航空发动机是飞机的动力来源，就像飞机的心脏，没有它，飞机就飞不起来，它会直接影响到飞机的性能、可靠性和经济性。航空发动机也被誉为现代工业“皇冠上的明珠”，人类有史以来最复杂最精密的工业产品，是一个国家科技、工业和国防实力的重要标志。航空发动机技术涉及到：冶金，材料，机械加工，机械制造，热力学，空气动力学，流体力学，控制学等等，基本上把工科的学科统统算上，75％以上都要把自己的最高成就献给航空发动机。
制造航空发动机的门槛很高。如今，全球只有美国、英国、法国，拥有独立自主研发民用航空发动机的技术。如果加上军机技术，也只有五家，分别是美国、英国、法国、俄罗斯和中国。
除了技术门槛之外，制造航空发动机面临的风险和资金需求都很大，商业周期和研发周期也很长。比如，研发一型商用发动机，大概需要15到20亿美元，航空发动机生产商，比如GE航空（GE Aviation），甚至需要提前十几年为下一代的发动机做准备。
李翔知识内参采访了一位航空从业者。他为我们介绍了几个问题：作为现代工业“皇冠上的明珠”，怎样保证航空发动机的安全性？发动机是如何研发设计的？以及发动机市场的商业模式和寡头竞争格局。下面就给你介绍一下。
如今，飞机起飞的频率非常高，大约每7秒钟就有一架飞机起落。在这样的频率下，人们平时也很少听到有特别重大的飞机事故。不过，航空发动机在应用的早期，其实经历过一个不靠谱的时期。
在1970年代之前，由于当时的技术水平不完善，飞机发动机出现故障的频率很高。到了七八十年代，坐民航客机的人越来越多，市场要求要把安全性做好。对于军用飞机来说，发动机一旦出现故障就要停飞，有时甚至无法进行作战任务，这样也会产生大量的维修成本。于是，美军投资做了一个发动机提升计划，增加了发动机的可靠性。这个成果最后也应用到了民航发动机上，可以说，是技术的提升带动了产品可靠性的提升。
对于航空发动机来说，安全性是它的重中之重，发动机设计人员是怎样保证安全性的呢？受访的航空从业者介绍了三个方法。
第一，找底线。设计人员会从安全性能出发，把发动机里面各种不同的零件，划分成不同的等级。不同等级的零件，在材料、技术等方面都会有相应的要求，保证它们的安全性。比如，民航客机的发动机零件会被分为A类件、B类件和C类件。其中，A类件绝对不允许有任何破坏性的故障，不允许有问题、有损伤。发动机中最重要的涡轮盘和轴类就属于A类件，一旦涡轮盘碎了或者涡轮轴断了，就会发生灾难性的后果，机毁人亡。
怎么保证一个零件绝对不会出现问题呢？这就需要在设计涡轮盘的时候，设计出足够多的“安全冗余”。比如，一个涡轮盘的规定使用寿命是100小时，这意味着它在100小时之内绝对是安全的。超过100小时之后，它可能也是安全的，但是不能再继续使用了，需要换新的。
不过，这样做的成本很高。为了解决成本问题，还有一种配合的理论，叫做“损伤容限理论”，这个理论经过大量试验验证，与发动机的检测手段配合使用。比如，一个发动机涡轮盘的使用时间到了100小时，人们通过检测发现，涡轮盘一点儿问题都没有，可以继续飞。这时候，就需要用“损伤容限理论”分析，在这种状况下涡轮盘多长时间会出现裂纹，一旦有裂纹后，在保证不坏的情况下还能用多长时间。假如计算结果是还能延寿20小时，就再飞20个小时，每次飞完都需要检测。这种做法能够提高关键零部件的安全性和经济性。
第二，用套路。现在的航空发动机，从研发、设计到生产，都已经非常流程化、标准化。每一个环节该做什么，都有相应的、固定的标准，人为改动的因素很少。按照标准流程做完的产品，质量波动很小，能够满足现在大批量生产的要求。航空发动机研发生产的流程和标准，是由行业的资深专家制定的，流程的进一步简化和优化也由他们决定。以标准化为例。假如发动机需要一个零件的厚度是1厘米，会制定一系列的技术标准，确定合理的尺寸公差，保证产品质量的稳定性。如果公差是0.05毫米，那么这个零件的尺寸范围就是1.005厘米-0.995厘米。当零件厚度处在这个范围内，对发动机性能的影响就不大。
第三，强管控。每次飞机起飞前会有一次安全检查，降落之后也有一次安全检查。等飞机飞了一定的小时数之后，还会到机库里进行检查。对于航空发动机来说，还有一个大修的时间，民航客机发动机的大修时间是3000-6000小时，通过这样不断地大修、换零件，发动机才能用到1万多小时的寿命。
美国近年来还提倡一种叫做“视情维修”（Condition Based Maintenance）的维修方法。这种方法可以降低故障率，节约维修成本，缩小维修范围，减少维修工作量，提高设备的可用率，把维修工作从被动变为主动，将事后补救变为事前预防。“视情维修”立足于故障机理的分析，当维修对象出现了“潜在故障”时，就进行调整、维修或更换。“潜在故障”指的是还没有发生的故障，但有迹象表明故障即将发生，从而避免“功能故障”（指机械故障，如离合器打滑、变速器跳档、发电机不发电等）的发生。这种方法也会对设计环节产生要求，它需要设计人员了解整个发动机所有部件的功能、底线和使用时间。
以上就是把一件不靠谱的事情变得靠谱的三个方法：找底线、用套路和强管控。设计人员就是这样保证发动机的安全性的。希望对你有启发。