03.01 “錸”真的有助於航空發動機的開發嗎?

武器正能量


錸是航發中非常重要的金屬元素。在自然界中錸比鑽石更難以獲取,價格高昂,2011年時平均價格高達每千克4575美元。我們知道製造噴氣發動機的燃燒室、渦輪葉片和排氣噴嘴會廣泛使用鎳錸高溫合金。鎳高溫合金加入錸後會提升其蠕變強度,錸合金一般含有3%至6%的錸。第二代合金的含錸量為3%,曾廣泛應用於F-16和F-15戰鬥機的發動機中。第三代單晶體合金的含錸量高達6%,應用於F-22和F-35戰鬥機的發動機中。錸合金還廣泛應用於工業燃氣渦輪發動機,比如GE-7FA。

中國航空報曾在2015年報道,中國突破發動機單晶葉片核心技術。我們知道渦輪中的溫度高低直接影響著發動機性能,而單晶葉片起了至關重要的作用。單晶葉片是隻有一個晶體的鑄造葉片,由於它消除了全部晶界,不用加入晶界強化元素,可以讓合金的初溶溫度相對升高,主要應用於發動機中溫度最高的幾級渦輪,是“核心”中的核心材料。

航空發動機領域,軍民不分家。錸除了軍事用途外,還將影響西方老牌航空燃氣渦輪發動機制造商:羅·羅、GE、普·惠在民用航發市場的表現,這三家對於錸消耗佔比為28%、28%和12%。其中Molymet與普惠達成價值6.9億美元的錸供應協議,用於下一代Purepower發動機系列和F-135型軍用發動機項目。目前我國對錸的需求達到5噸/年的水平,這相當於全球產量的10%。錸的應用標誌著渦輪冶金技術的兩大突破,它既能提升鎳基高溫合金的性能,還可以製造單晶葉片的合金。

兩項技術的應用能讓渦輪保持在更高溫度下工作,航發設計師就能加大渦輪壓力,提升航發效率,亦或是發動機可以加快燃料燃燒速度,產生更大推力。工程師還可以將作業溫度保持在較低水平,擴大實際作業溫度和渦輪機最高容忍的溫度差,延長設備壽命,提升航空發動機的耐用性和性能。所以,錸對於航空發動機性能的提升至關重要。


航空之家


陝西偏遠山區發現全球第五大稀有金屬錸礦被廣大網友看作是我國航空發動機技術的未來,理由就是這種金屬能夠幫助我們製作出耐高溫的渦輪葉片,接菌長期困擾我們的發動機燃燒室材料問題,眾所周知,我國引進的阿西莫夫發動機壽命僅有500小時,而這之間的大修時間間隔非常短暫,所以每一臺發動機投入的使用費用遠超購買價格。最根本的原因就是發動機材料不夠耐用。對於燃燒室渦輪葉片尤其如此。

新發現的錸金屬確實是製造單晶金屬的珍貴材料,但是單單是有了單晶金屬還是無法根本解決材料問題,西方國家的渦輪葉片都是採用的複合金屬合金,在稀有金屬幫助下製成的單晶葉片,這建立在強大的化學冶金技術之上。而且,即便擁有了足夠的單晶金屬,沒有先進的機加工工藝技術也不可能製作出合格的渦輪葉片。所以說不能簡單的認為有了錸金屬中國的航空發動機技術就能過關。

航空發動機的設計原理是基本一樣的,不一樣的是對設計計劃的執行程度,這裡就是指燃燒室燃料的燃燒程度。燃油燃燒充分不僅可以保證單位時間內釋放更大的能量,藉此提高發動機推力水平,還是燃油經濟性和擴大飛機航程的重要指標。但是越是充分燃燒就越需要更多的空氣在單位時間裡進入燃燒室,由此,第一代渦噴發動機進氣口加裝了空氣壓縮機提高進氣量,渦扇發動機由此誕生。為了進一步提高空氣壓縮量,壓縮機葉片不斷做大,最後出現直接用螺旋槳取代壓縮機的設計,這就是渦槳發動機。

渦槳發動機有充足的進氣量保證燃油經濟性,但是螺旋槳本身的矩大阻力導致他的速度並不快。隨著進氣量的增加燃油燃燒越來越充分,溫度也隨之越來越高,燃燒室上升到幾千攝氏度都是很常見的。所以只有研製出更加耐高溫的材料才能讓發動機技術有更大的突破。當然除了材料技術跟進之外還有設計原理的跟進,以上提到的發動機都是壓縮機提高進氣量,美國人重點發展的“衝壓”發動機是用速度提高進氣量。速度越快飛機前方堆積的空氣就越多(音障原理),間接起到壓縮空氣的作用,省去了壓縮機的發動機是不是更有優勢?


利刃號


技術進步沒有靈丹妙藥。

那種以為有了某某就可以大發展了的夢還是少作為好


一葉楓流O靈似舞妖


中國在上世紀已開始提煉錸了,現在的錸做得很好,最高純度99.999%,已走在世界前列。怎麼無緣無故炒作陝西南部發現大錸礦,想忽悠股民也不能不顧事實啊,那個鉬礦含錸早就知道的,在中國都不算大,在世界上排不上號,誰能確定是第五大。這厶瞎吹噓,只會有損國家利益。


奮進號飛船


材料是一個方面,發動機結構也要合理。溫度太高潤滑油受不了軸承就使不住,要有足夠的直接來的風冷卻單晶葉片和軸承。還有,壓氣機也只用一半的動力這樣的就沒必要讓燃燒氣體全部流過渦輪葉片。跟著別人學經驗都不如花錢買發明專利合適!


用戶5361292213左撇子


現在中國的航空發動機趕不上世界先進水平,製造商說材料不行,材料問題解決了,又說工藝加工上不去了。最近工程院院士尹澤勇先生又說設計落後是根本原因,我非常贊同他的結論,其實外國的航空發動機專家早有同樣結論。各個部門之間推卸責任不是解決問題的態度,部分專家發誓要造出世界最好的發動機,不如向搞材料的黃伯雲院士學習,他從來不發誓,但是他的成就最多。還是恆下心來實實在在搞科研吧,口頭髮誓沒有用的!!!


招絲木響


錸被稱作葉片味精,對於燃氣輪機的渦輪葉片提高耐熱性能具有重要作用。由於美國掌控智利的最大錸礦,西方的航空渦輪葉片放入3%的錸製作單晶葉片,就能提高渦輪前溫度,從而提高發動機的推重比。

最近我國也有錸礦發現,也研發成功了1%錸的2代單晶葉片,性能局部超出西方同代高錸葉片。這樣就大大降低了太行發動機都造價。


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