399.發動機(2/2)
這就是最原始的噴氣式發動機。我們製造的的二代機和北方大國到他們型號的米格25,都是這種發動機。
這種發動機有很多缺點。首先就是發動機自身溫度過高,很容易造成內部零件損壞,使用壽命過短,維修頻率過高,不利於作戰。由於發動機產生的高溫,也很容易被對方雷達捕捉、擊落。其次就是油耗高,大大限制了飛機的作戰半徑。
於是,就有了現在更先進一步的發動機:渦扇發動機。
渦噴發動機只有一個空氣通道,專業上叫做「涵道」,而渦扇發動機卻有兩個空氣通道。也就是說,渦噴發動機是單涵道發動機,而渦扇是雙涵道發動機。
渦扇發動機分為內涵道和外涵道,內涵道的原理,與單純的渦噴發動機相同,稱為核心機。通過核心機驅動前方一個大風扇,推動前方的冷氣流向後噴涌,進入外部整流罩與核心機外殼形成的外涵道,然後從尾部噴出。這樣就等同於給核心機內部降溫的同時,也增加了向後的動力,達到了降溫和省油的目的,保護了發動機的零部件不易損壞,也大大節省了燃油,有效提高了戰鬥機的作戰半徑。
說到這裡,劉萬程也就大致明白了飛機發動機的發展歷史和原理。可是,他還是不能明白周鐵民和他說這些的目的。
這時候,周鐵民放下手裡的筆說:「知道目前我們的短版在什麼地方?」
劉萬程還是搖頭,他對這個的確是一竅不通。
周鐵民說:「有了原理,有了更精密的計算機技術,內外涵道構造,輪軸、葉片構造,涵道比,甚至包括飛機外形、合理氣動布局,都難不住我們的科研技術人員,都可以通過反覆實驗設計出來。現在,難就難在中部耐高溫的葉片製造上!」
劉萬程還是一臉懵圈。那麼多複雜的東西都難不住,一個小小的葉片就造不出來了?
周鐵民就解釋說:「航空發動機被譽為現代航空工業的皇冠,也是國家綜合實力的重要標誌之一。
提高航空發動機的性能,就必須提升其關鍵部件——中部受熱渦輪葉片的性能。
渦輪葉片由於處於溫度最高、應力最複雜、環境最惡劣的環境中工作,而被列為第一關鍵件,並被譽為皇冠上的明珠。
渦輪葉片也稱動葉片,是渦輪發動機中工作條件最惡劣的部件,又是最重要的轉動部件。
先進航空發動機的燃氣進口溫度達1380℃,推力達226KN。渦輪葉片承受氣動力和離心力的作用,葉片部分承受拉應力大約140MPa;葉根部分承受平均應力為280~560MPa,相應的葉身承受溫度為650~980℃,葉根部分約為760℃。
這是我們的科學家經過反覆實驗,總結出來的科學數據。
發動機葉片的製造工藝,直接決定了發動機的性能,也是一個國家航空工業水平的顯著標誌。
除了高溫條件,熱端葉片的工作環境還處在高壓、高負荷、高震動、高腐蝕的極端狀態,因而要求葉片具有極高的綜合性能,這就需要葉片採用特殊的合金材料,利用特殊的製造工藝,製成特殊的基體組織——單晶組織,才能最大可能地滿足需要。
現在,通過對國外發動機的拆裝解析,我們知道,這個葉片是空心的,也就是說,它工作的時候,葉片的內外部,都有氣流流過,以便用最快的速度,將溫度降下來,保持在一個較低的溫度範圍內,才不易燒壞。
同時,我們也知道,這個葉片必須是單一結晶體,不能像其他金屬鑄件那樣,存在結晶界面。否則,葉片遇到高溫的時候,就會從結晶界面這個不穩定的地方融化,從而影響整體葉片的機械強度,無法達到要求。
複雜單晶空心渦輪葉片,已經成為當前高推重比發動機的核心技術。正是先進單晶合金材料的研究使用和雙層壁超氣冷單晶葉片製造技術的出現,使單晶製備技術在當今最先進的軍用和商用航空發動機製造上,發揮關鍵作用。目前,單晶葉片不僅早已安裝在所有先進航空發動機上,也越來越多地用在了重型燃氣輪機上。
你的旋轉關節三維智能加工工具機,為我們解決了葉片的結構微調問題,可以讓我們製造的葉片達到最高的精度和一致性,這也是我們領先於世界的地方。
耐高溫合金方面,我們通過對外國製造葉片的金相分析和不斷實驗,也基本掌握了製造方法和配比。
至於單結晶晶體鑄造,我們本來就有研究,也已經取得進展。」
劉萬程就有些奇怪了,這不都進行的很順利嗎,那你還和我說這個幹什麼,我不懂這玩藝兒,也幫不上忙啊?
他就問周鐵民:「那周哥,我又能做些什麼呢?」