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標(biāo)題: 航空發(fā)動(dòng)機(jī)到底難在哪？ [打印本頁(yè)]

作者: twq19810302 時(shí)間: 2023-5-20 14:34
標(biāo)題: 航空發(fā)動(dòng)機(jī)到底難在哪？
航空發(fā)動(dòng)機(jī)是一種高度復(fù)雜和精密的熱力機(jī)械，為航空器提供飛行所需動(dòng)力的發(fā)動(dòng)機(jī)。作為飛機(jī)的心臟，被譽(yù)為"工業(yè)之花"，它直接影響飛機(jī)的性能、可靠性及經(jīng)濟(jì)性，是一個(gè)國(guó)家科技、工業(yè)和國(guó)防實(shí)力的重要體現(xiàn)。目前，世界上能夠獨(dú)立研制高性能航空發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)家只有美國(guó)、俄羅斯、英國(guó)、法國(guó)等少數(shù)幾個(gè)國(guó)家，技術(shù)門檻很高。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)主要包括渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)、渦輪噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)等，其主要的結(jié)構(gòu)部件有進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪以及尾噴管等。而這其中最重要的結(jié)構(gòu)是壓氣機(jī)、燃燒室和渦輪，這三個(gè)結(jié)構(gòu)部件組成了發(fā)動(dòng)機(jī)的核心機(jī)。噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)主要的功率輸出流程都是在核心機(jī)中實(shí)現(xiàn)。

一臺(tái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)從紙面的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)到最終裝機(jī)服役需要一個(gè)漫長(zhǎng)的研制過程。這其中包括了最初的論證到方案，再到進(jìn)行技術(shù)驗(yàn)證的工程研制階段，之后才能設(shè)計(jì)定型，最終生產(chǎn)定型、投入批量生產(chǎn)。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制周期過程和主要任務(wù)

現(xiàn)代航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)和四沖程內(nèi)燃機(jī)的工作原理相似。四沖程內(nèi)燃機(jī)有進(jìn)氣、壓縮、燃燒、排氣四個(gè)工作階段，通過活塞往復(fù)運(yùn)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。對(duì)于航空噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)，這四個(gè)工作階段仍然存在，只不過往復(fù)運(yùn)動(dòng)的活塞和氣缸，被換成了一組同軸葉片構(gòu)成的轉(zhuǎn)子系統(tǒng)，往復(fù)運(yùn)動(dòng)被看似更簡(jiǎn)單的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)取代。

發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn)生動(dòng)力：即通過進(jìn)氣道實(shí)現(xiàn)進(jìn)氣、再用壓氣機(jī)高速旋轉(zhuǎn)對(duì)空氣進(jìn)行加壓；將增壓后的空氣送進(jìn)環(huán)形燃燒室，與燃油混合點(diǎn)火，以此來推動(dòng)渦輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)；最后把能量傳遞給壓氣機(jī)，同時(shí)向后經(jīng)噴管排出，產(chǎn)生強(qiáng)大的向前推力。簡(jiǎn)而言之，航空發(fā)動(dòng)機(jī)是為飛行器提供動(dòng)力的熱力機(jī)械，需要在高溫、高壓、高速旋轉(zhuǎn)的條件下工作。

研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)難在哪里？

首先是發(fā)動(dòng)機(jī)的耐高溫問題。大飛機(jī)航空發(fā)動(dòng)機(jī)采用的是燃?xì)鉁u輪發(fā)動(dòng)機(jī)，根據(jù)熱力學(xué)原理，渦輪燃?xì)鉁囟仍礁撸鬟^發(fā)動(dòng)機(jī)單位體積或重量的空氣產(chǎn)生的功就越多。也就是說，為了增大發(fā)動(dòng)機(jī)的功率最好是不斷提高渦輪燃?xì)獾臏囟?。然而，大多?shù)金屬的熔點(diǎn)是1 500℃左右，也就是說，當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，一旦溫度達(dá)到熔點(diǎn)，發(fā)動(dòng)機(jī)很多部件就會(huì)熔化掉！因此，如何讓發(fā)動(dòng)機(jī)部件耐得了高溫，是一個(gè)極大的難題。

其次是大風(fēng)扇的制造問題。當(dāng)今大飛機(jī)普遍采用渦輪風(fēng)扇發(fā)動(dòng)機(jī)作為其動(dòng)力來源。如果說渦輪的重點(diǎn)是要解決耐高溫的問題，那么風(fēng)扇的問題重點(diǎn)是要解決離心力和重量的問題。適用于大飛機(jī)的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，其風(fēng)扇直徑在3 m左右，比如美國(guó)GE為波音777研制的GE90的風(fēng)扇直徑達(dá)到了3.142 m，葉片高度達(dá)1.22 m，如此巨大的風(fēng)扇倘若采用質(zhì)量重的金屬材料，即使做成空心葉片，強(qiáng)大的離心力也可以瞬間撕裂風(fēng)扇。因此，如何讓大風(fēng)扇葉片變輕并耐得了離心力，就成為一個(gè)必須攻克的難題。

]最后，是材料與制造工藝問題。不管是熱端的渦輪、燃燒室也好，冷端的風(fēng)扇大葉片也好，其特殊的材料與制造工藝的研制都必須過關(guān)。另外，航空發(fā)動(dòng)機(jī)內(nèi)部極為復(fù)雜精密，對(duì)制造裝配的要求是“零差錯(cuò)”，如何提升制造裝配工藝水平也是一項(xiàng)難度極高的挑戰(zhàn)。正因?yàn)楹娇瞻l(fā)動(dòng)機(jī)極難制造，所以至今能夠生產(chǎn)的國(guó)家屈指可數(shù)。也正是認(rèn)識(shí)到航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高技術(shù)含量及其高附加值，航空發(fā)達(dá)國(guó)家歷來將其作為高度壟斷、嚴(yán)密封鎖的高科技尖端技術(shù)，其核心技術(shù)嚴(yán)禁向國(guó)外轉(zhuǎn)讓，并且在西方國(guó)家之間也不例外。

總的來說，航空發(fā)動(dòng)機(jī)是知識(shí)密集、技術(shù)密集、資本密集產(chǎn)業(yè)，產(chǎn)業(yè)鏈很長(zhǎng)，其發(fā)展不僅能夠促進(jìn)本國(guó)科技進(jìn)步，而且能都帶動(dòng)大批相關(guān)產(chǎn)業(yè)的持續(xù)發(fā)展，其智力、技術(shù)和經(jīng)濟(jì)的溢出效應(yīng)是難以估量的。據(jù)日本業(yè)界的一項(xiàng)研究，在單位重量創(chuàng)造的價(jià)值比這一數(shù)值上，船舶為1，轎車為9，計(jì)算機(jī)為300，支線飛機(jī)是800，而航空發(fā)動(dòng)機(jī)高達(dá)1400，被稱為世界工業(yè)產(chǎn)品“王冠上的明珠”。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)這顆“中國(guó)心”的研發(fā)戰(zhàn)略，可以用“兩步跟進(jìn)”、“三步趕超”來描述：“兩步跟進(jìn)”，就是C919大飛機(jī)先裝上外國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)，盡快走向市場(chǎng)；然后，再裝中國(guó)自己研制的航空發(fā)動(dòng)機(jī)，一先一后，彼此承接，不可分割?！叭节s超”，指的是中國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的自主研發(fā)進(jìn)程可以比喻成三個(gè)境界，也就是從“填空補(bǔ)缺”到“望其項(xiàng)背”，最終確保和發(fā)達(dá)國(guó)家“并駕齊驅(qū)”。

作者: 尹志春 時(shí)間: 2023-5-20 14:51
材料，有幾種稀有材料沒有，

作者: sgxap666 時(shí)間: 2023-5-20 14:51
趕英超美

作者: 學(xué)無止境_知識(shí)就是力量 時(shí)間: 2023-5-20 15:46
國(guó)內(nèi)軍用發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)趕上來了，不再是短板了，發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)不再是工業(yè)上的明珠了

作者: 譬如朝露 時(shí)間: 2023-5-20 15:47
難點(diǎn)就是：沒人教我

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