*▌没有标星的朋友们有时可能会错过【通航圈】的推送或是看不到部分推送文章的封面，欢迎新老朋友给【通航圈】点个星标，以便及时收到最新推文、避免错过更多精彩*
作者介绍与背景
中经总网王文慧：颜总您好，中国航空学会林左鸣理事长向我隆重介绍您写的这本《谁造就了喷气动力——航空发动机史话》，可否先请您介绍一下自己的学术背景和研究方向，是什么原因让您产生兴趣并决定写这本书的？
颜冬：我是南京航空学院航空发动机系78级学生，毕业后我曾经在一家航空发动机制造企业工作二十多年，从技术员到总工程师，参与了多个型号的研发和生产，对航空发动机有着深厚的感情，一直希望有一本科普著作，能系统介绍航空发动机的来龙去脉，讲讲它的前世今生和科学原理，虽然从各个角度介绍航空发动机的书籍和文章有不少，但鲜有将专业性和故事性有机融合的著作，于是产生了自己写作的念头。
航空发动机过去一直是咱们国家最大的两个瓶颈之一，另一个是芯片姑且不说，这种瓶颈是制约中国科技进步的“阿喀琉斯之踵”。所以，写这本书的目的，是希望能为航空发动机知识在中国的普及贡献一点绵薄之力，同时激发更多的人——特别是青少年，为祖国的动力事业进入世界前列添砖加瓦。
中经总网王文慧：在很多年前，我也接触过中国发动机之父——吴大观，听他介绍过一些有关发动机的历史，您在本书中，是如何解读发动机的重要性的？
颜冬：在本书的开篇，我用抗美援朝中“米格走廊”的空战来揭示飞机发动机的重要性。抗美援朝战争打的就是后勤，如果没有世界一流的喷气发动机，就没有米格-15，更没有“米格走廊”，那志愿军后勤补给线将更为艰难，战争局势可能会大不相同。
然后，本书上篇围绕“米格走廊”中敌对双方发动机诞生的过程，展示了人类经历两次工业革命暴风骤雨般的洗礼，昂首进入喷气时代，在朝鲜战场一决雌雄；下篇则展现了战后商用和军用航空动力激烈的竞争、技术的进步以及航空动力世界格局的形 成。全书展现了动力机械的发展，如何迅猛地改变了世界的面貌。
书籍的创作及过程
中经总网王文慧：一场激烈的空战故事，让发动机动力装置展示了“国”之威力，在这样的创作过程中，您可否遇到挑战？又是如何克服的？
颜冬：写作说起来容易做起来难，从构思开始，我首先需要捋清思路，这个思路就是哲学终极三问：我是谁？我从哪里来？我到哪里去？既要把发动机的历史脉络梳理出来，结合紧张激烈的故事，避免教科书的枯燥，让读者获得阅读乐趣；还得把科学原理穿插其中进行阐述，让读者获得知识启发。
这本书全篇45万多字符，我翻阅的书籍和资料有上千万字符。在撰写过程中，我反复修改和完善相应情节，力求让故事更加紧凑、生动和感人，光构思我就用了4年多的时间，写作又用了四年多的时间，出版将近2年，可谓十年磨一剑。困难很多，但不忘初心牢记使命的坚强信念使我坚持了下来。
中经总网王文慧：我看了书中涉及了大量的历史事件、人物和理论，您是如何进行筛选和整理的？
颜冬：素材大概有三个方面的来源：一是中航工业的档案馆；二是市面上能够收集到的书籍；三是网上百度的资料 。主要的参考资料都列在书的后面。为了核实有关的史实，需要在各种来源之间反复比对，交叉验证，这花去很多精力。为了梳理整体脉络，我用二张4开的白纸画出时间轴，将各个事件标注在上，防止写作过程中前后顺序颠倒或错误。我将涉及的历史事件、人物故事和科学原理汇入书中，按照四个特性进行编排。
第一是系统性，因为热机的老祖宗就是蒸汽机，从纽科门发明了蒸汽机，瓦特改良了蒸汽机，促进了第一次工业革命，到第二次工业革命奥托的四冲程活塞式发动机为代表的内燃机，活塞发动机造就了莱特兄弟飞机的诞生，并在第二次世界大战中发挥了巨大的作用；到了上世纪30年代，英国和德国各自发明了涡轮喷气发动机，二战以后，美国等大国在这个基础上又把航空发动机做到了今天这样辉煌的地步。
瓦特蒸汽机
莱特兄弟“飞行者一号”发动机
第二是科学性，基于牛顿力学和热力学两大脉络，阐述热机的科学原理，并用伯努利原理串联起机翼、螺旋桨和发动机叶片的气体动力学原理。
第三是逻辑性，梳理了离心式到轴流式、单转子到双转子、三转子到齿轮传动风扇，涡桨、涡喷、涡扇到变循环背后的逻辑。
最后就是通俗性。穿插人文历史、生活常识，尽量做到生动流畅，亲切自然，通俗易懂，初中以上文化即可通读。
中经总网王文慧：您在撰写过程中，有没有发现一些关于喷气动力的新的、有趣的知识点？
颜冬：有，我把这些新的体悟归纳为“五力模型”。
一是历史的积淀和传承的力量。从蒸汽机到活塞发动机再到喷气发动机的三次跨越一脉相承，工业发达国家经过两次工业革命的洗礼，迄今在热力机械上有着两个半世纪的传承。
二是企业家精神的创新驱动力量。博尔顿资助瓦特改良蒸汽机，奥托研发四冲程发动机，戴姆勒开发汽油发动机，罗伊斯催生“墨林”发动机，伦奇勒开发“黄蜂”系列发动机，亨克尔资助瓯海因研发喷气发动机，海夫斯重用胡克接手惠特尔发动机，霍布斯引领双转子潮流，纽曼开创可调静叶及核心机理念 ......
罗罗“墨林”发动机
三是市场经济的竞争机制的力量。喷气动力的一系列技术进步都是在市场经济的竞争机制下进行的，竞争能调动人类最深层的智力和潜力去获得胜利。前苏联虽然是计划经济，但在航空领域也有激烈的竞争，各个设计局真刀实枪凭产品实力胜出。
四是完善的工业基础的力量。两个半世纪的积淀形成了成熟的从原材料到成附件和零部件的供应链体系，其机械设计、材料制备、冷热工艺，电子技术都达到了“State of the art”的境界。
五是厚积薄发的基础研究的力量。经过一系列的竞争，航空发动机领域形成了以通用电气公司、普惠公司和罗罗公司为代表的三巨头，它们站在金字塔的顶端，维持至尊地位的不二法门就是对基础研究的大力投入。罗尔斯曾说“劳斯莱斯汽车应归功于科学的设计、独创的研发工作以及罗伊斯先生和他的助手，在公司物理实验室对金属材料的潜心研究，该实验室是工厂里最重要的部门。”这段话画龙点睛般说出了伟大公司成功的秘诀。
喷气动力的发展历程
中经总网王文慧：条理、系统和清晰，前面听您的说明介绍，有种豁然开朗的感觉，历史的脉络如此的清晰明了，真的让人有种亲眼目睹历史画面一帧一帧在眼前闪现的感觉，非常感谢您的介绍，那么接下来还想请您概述一下喷气动力的发展历程，以及它在现代航空航天领域的应用。
颜冬：上世纪30年代，英 国的惠特尔和德国的瓯海因各自独立发明了离心式喷气发动机；接着德国的宝马公司和容克斯公司分别研发出轴流式喷气发动机；上世纪40年代罗罗公司在惠特尔发动机基础上开发出尼恩发动机， 成为米格-15的动力；通用电气公司在惠特尔发动机基础上开发出J47轴流式喷气发动机，成为F-86（米格-15的对手）的动力。上世纪50年代开始，普惠公司研发出双转子轴流喷气发动机J57及其民用型JT3，并在此基础上开发出JT3D、JT8D、JT9D等涡扇发动机，引领时代潮流。通用电气不甘落后，创造性研发可调静子叶片的J79涡喷发动机，然后开发出TF39大涵道比涡扇发动机，随后以核心机理念开发CF6系列；罗罗公司在AJ65涡喷发动机之后研发“康威”和“斯贝”涡扇发动机，并以破产的代价研发出三转子涡扇发动机RB211。从此形成商用航空动力“三国演义”格局。
“尼恩”发动机
普惠和通用电气的发动机大战将喷气动力提升到推重比10的水平，前者继续研发出F119和F135成为第四代战斗机动力；后者在F101核心机基础上开发出F110发动机与普惠公司的F100发动机争夺F-15和F-16战斗机的动力，然后连横法国斯耐克玛公司（现在的赛峰公司）开发出CFM56系列涡扇发动机，取代普惠公司的JT8D成为波音737系列唯一动力，一举成为商用航空动力霸主。普惠与罗罗等5家公司合众研发V2500予以反击，不能撼动通用电气，普惠背水一战推出GTF齿轮传动风扇发动机以期实现降维打击，虽在空客A320neo与CFMI公司的LEAP平分秋色，但仍然未能取悦波音737。
CFM56发动机
在新一代宽体客机动力竞争中，普惠的PW4000已经落伍，罗罗公司在RB211基础上开发的“遄达”系列及通用电气公司的GEnx、GE90、GE9X等大放异彩，各项新技术层出不穷，特别是罗罗公司开创宽弦空心无凸台风扇叶片、通用电气公司开发出复合材料风扇叶片大大改变了大涵道比涡扇发动机的面貌，使波音787、777、空客A330、350等当代客机更加经济、更加环保、更加安静。
“遄达”发动机
从专业科学的视角来看喷气动力的发展历程，我认为 有两条主线：一条主线是热力学能量守恒定律和熵增定律。贯穿热机历史的主线就是不 断提高热效率，瓦特的分离式冷凝器消除了潜热的浪费，热效率提高3/4，但仍然只有4～8%；尼古拉斯•奥托引入带压缩冲程的四冲程循环， 热效率提高到25～35%，迪塞尔发动机采用压燃式，压缩比更高，热效率达35～45%；燃气涡轮发动机阶段从弗兰克•惠特尔到今天，热效率达到45～60%。
热机重组热能中一部分分子的秩序使其转化为功，剩下另一部分分子秩序更加混乱的低质量热能被排出热机。就像人类摄入食物，食物热能=人类的思考和行动能力＋粪便排放，人类不可能使摄入的食物完全转化为思考和行动能力而不排放粪便，用开尔文的表述就是：“不可能从单一热源取热使之完全转化为有用的功而不产生其他影响。”提高热效率就是吃同样的饭，少排便多干活！
追求更高的热效率就成为热机永恒的主题，像人一样需要肠胃好才能热效率高。肠胃好的前提是气血充足，气血在热机里就是压力和温度，它们是决定热效率的关键。但是温度越高，对材料和冷却技术的要求越高，否则涡轮和热端部件不能长期安全可靠工作；增压比越高，对气体动力学的计算、设计、仿真、试验的要求越来越高，否则压气机级数太多（推重比低），或者不能稳定工作甚至发生喘振。这就是喷气发动机的二大痛点。
另一条主线是牛顿运动定律，发动机的推力就是作用与反作用原理产生的，而其大小是由牛顿第二定律确定的。涡轮喷气、涡轮螺旋桨 、涡轮风扇的本质区别是涵道比不同，涵道比决定推进效率，涡轮喷气的涵道比是0，涡轮螺旋桨的涵道比20+，涡轮风扇介于之间。将推进效率与热效率链接的是转子转速。从单转子到双转子、三转子、齿轮传动风扇的演进就是在转速上做文章，让各个部件在自己最舒服的转速下运转，达到最高的效率。
目前，通用电气公司已开发出第六代自适应变循环发动机XA100，以涡轮风扇模式为主，将涡轮螺旋桨、涡轮喷气模式组合在一起，三股气流，分别是外涵气流、内涵气流和燃烧室气流，通过调节板或导向器变换气流通道，改变气流流量（涵道比），在同一台发动机上实现亚声速巡航涡桨模式，跨声速机动涡扇模式，超声速飞行涡喷模式。
中经总网王文慧：您梳理得太棒了，关于“熵增定律”，我看过很多版本的介绍和说明，结合您对热能、热效的讲解，我觉得曾经对自己在物理知识方面天生有点智残的认知，可以改变了，因为我听懂了，您让我觉得自己的智商提高了（哈）。接下来谈我的理解，是不是可以这样讲，航空产业发展的核心，很大程度上取决于动力的变革。
颜冬：对，实际上这里面体现了一个观点——“动力改变世界”！世界是由动力改变的。
中经总网王文慧：是啊，您这样的理解才更深刻，没错，动力确实改变了世界。所以，我还想深究一下，您的书名强调了“谁”造就喷气动力，这个“谁”从字面意义上来讲，是指某一个人吗？
颜冬：如果你把这本书读到最后，从后记内容上，你会发现我并不是说哪个人是“谁”，当然我把一些主要的历史人物都写进来了。但这里有个情况，过去历史上的那些人物，世面上有很多他们的资料，反而到了现代，都是以公司的面目出现，就很少体现“个人”，从这个现象来看，就像过去的科学家都特别有名，牛顿、爱因斯坦、海森堡、波尔，听起来都是一个个响当当的大科学家，到了现代就很少有，你说哪个科学家能有他们那么高的地位？没有了，为什么呢？因为科学、包括技术的发展，都越来越复杂了，往往一个人很难做出很大的成就，一定是团队、集体共同来研发和创造，所以现在都是以公司面貌出现了。
现在引领世界航空发动机的三巨头，美国的通用电气、普惠公司，还有英国的罗罗公司，这是第一梯队。第二梯队包括法国的赛峰，前身叫斯耐克玛公司，还有德国的MTU，意大利的AVIO、瑞典的沃尔沃、日本的三菱和川崎等等。但是，这些公司也仍然不是我想说的“谁”，我认为上面谈到的“五力模型”，才是造就了喷气动力的“谁”。
中经总网王文慧：有个说法我不知道准不准确：世界上能自主造飞机的国家不少，但能造发动机的国家屈指可数，是这样的的吗？为什么呢？
颜冬：是的，能造飞机的国家有不少，因为只要掌握牛顿力学及派生科学这一个维度就可以。但航空发动机设计生产除了掌握牛顿力学及派生科学，还要涉及热力学维度，需要在两个维度上纵横驰骋 ，难度呈平方关系增加。
中经总网王文慧：我还想问您一个问题，我在书里看到产生高温高压的地方，发动机的性能得是安全的，也就是说材料得过关，我很好奇，发动机材料耐受的最高温度是多少？
颜冬：现在最新的涡轮进口温度已经达到1900℃以上，并且还要叠加每分钟上万转的转速，当然燃烧室里的温度更高。
中经总网王文慧：一分钟上万转，肉眼只能见到光影啊，不对，应该说是看到一团光。这种情况下，转速加高温，这是非比寻常的考验啊。
颜冬：你想想，小发动机甚至要4、5万转，转速越高，零件的离心力就越大。比如说一个1公斤的风扇叶片，它产生的离心力是7吨多。而工作条件最恶劣的是涡轮叶片，最好的单晶材料能承受的温度也比1900℃差了好几百度。
中经总网王文慧：剩下这几百度怎么办呢？
颜冬：要靠冷却技术，把零件里面掏空，让空气流进去给它冷却，并在壁面上打孔，形成气膜，再加上表面隔热涂层技术。
中经总网王文慧：从您介绍的这些内容上，我已经感觉到尖端科技的魅力了，那么我更好奇，未来喷气动力的技术将会是怎样的一个发展呢？
颜冬：未来整个发展方向应该就是空天技术。什么叫空天呢？本来航空跟航天是两个领域，虽然国外这方面结合的比较多，但航天的跟航空用的动力技术不一样 。航空发动机叫吸气式的发动机，它一定是以空气作为介质来工作的；航天的发动机，它不是用空气，它是自带氧化剂，因为到了大气层以外就没有空气、没有氧气了，它就要自己带氧化剂来燃烧。下一步发展的方向，动力在大气层这一部分用空气来工作，飞出大气层，接近太空的高度，比如说100千米高度以外，转化成用自带的氧化剂，这就是火箭发动机。在这两者中间还有一个冲压发动机，实现吸气式发动机的高马赫数飞行。现在美国、俄罗斯和我们国家都在研制高超音速飞行器，用的就是这种冲压发动机。
中经总网王文慧：我猜想，您在完成这本著作的同时，是不是您的研究也达到了前所未有的高度，假如让您重回工作岗位再来搞发动机的话，您会不会有“我会干的更好”的认知？
颜冬：如果在退休前，我能有这样的系统认知和思路，会干得更好，但那时候没有系统梳理的时间，所以这就让我认识到，我把这些知识和脉络全部都梳理清楚，传播出去，应该会对不同级别、不同岗位、不同领域的人都有一些启发。当然还有对咱们年轻人、学生们，让他们也多了解、热爱这个行业有促进作用。希望有人可能因为看了这本书，对动力装置的研发产生兴趣，投入到这个领域中去。
尾声：历史就是道！
中经总网王文慧：总体来说，我作为一个非业内人士，读这本书，看到了很多专业性的内容，如何读这本书，您有没有建议？
颜冬：把它当故事来读，弗朗西斯培根说“读史使人明智”。我没有将“硬核科普”部分作为附录或脚注等方式分开书写，觉得那样会破坏阅读的连续性，但如果部分读者觉得这些段落不易理解，也可以跳过，这样做并不破坏对这本书的整体阅读感觉。其实，“硬核”部分并不难懂，以当代读者的知识水平和领悟能力，只要略加一点耐心，完全可以理解。读者朋友若读完本书，相信对于航空发动机(包括蒸汽机和活塞式发动机)的那些事儿将会“门儿清”，不再人云亦云或云里雾里。
编后感
有人说，一个行业如果要想做到强大，需要了解这个行业 的历史，如同一个国家一样，历史就是“道”！颜冬老师的《谁造就了喷气动力》，就是一本最新版的发动机的史记。结合动力发展史话，在 适当地方插入尽量通俗易懂的发动机科学原理，将故事性和专业性有机结合，实现“硬核科普”，以期读者朋友在看故事过程中对发动机形成一个具有科技含量的理解。
本书由航空工业出版社出版，目前在京东、淘宝等均可购买，也可扫码进入官方微店购买：
来源：中经总网，作者：王文慧。
PS：由于微信平台推荐机制调整了，可能有些朋友会收不到我们的推送，大家伙儿别忘了给（通航圈）加上星标，以免错过更多精彩！
需要进入通航圈交流群的朋友，
在公众号对话框回复关键词：入群。
免责声明：本文及本公众号任何文章之观点，皆为交流探讨之用，不构成任何投资建议。本公众号作者也不负有更新以往文章观点之责任，一切以最新文章为准。用户根据本文及本公众号任何其他观点进行投资，须风险自担，责任自负。由此造成的一切后果，本公众号不承担任何责任。
⊙部分图文源于网络，仅用于学习交流，版权归原作者所有，如有侵权请联系我们删除。
通航圈：一个行业的跌宕起伏
欢迎通航圈内企业约稿、圈内人士投稿
邮箱：publicvoice@qq.com