03.01 “铼”真的有助于航空发动机的开发吗?

武器正能量


铼是航发中非常重要的金属元素。在自然界中铼比钻石更难以获取,价格高昂,2011年时平均价格高达每千克4575美元。我们知道制造喷气发动机的燃烧室、涡轮叶片和排气喷嘴会广泛使用镍铼高温合金。镍高温合金加入铼后会提升其蠕变强度,铼合金一般含有3%至6%的铼。第二代合金的含铼量为3%,曾广泛应用于F-16和F-15战斗机的发动机中。第三代单晶体合金的含铼量高达6%,应用于F-22和F-35战斗机的发动机中。铼合金还广泛应用于工业燃气涡轮发动机,比如GE-7FA。

中国航空报曾在2015年报道,中国突破发动机单晶叶片核心技术。我们知道涡轮中的温度高低直接影响着发动机性能,而单晶叶片起了至关重要的作用。单晶叶片是只有一个晶体的铸造叶片,由于它消除了全部晶界,不用加入晶界强化元素,可以让合金的初溶温度相对升高,主要应用于发动机中温度最高的几级涡轮,是“核心”中的核心材料。

航空发动机领域,军民不分家。铼除了军事用途外,还将影响西方老牌航空燃气涡轮发动机制造商:罗·罗、GE、普·惠在民用航发市场的表现,这三家对于铼消耗占比为28%、28%和12%。其中Molymet与普惠达成价值6.9亿美元的铼供应协议,用于下一代Purepower发动机系列和F-135型军用发动机项目。目前我国对铼的需求达到5吨/年的水平,这相当于全球产量的10%。铼的应用标志着涡轮冶金技术的两大突破,它既能提升镍基高温合金的性能,还可以制造单晶叶片的合金。

两项技术的应用能让涡轮保持在更高温度下工作,航发设计师就能加大涡轮压力,提升航发效率,亦或是发动机可以加快燃料燃烧速度,产生更大推力。工程师还可以将作业温度保持在较低水平,扩大实际作业温度和涡轮机最高容忍的温度差,延长设备寿命,提升航空发动机的耐用性和性能。所以,铼对于航空发动机性能的提升至关重要。


航空之家


陕西偏远山区发现全球第五大稀有金属铼矿被广大网友看作是我国航空发动机技术的未来,理由就是这种金属能够帮助我们制作出耐高温的涡轮叶片,接菌长期困扰我们的发动机燃烧室材料问题,众所周知,我国引进的阿西莫夫发动机寿命仅有500小时,而这之间的大修时间间隔非常短暂,所以每一台发动机投入的使用费用远超购买价格。最根本的原因就是发动机材料不够耐用。对于燃烧室涡轮叶片尤其如此。

新发现的铼金属确实是制造单晶金属的珍贵材料,但是单单是有了单晶金属还是无法根本解决材料问题,西方国家的涡轮叶片都是采用的复合金属合金,在稀有金属帮助下制成的单晶叶片,这建立在强大的化学冶金技术之上。而且,即便拥有了足够的单晶金属,没有先进的机加工工艺技术也不可能制作出合格的涡轮叶片。所以说不能简单的认为有了铼金属中国的航空发动机技术就能过关。

航空发动机的设计原理是基本一样的,不一样的是对设计计划的执行程度,这里就是指燃烧室燃料的燃烧程度。燃油燃烧充分不仅可以保证单位时间内释放更大的能量,借此提高发动机推力水平,还是燃油经济性和扩大飞机航程的重要指标。但是越是充分燃烧就越需要更多的空气在单位时间里进入燃烧室,由此,第一代涡喷发动机进气口加装了空气压缩机提高进气量,涡扇发动机由此诞生。为了进一步提高空气压缩量,压缩机叶片不断做大,最后出现直接用螺旋桨取代压缩机的设计,这就是涡桨发动机。

涡桨发动机有充足的进气量保证燃油经济性,但是螺旋桨本身的矩大阻力导致他的速度并不快。随着进气量的增加燃油燃烧越来越充分,温度也随之越来越高,燃烧室上升到几千摄氏度都是很常见的。所以只有研制出更加耐高温的材料才能让发动机技术有更大的突破。当然除了材料技术跟进之外还有设计原理的跟进,以上提到的发动机都是压缩机提高进气量,美国人重点发展的“冲压”发动机是用速度提高进气量。速度越快飞机前方堆积的空气就越多(音障原理),间接起到压缩空气的作用,省去了压缩机的发动机是不是更有优势?


利刃号


技术进步没有灵丹妙药。

那种以为有了某某就可以大发展了的梦还是少作为好


一叶枫流O灵似舞妖


中国在上世纪已开始提炼铼了,现在的铼做得很好,最高纯度99.999%,已走在世界前列。怎么无缘无故炒作陕西南部发现大铼矿,想忽悠股民也不能不顾事实啊,那个钼矿含铼早就知道的,在中国都不算大,在世界上排不上号,谁能确定是第五大。这厶瞎吹嘘,只会有损国家利益。


奋进号飞船


材料是一个方面,发动机结构也要合理。温度太高润滑油受不了轴承就使不住,要有足够的直接来的风冷却单晶叶片和轴承。还有,压气机也只用一半的动力这样的就没必要让燃烧气体全部流过涡轮叶片。跟着别人学经验都不如花钱买发明专利合适!


用户5361292213左撇子


现在中国的航空发动机赶不上世界先进水平,制造商说材料不行,材料问题解决了,又说工艺加工上不去了。最近工程院院士尹泽勇先生又说设计落后是根本原因,我非常赞同他的结论,其实外国的航空发动机专家早有同样结论。各个部门之间推卸责任不是解决问题的态度,部分专家发誓要造出世界最好的发动机,不如向搞材料的黄伯云院士学习,他从来不发誓,但是他的成就最多。还是恒下心来实实在在搞科研吧,口头发誓没有用的!!!


招丝木响


铼被称作叶片味精,对于燃气轮机的涡轮叶片提高耐热性能具有重要作用。由于美国掌控智利的最大铼矿,西方的航空涡轮叶片放入3%的铼制作单晶叶片,就能提高涡轮前温度,从而提高发动机的推重比。

最近我国也有铼矿发现,也研发成功了1%铼的2代单晶叶片,性能局部超出西方同代高铼叶片。这样就大大降低了太行发动机都造价。


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