中国航发航材院：锻造一颗挑战极限的“心脏”

人们常说，航空发动机是飞机的“心脏”。而“心脏”的强健，取决于材料的极限。在北京西郊，坐落着中国航发北京航空材料研究院（以下简称“中国航发航材院”），70年来，一代代航材人的奋斗与坚守便凝聚于此。

作为新中国航空科研院所的“长子”，中国航发航材院见证了我国航空材料事业从一穷二白到体系完备、从跟跑模仿到并跑领跑的全部历史。支撑这一切的，是一代代航材人“择一事、终一生”的精神坚守，是他们七十载的砥砺奋进、薪火相传。

拓荒之路

1955年，原重工业部航空工业局牵头，整合全国科研力量，正式启动我国第一个综合性航空材料研究机构的筹建工作。1956年5月26日，北京航空材料研究所（现中国航发航材院）在东皇城根内的北京工业学院礼堂召开成立大会，正式宣布成立。次年春天，研究所从东皇城根迁至北京西郊冷泉。彼时，这里还是一片杂草丛生、野兽出没的荒芜之地。科研工作者们就地安营扎寨，就此翻开了新中国航空材料事业的崭新一页。

1956年5月26日，北京航空材料研究所在北京东皇城根宣布成立

创业初期，北京航空材料研究所的科研工作者们面临“无图纸、无设备、无经验”的三重困境。万事开头难，在此之前，中国没有航空材料研究机构，没有航空材料标准，甚至极普通的胶圈、垫片、接头、钢材、橡胶和坯料都要向苏联订货。

为了摆脱这种窘境，科研工作者们没有条件创造条件也要上。没有进口仪器，他们就自己动手改装；没有技术资料，他们就熬夜翻译、反复摸索；苏联专家来华协助期间，他们虚心求教、刻苦钻研。尽管条件艰苦，他们仍以满腔热血，开启了我国航空材料的拓荒之路。

从无到有的路是汗水铺就的，也是由一项项实打实的成果锚定的。1957年，北京航空材料研究所成立新中国第一个钛合金研究室，自行设计制造了国内第一台7.5千克真空自耗电极电弧炉；1958年，成功研制新中国第一种铁基高温合金GR-2，以铁代镍弥补了新中国成立之初镍矿资源不足；1959年，成功熔炼出我国第一个有实际使用价值的、重量达到40公斤的钛合金铸锭，为我国航空钛合金材料的研制和应用奠定了坚实的基础。

1964年，出于国防建设的迫切需求，为了提高发动机动力，必须解决涡轮叶片耐高温的难题，而解决这个问题的最佳途径，便是将现有的涡轮实心叶片改为空心叶片。

当时，空心叶片制造技术属于世界前沿科技。责任在肩，时任北京航空材料研究所副所长的荣科立下“军令状”：“如果不在一年之内研制出空心叶片和新的高温合金，甘愿把自己的脑袋挂在大门上示众！”

立下的军令状吹响了空心涡轮叶片研制攻坚战的号角。经过各单位共同攻关、通力协作，1966年4月，锻造空心叶片试车成功；1966年12月，铸造空心叶片试车成功。经过综合比较，铸造空心叶片优于锻造空心叶片并选为歼8飞机装机定型叶片，这一突破使我国成为世界上第二个采用空心铸造叶片的国家。

航空材料从仿制到立足于国内，是一个具有战略意义的转变。航材人面对困境坚持自力更生、艰苦奋斗，为我国航空装备的自主研制提供了坚实支撑。

深耕材料技术 突破“极限”

航空材料因其对高性能、长寿命、极限应用的要求，代表着材料领域的最高水平。中国航发航材院长期以来牢记“国之大者”，致力于攻克关键核心技术、突破材料瓶颈，为航空发动机发展提供技术支撑。

航空发动机的本质是一台能量转换装置，它把航空燃油的化学能，通过燃烧转化为高温高压热能，再推动涡轮叶片旋转变为机械能，最终通过高速喷流转化为飞机的推力动能。发动机热端部件耐受温度越高，能量转换效率就越高，发动机推力更大、油耗更低、综合性能也更强。

在涡轮工作区域，民航发动机工作温度可达1500摄氏度，足以熔化绝大多数普通金属。与此同时，高速喷涌的燃气还会形成达30至50个标准大气压的极强压力。涡轮转速能达到每分钟上万转，单枚涡轮叶片高速运转下产生的离心力达到自身重量的上万倍，相当于承受了数吨的巨大拉力。

单晶涡轮叶片是决定发动机性能、可靠性与寿命的关键因素，其核心使命就是在超高温、高压、高转速、燃气腐蚀冲刷的严苛环境下，长期安全、稳定、可靠服役，其材料基础理论、特种制备工艺和制造过程控制是全球航空界追逐的制高点。

1994年，清华大学工学博士毕业的李嘉荣，放弃其他优厚的工作选择，毅然来到中国航发航材院。他默默许下诺言，一定要把先进单晶高温合金及其航空发动机涡轮叶片搞出来。

三十年来，李嘉荣带领团队研制交付的单晶涡轮叶片，在多型先进航空发动机上获得应用，为以先进歼击机为代表的军民用飞机、直升机提供了可靠支撑。

李嘉荣介绍，单晶涡轮叶片之所以能承受严苛的工况，得益于三套核心技术的协同支撑：其一，合金材料本身具备优异的结构强度和高温稳定性；其二，通过精密熔模铸造技术实现空心冷却结构，带有复杂内部冷却流道的单晶涡轮叶片自带降温功能；其三，气膜冷却叠加热障涂层双重隔热，实现逐级降温防护。

除单晶涡轮叶片以外，第一个整体座舱透明件、第一个粉末涡轮盘等航空关键制件，也在中国航发航材院研制成功并走向应用。

根据航材院透明件事业部介绍，航空透明件的重要性体现在两个关键维度：第一，它是视野保障的“窗口”。透明件必须具备高透光率、低光学畸变的特性，在万米高空、雨雾等复杂环境下，也能为飞行员提供清晰、无偏差的视野。可以说，没有合格的透明件，飞行员就无法安全飞行。第二，它是安全防护的“铠甲”。透明件需要承受高速气流的吹袭、高低温交变的极端载荷，还要能抵御飞鸟撞击、外来物冲击，为飞行员构建起一道坚固的物理屏障，保护飞行员免受外界威胁。记者在现场透过透明件观察了用于检测畸变的横竖网格，几乎没发现任何变形。

粉末盘是高性能航空发动机的标志性部件，是航空发动机中安全系数要求最高的核心部件，制造难度极大。在全国三八红旗手、中国航发航材院研究员王旭青看来，作为航空发动机中的关键件，粉末盘的质量关系到飞行员的生命安全，唯有始终保持对粉末盘的敬畏之心，保持严慎细实的工作作风，才能行稳致远。自1996年参加工作以来，王旭青便一直奋战在航空发动机用粉末高温合金材料研制及应用研究的科研一线，以研制先进航空发动机关键部件为己任。这些年来，她与粉末盘团队在国家的大力支持下，艰苦奋斗、自主创新，打通了从实验室到装备部队，再到产业化发展的中国粉末盘创新道路。

奔赴新空天

技术的发展和精神的传承，不仅要回望来路，更要面向未来。站在新的历史起点上，中国航发航材院已将目光投向远方。

战略布局上，中国航发航材院正从“科研院所”向“产业集群”加速跃升。“十四五”以来，航材院形成了一院四地的发展格局，其中北京海淀本部作为研发中心，顺义和密云基地承担叶片、橡胶、透明件等航空关键件生产任务，天津基地负责铝合金、装甲防护材料等非航空军民品批产，江苏镇江基地聚焦粉末涡轮盘、增材制造和钛合金精密铸造生产，贵阳基地专攻航空发动机涡轮叶片制造。2023年，航材院下属企业航材股份在上海证券交易所科创板成功上市。

2023年7月19日，北京航空材料研究院股份有限公司在上交所科创板成功上市

作为国务院最早批准具有多学科硕博士授予权的科研单位，中国航发航材院持续打造“材料科学家的摇篮，卓越工程师的沃土”，先后培养产生了5名院士，6名全国劳模，上百名国内知名材料专家和学术带头人、国务院政府特殊津贴获得者。

如今，中国航发航材院已建成近80个材料专业，现有专业覆盖金属材料、非金属材料、复合材料、制备工艺、检测技术、应用评价等16个领域，已建成11个国家级和22个省部级实验室和工程中心、4条国家级生产示范线。

中国航发航材院还将航空材料技术广泛应用于航天、兵器、船舶、电子、核工业及其他国民经济重点领域，深入融入国际宇航产业链，产品广泛应用于波音、空客、赛峰、GE等国际知名航空航天企业，并持续服务低空经济发展。从北京奥运会的画纸与主火炬到北京冬奥会的石墨烯加热座椅，从三峡大坝的防腐涂装到港珠澳大桥上的智能运维，这些重大工程和项目均应用了航材院的技术成果，展示了其在国民经济重点领域的卓越能力。

中国航发航材院党委副书记王文强表示，站在“十五五”开局的新起点上，中国航发航材院将向新求质，向上图强，为加快航空发动机自主研制步伐，实现高水平科技自立自强，为强国建设和民族复兴伟业贡献力量。

来源：国资报告