图：大涵道比发动机原理动画

图：军用发动机开启加力燃烧室动画

2016年度，中国北航徐惠彬/宫声凯团队研制的铈酸镧(LC)陶瓷热障涂层（1300℃级别）获得了国家技术发明一等奖。目前已经广泛应用在我国发动机产品中，据报道占国内95%以上产量叶片均采用了该技术。根据我国官方报道的评价，该技术使“中国已经赶上了国际最先进的步伐。”

现代航空喷气发动机的主要原理，是风扇和压气机高速旋转，吸入大量空气并将其高度压缩送进燃烧室；然后与喷出的燃油混合进行剧烈的燃烧，并生产出大量的高温高速燃气向后方喷射，为飞机提供前进的动力。

图：从上到下分别是涡轮喷气发动机、小涵道比涡扇发动机（战斗机就用的这类）、大涵道比涡扇发动机的简单结构示意图。为了简单直观起见，图中发动机省去了加力燃烧室等结构。

而为了有效的驱动风扇和压气机旋转，发动机又必须在燃烧室里，设置由高温燃气直接推动的涡轮叶片，通过发动机轴系驱动风扇和压气机。这样一来，燃烧室、涡轮叶片、涡轮盘等部件，就要长期和高温燃气直接接触。由于在非常高的温度下工作，因此它们也被称为发动机的热端部件。

这些部件能够承受越高的温度，那么发动机燃烧室内的燃烧就可以进行的越是猛烈和持久；发动机也越是能做出更高的推力，更长久的寿命。为了做到这一点，这些热端部件至少需要三个方面性能出色——能耐受更高温度的部件基体材料，合理高效的冷却设计，高耐热、低导热的隔热涂层材料。

图：现代喷气发动机涡轮叶片

在基体材料上，以现代航空发动机涡轮叶片为例，它的合金成分一直是以镍为主的高温合金。由于工艺方法的不同，它又可以分为锻造合金、铸造合金、以至于现在流行的定向凝固合金（典型如AL-31F）、单晶合金（比如太行等）。目前最先进的涡轮叶片都采用单晶叶片——整个叶片都是一个晶粒。但是只靠镍基材料本身硬抗，能力也是有限的。比如要求150MPa下1000小时不断裂，则单晶叶片做的再好也非常难以明显超过1100度左右的水平。

图：空气首先在内部和叶片进行热交换降温

图：空气随后从叶片上的孔洞中喷射出来，在叶片表面形成空气膜。这些孔洞由激光打出。

图：使用水流测试气流孔是否加工正常

为了跳出单纯材料本身熔点带来的温度限制，在上世纪60年代，英国罗·罗公司又开发了冷却叶片——它将涡轮叶片做成空心的，将冷空气从叶片中间通过去，主动降低叶片的温度。现在的新型冷却设计，已经能够在叶片表层形成一层温度较低的气膜，能够降低300度以上的温度。

图：长期使用以后损坏的涡轮叶片，表面涂层大面积剥落

而第三个抵抗温度的方法，就是在涡轮叶片的镍基合金本体外面，添加一层能够耐受极高温度、但是导热能力又特别差的涂层，这样可以有效增加本体的耐受温度和工作寿命。这种涂层同样可以用于其它的热端部件上——比如燃烧室、火焰筒、尾喷管等。目前的先进发动机涡轮叶片，能在涡轮前温度1700-2000摄氏度度下工作的，都是三种措施一起发挥作用才能做到，缺了哪一个都不行。

图：太行发动机上现在也采用了这一成果

图：科技部通知

目前还不清楚2016年国家科学技术奖的具体奖金额度，在科技部官网上只能找到2005年的相关通知；该通知中规定，特等奖的奖金是100万/项，一等奖是20万/项。如果目前仍然沿用该规定的数额的话，那么这一项发动机重大技术突破，应该就是总奖金20万，由北航的研究团队共同分享。