飞机上小小零件,溶掉科学家两根手指!中国航发之路究竟有多难?

是百科密码 2024-12-05 11:13:51

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随着中国的国力与日俱增,我国在各行各业也取得了突飞猛进的发展。比如今天要提到的一款航空发动机零部件,就是一个典型代表。

遥想当年,我国连半个航空发动机都造不出来。现如今,太行发动机、长江发动机等,纷纷问世。1500-2000度的涡轮高温技术难题,也被我国科学家一一攻克。

话说我国是如何做到这一步的?这其中又经历了哪些艰难坎坷?

溶掉两根手指的涡轮叶片

在此之前,咱们先引出一个人物,李依依。

李依依是中科院院士,同时她也是一名冶金和金属材料科学家。李依依院士的一生,一直都在和材料学打交道。像抗氢1、2、3 号钢种,就是她开发出来的。

如今已经91岁的李依依,仍旧精神抖擞。站在《开讲啦》的舞台上,她讲述了自己的人生经历,以及行业感悟。

从李依依院士的描述中,咱们可以简略获知,当年我国的航空发动机研制历程,绝对是艰难坎坷。而这份艰难,就体现在空心涡轮叶片上。

上世纪60年代,师昌绪先生为了打造国产航空发动机,研制了我国第一代空心涡轮叶片。有了这套叶片以后,咱们的飞机,就相当于拥有了飞上蓝天的动力。

只不过,空心涡轮叶片虽好,但以当时的条件打造出来,可不是那么容易。

按照李依依院士的说法,在陶瓷的模具中间,有9根石英管。他们把金属浇筑进去以后,再用氢氟酸把石英管溶掉,这样才能获得空心涡轮叶片。

她记得那时候,团队里有个老师傅,在作业过程中就融掉了两个手指,连骨头都没了。可见,这份工作的危险性是有多大。

不过好在这款凝聚心血的产品,最终带着咱们的飞机飞上了蓝天,这也不枉那一代科学家们倾尽一生的付出了。

空心涡轮叶片是做什么用的?

说到这里可能很多人会有疑惑了,这个空心涡轮叶片,究竟是做什么的?用的着这么看重?

从结构上来看,空心涡轮叶片就是飞机发动机中,用于能量转换的关键部件。至于空心涡轮叶片为何要设计成“空心”,其目的之一就是为了减重。

在保证强度和性能的前提下,把叶片镂空以后,可以有助于减轻叶片重量。如此一来,就能降低发动机的负荷,进而提高燃油效率和飞行性能。

当然了,空心涡轮叶片还有一个功能,那就是冷却。

众所周知,飞机在起飞的时候,涡轮一旋转,内部温度可以达到1500多度。某些航空发动机的燃烧室温度,最高甚至超过了2000度。

那这么高的温度,该怎么降下来呢?这就极其考验涡轮中的静子叶片了。

在整个涡轮结构中,承受高温的主要部分,就是涡轮叶片。其中,静子叶片位于转子叶片的前方,因此它直接承受着燃烧室喷射的高温气体。

面对这种情况,我国直接研发出了特质的涡轮叶片。这种涡轮叶片采用镍基合金、铁基合金、钴基合金等材料,可以有效抵御热浪的侵袭。

此外,科学家设计出的中空结构,还能通过气流产生对流,这样就能在叶片上形成空气保护膜了。

与此同时,在叶片的表面,我国还添加了复合材料的热障涂层。有了这层复合材料以后,叶片就能集自润滑和耐高温为一体。

在这种情况下,就能将静子叶片的温度下降300到600℃,从而保证涡轮的稳定运转了。

可以看出,为了打造这款空心涡轮叶片,我国科学家也是下了一番苦功夫。如果没有他们呕心沥血的付出,估计咱们的航空发动机,现在都没有眉目。

要知道,曾经的空心涡轮叶片,也如同芯片一样,被欧美牢牢掌控。咱们要想自主研发这种零部件,简直比登天还难。

现如今,这类零部件直接被咱们独立研制出,并予以量产。由此可见,在高端制造业这块,中国的潜力绝对是冠绝天下。

CJ1000A发动机的崛起

总的来说,航空发动机作为一项大国重器,价值非凡。它就像工业制造上的皇冠明珠一样,体现了一个国家工业制造的综合实力和最高水平。

即便是现在,能独立研制航空发动机的国家,都是凤毛麟角。也就是美国和俄罗斯这种航天大国,才有底气做这种事情。

当然了,在航空发动机领域,我国近些年来的表现,无疑是超凡脱俗。咱们不仅攻坚克难,解决了许多技术难关,在某些领域,还一度实现了反超。

那我国目前的航空发动机进展,究竟是怎样的呢?

先讲民航客机这块。像C919大飞机,目前用的就是美国通用公司生产的LEAP-1C发动机。虽然好用是好用,但很容易被卡脖子。

面对美国的威胁,中国惧怕吗?当然不惧怕。经过多年的卧薪尝胆,我国早已克服了航空发动机制造的诸多问题。

比如材料强度问题、高温高压问题、数控机床的加工精度问题等,都被我国一一拿捏。于是乎,我国自主研发的CJ1000A发动机,闪亮登场。

如今CJ1000A发动机已经在伊尔76上进行了测试,效果还不错,就差量产了。一旦CJ1000A量产,那么它将成为C919的有力备份武器,打对方个措手不及。

从民航发动机的奋斗史中也可以看出,别人越是逼迫,咱们越要自力更生。当我国真正把高端产品铸就出来以后,别人就没办法再威胁了。

而这也应了那句老话:“杀不死你的,只会让你更强大”。

太行发动机的突破

说完了民航发动机,咱们再来讲讲军用战斗机。

像万众瞩目的歼20,用的就是涡扇10发动机,即太行发动机。该发动机的推重比超过了10,拥有超机动、超音速巡航能力。

当然了,早在上世纪80年代,沈阳发动机设计研究院,就开启了涡扇10的研制计划。

按照当时的研发逻辑,该发动机的核心机源,是源自美国的CFM-56涡轮扇发动机。期间,研发人员打算对CFM-56进行测绘仿制,然后造出新版的涡扇10。

只不过,在研制期间,由于研发人员对发动机数控系统的想法过于偏执,导致移植俄制系统的时候失败。

在这种情况下,咱们也就不能借助外力来搞研发了。面对这种情况,该怎么办呢?没办法,只能从零开始,自主研发。

从当时记录的资料来看,这个研发之路,可谓是路途坎坷。比如在2004年,太行发动机在歼-11上试飞的时候,就出现了机械故障。

其左侧发动机停转,让飞行员经历了惊魂一幕。好在飞行员最终安稳着陆,这才避免酿成更大危机。

还有一次,飞机发动机的叶片突然断裂,导致各处震动。一时间,已经投产的歼11B,只能被迫使用俄制的AL-31F发动机。

像这种窘迫情况,一直持续到2009年。这一年,随着歼-11B正式启用太行发动机,并顺利试飞,这才让我国战机摆脱了俄制AL-31F发动机的束缚。

如今,这款太行发动机已经装备上了歼20,未来的前途可谓是一片光明。

此后,我国科学家又研制出了涡扇15、涡扇19、涡扇20等发动机。像歼35,采用的就是涡扇19发动机,还有涡扇20,凭借着超大推力,为运20撑起了一片蓝天。

像这些零零这种的大国器械,都是国产航空发动机史上创造的奇迹。

工业硬实力都是拼出来的

遥想当年,大清积贫积弱,既没有技术,也没有工业。只能靠着堆人力,来完成一系列任务。

而欧美那边,则趁着工业革命的东风,开启了称王称霸的旅程。当时无论是飞机还是大炮,都是欧美研制出来的。至于我国,只能被动挨打,割地赔款。

建国以后,我国发誓再也不能让这种事情发生了。于是乎,我国祭出了多个五年计划,大力发展重工业。靠着这份重工业打下的底子,我国顺利搞出了两弹一星。

此后,我国趁着改革开放的东风,疯狂吸收全球产业链,不放过任何一丝争蛋糕的机会。

最终,通过中国人日复一日的努力,我国掌握了汽车、飞机、高铁等高端产业链。无论是技术还是关键零部件,大部分都是属于自研。这就是中国制造的底蕴所在。

2010年,我国经济总量一度超过日本,成为了世界第二。但很多人不知道的是,同样是在这一年,我国的制造业早已成为全球第一大经济体。

我国有超过200种的工业品,其产量和出口量都是世界第一。自此,我国也终于体会到了欧美当年的快感,在工业领域称王称霸。

看到中国的发展如此之快,西方显然已经怕了。尤其是我国现在还在搞2025中国制造,大力推进产业升级,更是撩拨到了他们脆弱的心弦。

在这种情况下,西方对咱们的围堵和制裁也就不断加剧。

当然了,面对西方的技术封锁,我国依旧不会怕。当年咱们就是突破封锁,创造奇迹,现在为何就不能?

总之,咱们的国运,就像飞机发动机一样。只要趟过了几道关键难关,就能趁风而上,逆势上扬,当全球都意识到中国实力所在的时候,咱们的威名也就遍布四海了。

信息来源:

央视网【《开讲啦》李依依:为祖国挺起“工业的脊梁”】

中国科学报【为国铸造:“空心”叶片里的决心】

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