去年年中，因尽调项目的缘故，与同事驱车来到了秦岭脚下，沣峪河畔的西北工业大学，作为我国在三航方面最为专业的院校，西工大为国家培养了50%以上的飞机型号总师，包括闻名遐迩的歼-20、运-20等，在航空界可谓鼎鼎大名。位于秦岭南麓的长安校区恰好位于三论祖庭草堂寺旁，一眼望去，秦岭的翠绿山色随处可得，在紧贴山边公路的校园围墙上，书写着一行大字“空天地海、动力先行。”如佛家偈语般的简介了当，却说透了三航产业的核心，尤其是其中的航空发动机的生产，一直被视为工业皇冠上的明珠。
多年来，航空发动机一直被认为是制约我国航空产业发展的最重要因素，由于其涉及到材料、气动布局、机械结构等多个领域，某种意义来说是结构最为复杂的机械产品，因而其设计、制造都充满难度。时至今日，能够独立制造航空发动机的也仅有美中英法俄乌六国，能造出民用航发的则只有美英法三国，可见航发的进步并非一日一时之功。
回顾历史，热气球、飞艇、滑翔飞行等人类初期的飞行尝试虽然都飞上了天空，但是在无动力状态下飞行的可控性、灵活性都很低。1903年，莱特兄弟将一台12马力的活塞式汽油发动机装在了“飞行者“1号上，实现了在空中59秒、260米的飞行，这是人类第一次进行有动力飞行。在此后的一百多年中，人类研发了各种各样的飞机，每一代飞机研发的背后都是新的航空发动机的研发，航发和飞机实现了真正的同呼吸、共命运。
一、航空发动机的历史和分类
从航空发动机的类型来看，可将航空发动机分为活塞式发动机和空气喷气式发动机。在飞机发展的最早期，飞行家们甚至尝试过使用笨重的蒸汽机进行飞行，然而由于燃烧效率低下，人们很快放弃了这一念头转而使用新发明的活塞发动机。同汽车一样，活塞发动机是依靠活塞在气缸中的往复运动使气体工质完成热力循环，将燃料的化学能转化为机械能的热力机械，通过发动机内曲轴的往复运动带动螺旋桨旋转，从而为飞行提供动力。活塞发动机在相当长时间内是飞机的主要动力选择，二战时飞机在战争中得到广泛应用，美国的P-47战斗机、日本的零式战斗机均使用的是活塞发动机。由于庞大战争机器的开动，同盟国和协约国都对飞机提出了更高的要求，而随着飞行速度的进一步提高，活塞发动机的功重比就会变得非常没有效率，双方都开始进行新型发动机的研究。
20世纪四十年代末至50年代初，源于战争驱动的研究开花结果，空气喷气式发动机走上历史舞台。喷气式发动机是利用气流的反推力为飞行器提供的动力的一种方式，喷气式发动机不仅用在了传统的飞机上，而且成为了导弹、航天器等新型飞行器的动力来源。根据有无压气机，可以将喷气式发动机分为两类，无压气机的主要是冲压式发动机，由于其结构相对简单，经济性好，常作为洲际导弹、中程导弹等使用的发动机，飞行速度可达到5-10马赫。但其缺点在于在静止状态下无法自行起飞，必须需要助燃器推动，不适于普通的飞机。第一代有压气机的飞机发动机是涡轮喷气发动机，其由进气道、压气机、燃烧室、涡轮、加力燃烧室、尾喷管、附件传动装置和附属系统组成，在工作过程中，通过吸入飞机前方的空气，并通过压气机对空气进行增压，为燃烧室提供高压空气，驱动压气机工作，同时，高压高温气体进入涡轮，驱动涡轮做工，向后高速喷出气体，从而推动飞机向前。涡喷发动机是人类对喷气式发动机的第一次尝试，美国的F-80,F-86,苏联的米格-15等都是装备该型发动机的典型代表(在朝鲜战争中曾广泛使用)；在附带加力燃烧室后，飞机的最大飞行速度可达到2马赫以上。但是由于涡喷发动机涡轮部分排出气体仍有相当能量，经济性较差，从20世纪60年代开始，逐步被性能更好的涡轮风扇发动机取代。
涡轮风扇发动机是通过加装一套涡轮，将原涡轮中流出的，仍有一定能量的燃气，在尾喷管中继续膨胀作功，带动一个比压气机大的风扇，从而提高经济性的方案。1964年，英国罗罗公司开发出军用斯贝发动机方案，用于列装美国F-4鬼怪战斗机，推重比达到5。从此之后，发动机的基本结构开始成熟，航发的进步更多集中在怎样提高燃烧效率，如何提高推重比？航发的研究也更多集中在内部结构和材料的进化上。20世纪70年代，美国首先研制成功推重比为8.0一级的涡扇发动机F100,并装备在F-14战斗机上。之后的F-16装备的F110、F/A-18装备的F404都是这一级别的发动机。在冷战末期，第四代战机的研发被提上日程，推重比为10一级的配套发动机的开发也成为了当务之急，美国的F119和之后进化版的F135即是这一代发动机的典型代表，由于苏联解体，俄罗斯在这一级发动机的研发上显著推后，其产品30在2015年后才正式推出。涡扇发动机已成为军用飞机的主要选择，经过多次改制和完善，目前也成为了普通客机的主流选择。
涡扇发动机推力较大，在高速飞行时占有优势，但是在亚音速等较低飞行速度下，涡扇发动机的推进效率比较低，耗油率很高。正是在这种困境下，涡轮螺旋桨发动机应用而生，其工作原理是将燃气发生器产生的大部分可用能量由动力涡轮吸收并从动力轴上输出，用于带动飞机的螺旋桨旋转，从而把空气排向后方，由此产生向前的拉力带动飞机向前飞行涡桨发动机在低空低速飞行环境下拥有明显的优势，在早期的战术型运输机上涡桨发动机得到了广泛的应用，例如美国的C-130运输机，苏联的安-22运输机，我国的运8运输机等。
1936年世界上诞生了第一架直升机，受益于垂直起降，使用方便的优势，在军民用领域得到了广泛的使用，作为驱动直升机旋翼而产生升力和推进力的动力装置，可分为活塞式发动机和涡轮轴发动机，活塞式发动机是最早的直升机动力装置，而涡轮轴发动机是目前直升机的主流选择。从其工作原理来看，涡轴发动机与涡桨发动机基本是相同的，只是其功率输出方向转向了上方，通过驱动旋翼带动飞机飞行。
二、我国的航空发动机发展现状
由于复杂的历史原因，我国基本缺席了航发的早期发展阶段，1950年代，借助苏联援建的历史机遇，我国仿制和改型研制了涡喷5、涡喷6、涡喷7、涡喷13等多个型号的涡喷发动机，并装备了轰6轰炸机和歼7战斗机等。这一阶段我国的航发基本以仿制为主，后来由于苏联撤回援建对我国涡喷发动机的生产产生了很大的困扰，我国开始进入涡喷发动机的自行研制阶。从压气机到单晶叶片不断进行改进改型，终于研制成功了 “昆仑”涡喷发动机，并在2002年定型。虽然涡喷发动机目前已经不是主流的发动机类型，但昆仑发动机的研制还是为我国航空发动机的事业积累了丰富的经验和人才队伍。我国涡扇发动机的技术则主要来自于英国，20世纪70年代，随着中国和西方国家关系的改善，英国罗罗公司将MK202斯贝军用加力涡扇发动机技术转让给了中国，西航公司1976年开始进行斯贝发动机的试制工作，取名涡扇9。应该说，当时的斯贝发动机技术在国际上也是较为领先的，英国也刚刚研发成功，无加推情况下推力可达6吨，加推情况下可达9吨。然而由于国内在材料、工艺等方面的巨大差距，全面吸收斯贝发动机的技术已经是快三十年之后了。二十一世纪来临，随着国内在冶金、材料、化工、机械方面的快速进步，涡扇9的全面国产化也开始步入正轨，涡扇9也更名为“秦岭发动机”，即我们现在所指的涡扇10。自2002年定型之后，涡扇10开始装备飞豹歼轰机等机型，早期其可靠性确实不尽如人意，但随着不断修正和完善，涡扇10也日趋成熟，开始大量运用于我国军用飞机中，并改型出了涡扇10B等型号。涡扇10的成熟标志着我国在航发领域开始站稳了脚跟，具有了航空发动机试制的基础，为现在广泛应用的三代机提供了有力保证。从公开信息来看，我国的**-15,**-20等型号也开始进行了成熟阶段，有望厚积薄发，迎来新一代发动机发展的曙光。
三、我国航空发动机产业的投资机会
正因航空发动机结构之复杂，工艺之高超，航空发动机的更新换代也是非常缓慢的，其进步往往需要材料、工艺、冶金、流体力学等诸多方面的配合，涉及到诸多基础学科、基础理论的突破。从历史经验来看，一代发动机的研发通常需要二十到三十年的时间。由于时间周期过长，与飞机型号开发往往难以匹配，因此航发制造商基本都以核心机开发为主，将新材料、新设计的研究前置，之后再根据具体型号要求做三到五年的型号研究从而尽快推出产品。由于航发的高壁垒性与开发的长周期性，对投资航发产业造成了一定的影响。因此在航发产业投资中，更应注重投资的逻辑，从目前来看，有以下几个方面的机会值得探讨：第一、航发新材料的机会。我国航发总成基本由中航发完成，在可预见的二三十年内，难以有厂商可以与之竞争。但航发涉及到广泛的材料应用，且这些材料将来有可能通过民用化拓展市场，无论是热端部件中的新型复合材料，还是机匣等部件使用的钛合金和高温合计，在航发中都拥有巨大的市场潜力，随着WS10的列装和之后的型号的成熟，有望提供给航发新材料公司比较好的发展机会。第二、小型涡扇发动机的机会。近年来，我国巡航导弹、反舰导弹等导弹类型日益丰富，技术日益完善，其也会用到小型涡扇发动机。这类发动机相对技术含量较低，在机械加工等领域也会创造出较好的投资机会。第三、航发设计软件的机会。随着航发设计的自主性开始提高和国外对于国内的技术封锁，国内对于航发仿真设计软件的要求也在显著提升。客观来看，我国的航发发展仍然任重而道远，作为产业竞争中的追赶者，投资机会并不容易捕捉。但随着国际形势的变化，无论是国家，还是公司都不得不加快自主研发的步伐，商飞与通用LEAP的案例就摆在我们的面前，这种事件随着时间推移可能会更加严重。另外一方面，也要看到，近些年我国航发还是取得了巨大进步的，俄制D-30和AL31F在我国使用多年，未来命运如何，让我们拭目以待吧！
