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主题:【原创】关于可不可以用两弹一星的精神和投入来发展航空发动 -- 桃子甜

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家园 【文摘】傅恒志院士 中国航空发动机材料技术的现状

“制造”可给以很广泛的含义,也可给以限定,如机械制造,电机制造,制备材料等,从加工成形到成品,甚至以后的装配,都是制造。制造的重要性不言而喻,在经济、社会的发展中举足轻重,农业、交通、能源、医疗卫生、航空航天以至文化、艺术、服务、金融等领域都离不开制造业。上世纪六、七十年代日本经济的高速发展,起核心作用的就是制造业。当前中国的发展靠的也是制造业,制造业发展了,各行各业都发展了。我国的制造业发展很快,有“世界制造中心”之说。但真正作为世界制造中心,还有不少差距,中国工程院院长徐匡迪院士概括了几点,我认为很好:(1)在产业上,我们有规模,但缺乏实用。(2)在产品上,我们有数量,但缺乏水平。(3)在生产上,我们有速度,但缺乏效益。(4)在技术上,我们有引进、仿制,但缺乏原创。

先进制造技术与传统制造技术相比有自己的特点:

(1)制备加工的产品高性能、高质量。(2)充分利用资源、能源、环境,可持续发展。(3)充分利用多种能量形式(包括热能、机械能,电磁能、微波、化学、生物能等)及充分利用超常条件(超塑、超微、超高压、空间、急冷等)。(4)利用物质材料更深层次的组织结构,从过去主要考虑形状、精度、表面粗糙度等,到现在要求微观组织,以至于纳米结构,即从原子水平上来制造。(5)更深更多地依赖理论指导和科学技术发展

航空制造是制造业中高新技术最集中的领域,属于先进制造技术。航空制造同一般制造相比,共性是主要的,但也有自己的特点:(1)特殊的要求——强调产品的高性能、高质量。比如,飞机的减重都是以克来计算的,航空产品很重视比强度,即单位重量的强度。现在采用C—C材料、高分子、聚合物材料,比强度比钢高得多。(2)制造工艺的新概念、新技术。对航空制造而言,最大的问题还是技术,只有技术才是产品高性能、高质量的根本。从热加工来看,很多发动机采用单晶空心叶片,从多晶变成单晶,性能提高了好多倍。目前美国爱立森公司做空心叶片(空心叶片可以耐更高温度),壁做得非常薄,有许多气冷通道,可把使用温度提高七、八百度。这种技术就是高新技术

飞机发动机叶片的新材料已经发展为第4代单晶。开始时用多晶的镍基高温合金,后来制成了定向晶界的多晶叶片,结晶方向与受力方向一致,性能提高很多。目前制作成了无晶界定向单晶,性能更提高了,制作难度也更大了。

  第4代发动机涡轮盘为双性能盘,这种盘外边是细结晶组织,抗疲劳性能好,里边是粗结晶组织,抗蠕变性能好。

  对于航空发动机叶片,现在国内外开始研究钦铝化合物的定向单晶,我们也正在研究。据美国NASA估计,到2020年整个发动机材料总量的20%~25%将是钛铝合金。

对于新材料加工技术,我举两个例子。第一,现在新发动机都采用粉末涡轮盘。这种工艺就是采用高纯激冷粉末制成涡轮盘,组织非常均匀,性能非常好。第二,现在飞机上很多大零件,特别是钛零件,非常难做,也是把它制成粉末,用高能量的激光照射,用CAD控制方法制成的。

  最后,我想提一点,我国的航空制造业同欧美等先进国家是有差距的,要振兴我国的航空制造业一是要加强创新意识,二是要重视基础研究


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