸/年的水準，這相當於全球產量的10%。假設洛克希德·馬丁公司的F-35戰機項目全力生產，普惠公司的F135發動機項目對錸的需求就會水漲船高。錸的應用標誌著渦輪冶金技術的兩大突破，既能提升鎳基高溫合金的性能，還可以製造單晶葉片的合金。

兩項技術的應用能讓渦輪保持在更高溫度下工作，航發設計師就能加大渦輪壓力，提升航發效率，亦或是發動機可以加快燃料燃燒速度，產生更大推力。工程師還可以將作業溫度保持在較低水準，擴大實際作業溫度和渦輪機最高容忍的溫度差，延長設備壽命，提升航空發動機的耐用性和性能。

圖4、《解放軍報》相關報導

值得一提到是，我們的民企已經在航空發動機製造領域悄然發力，而且佔據了上游的制高點。這一消息從前幾日的《解放軍報》上可以看出端倪，其用近一版的篇幅報導稱，一家名為煉石有色的民營企業，依託對稀有金屬錸的勘探發掘和含錸高溫合金技術的應用，即將進軍航空發動機領域，將為我國自主研發的航空發動機提供一流的單晶葉片。

2010年，技術人員在陝西省商洛市洛南縣的鉬礦中勘探到錸，礦鉬儲量為12.845萬噸，伴生錸儲量多達176噸，約占全球儲量的7%，僅次於智利、美國、俄羅斯和哈薩克。勘探出錸僅是萬里長征第一步，如何掌握先進的鑄造技術，並應用到航空領域，成為煉石有色董事長張政新的命題作文。

企業轉型之路猶如滾石上山，張政不僅要承擔市場風險，還要經歷轉型的陣痛，尤其是高端人才的短板。他深刻認識到，含錸單晶葉片是國外成熟技術，人才是制約中國在此領域突破的關鍵因素，而傳統國營軍工體制難以吸引相關海外高端人才。為此，煉石有色成立了成都航宇，通過中組部「千人計畫」引進了王立之，他先後供職於美國霍尼韋爾公司、英國史密斯宇航設備公司、美國GE公司航空系統部、英國羅·羅航空發動機公司。築巢引鳳，成都航宇以點帶面的彙聚了一批相關航發專家團隊。

人才、材料、技術、資本、政府支持和市場訴求，每個環節都可能是制約項目的關鍵因素。有了人才和技術，缺乏先進的設備讓製造難以為繼。於是他們又歷經波折通過合法途徑引進了先進設備，讓產品線步入了正軌。

圖5、被收購的加德納公司

單一的錸產品並不具備競爭力，產品單一更會造成公司抗風險能力不足。航空業必須要到全球化的舞臺上才有競爭力，在錸領域深耕多年的煉石有色決定出海歷練，今年上半年更是斥資近28億，收購加德納公司（Gardner Aerospace）。

《航空週刊》報導，加德納是歐洲最大的航空航太零部件和元件供應商，作為空中客車供應商之一，主要產品包括飛機的機翼前緣表層、發動機相關部件、起降設備、油泵罩等核心部件。其生產的零部件主要應用於寬體、窄體商用客機、直升機、引擎、其他飛行器、工業產品等。

加德納在全球擁有超過1400名雇員，在英國、法國、波蘭和印度有10家工廠。加德納的財務穩健，預計下半年就會給煉石有色帶來足量的業績和現金流。此次交易不僅讓煉石有色走向了國際，也將加德納引入了中國。

不久前，加德納航空全球旗艦工廠正式落戶成都國際航空動力小鎮。不遠的將來，我們所乘坐的空中客車的飛機上將使用「雙流造」的零部件，也將為我國的航空零部件產業升級起到引領作用。

沒有任何偉大的成就是輕鬆而一蹴而就的，相比成立於1879年的通用電氣、1906年的羅·羅和1925年的普惠，煉石有色在航空領域還是一名新兵，未來的發展道路肯定布滿艱辛和荊棘。

各大航空發動機生產商為了尋求高性能材料耗費了無數金錢和時光，例如通用電氣為了研製密度低耐高溫的陶瓷基複合材料（CMC），它從1986年申請第一個CMC材料專利，到確認在LEAP發動機上使用陶瓷基複合材料制的渦輪罩環，用去了20年時間。普惠為了研發齒輪傳統式渦扇發動機（GTF）更是耗資100億美元。

一分耕耘，一分收穫。應用GTF技術的普惠發動機將提升16%的燃油效率，還可以減少50%的有害氣體排放，還有75%的噪音減少量！

而這些核心技術是買不來的。

雄關漫道真如鐵，而今邁步從頭越。我們同樣要對我國的航空發動機產業抱有信心和耐心。我國航發的發展不僅要有中國航空發動機集團等龍頭企業，還要有深耕航空航太高端材料細分領域的民營企業。

就像《解放軍報》中期望的那樣，「相信，隨著軍民融合發展戰略不斷推進，民企參軍熱潮更加強烈，民企能夠更好地發揮自身優勢，為國防和軍隊現代化貢獻更大力量。」

文/ 原創 航空之家

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