为什么给了图纸也造不出,航空发动机难在哪里
关注国产发动机的朋友想必都听说过这样一个论断:航空发动机性能不行是因为材料不行!材料问题的确是制约国产航发性能的一个因素,但问题并不仅仅在材料方面,而是多方面的。
极端苛刻的可靠性要求
每一次空难事件都会让人痛心疾首,为了最大程度避免意外的发生,航空发动机的可靠性有着极端严苛的要求。现行标准下,要求民用航空发动机必须能够在极端工况条件下,持续稳定工作3万小时以上。
这就要求在产品开发阶段,要进行大量的实验验证。其中,有两个实验必不可少,分别是吞冰实验、抛鸟实验。
相信大家都听说过这个故事,一只鸟撞进飞机引擎中,导致飞机出现意外。抛鸟实验、吞冰实验就是为了模拟这种极端工况,确保航空发动机的可靠性。
超高转速产生的巨大的离心力
为了将巨大的飞机推入高空并高速飞行,发动机叶片需要超高速旋转,每分钟高达转。这种情况下,每片叶片都将产生巨大的离心力,相当于叶片自身重量的倍,大概在15吨。这么大的重量都依靠一个小小的联接榫头(将叶片和涡轮盘联接固定的结构)承受。
燃烧室超高温1800K,超过已知各类合金熔点
发动机燃烧室温度在1900k左右,目前已知的耐高温合金熔点在1300k。因此,发动机的工作温度已经远远超过了高温合金的熔点。
发动机各区域温度分布
为了解决这个问题,除了继续研发耐高温合金,通常采用以下措施:
1,叶片腔内冷却技术
发动机叶片制造加工技术在不断改良,由早期的实心叶片,发展到现在的空心叶片。这种叶片,可以在空心腔内通入冷空气,实现降温的目的,另外还可以降低叶片重量。
叶片制造技术是航发制造商的核心技术,这种叶片全称是
单晶空心无余量叶片
。制造工序繁杂,多达60道工序。关键生产设备主要是热处理炉和单晶炉,以热处理炉为例,要求炉内温度1330℃,炉内任意位置温差不得超过3℃!制造难度由此可见一斑。
叶片晶体结构
2,耐热涂层技术
为了隔绝发动机舱内超高温度,耐热涂层这一技术也得到了长足发展。通过在耐高温合金表面沉积耐高温涂层,起到隔热作用。
超强风速下,火焰还要稳定燃烧
发动机内气流高速流动,相当于17级超强台风,风速高达200公里/小时。这么高风速的情况下,还要保证火焰的稳定燃烧!
关于国内航空发动机现状,曾有业内人士发表过专业看法,笔者觉得很有道理,值得分享。
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