仿製航空發動機有多難?給你圖紙都造不出來,最重要的是缺少材料

航空發動機是各種航空器的動力來源,現代噴氣式戰機之所以能夠實現超音速飛行,航空發動機功不可沒。而且發動機和其他戰機子系統不同,幾乎無法被仿製。美國高官曾表示,給你發動機圖紙都造不出。設計圖其實沒那種重要,關鍵的是核心材料的缺失。因此航空發動機又被稱為現代工業皇冠上,的最璀璨的一顆明珠。材料不過關,仿製一款航空發動機幾乎不可能。

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航空發動機的研製涉及到數千個相關工業學科,需要同時考慮到熱能動力、材料、結構學,因此如果材料不達標再優秀的設計都沒有任何實際價值意義。比如以美軍最強戰機F-22採用的普惠公司的F119發動機舉例,為保證戰機材料特性達到設計指標。使用的第三代CMSX-10材料比二代產品提高了60度左右,壓縮機定子所使用的耐熱阻燃鈦合金加入了特定比例的Cr和C元素。就在我們驚歎於F-119發動機成為第一款推重比達到10一級的軍用小直徑航發時,更值得注意的是F119發動機在渦輪進口溫度上實現了1900K的超越。這也是普惠公司後來可以研製出F-135發動機的原因。

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有人可能會說材料還不容易解決嗎?光譜儀打下材質測下密度不就可以推測出來了嗎。顯然這種觀點人為的將複雜的問題簡單化了,如果光譜儀就能推測出材料成分,那美國怎麼敢將F-35戰機賣向全球?日本的材料技術領先世界,但到現在還沒有製造出一款堪用的發動機。其中涉及的製造工藝、鍛造次數,時間,溫度,冷卻液,螺栓緊固順序等都不一樣,差之毫釐失之千里。

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有了先進的材料和圖紙,僅僅是製造出一臺航發的條件之一。加工工藝同樣成為了困擾全球絕大部分國家的攔路虎,以波音系列客機上廣泛裝備的CFM-56發動機航空發動機舉例,該機的風扇直徑僅為1.55米,長度為2.5米。但是卻需要在如此小的空間內,產生86千牛的推力對加工工藝的要求可想而知。而軍用戰機特別是戰鬥機對於加工精度方面的要求就更高了,戰機在高空中經常需要做出大過載機動,因此對於發動機晶片的穩定性提出了近乎變態的要求。單晶渦輪葉片,精鑄工藝要求誤差更是要求精確到0.1毫米。

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即使發動機外形尺寸做到一樣,發動機的耐用度也不一樣。美俄兩國多款發動機的尺寸大體上是相當的,但這樣零部件等也無法通用。要讓各種合金材料放在一起加工,就需要掌握高溫合金的加工技巧和焊接工藝。同時,發動機轉子、葉片在工作時處於高速運轉。工藝不到位輕則影響發動機使用壽命,重則發動機高空停車機毀人亡。


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