高技術!航空渦扇發動機的製造到底有多難?能造的國家不超5個

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一部航空發動機的內部零件,從幾萬個到幾十萬,建造複雜難度之大,超乎想象,現在全世界能建造航空渦扇發動機的國家,更是屈指可數,目前在渦扇航發生產方面,美、英、中、法、德等5個國傢俱有相關的技術和能力。

建造航空發動機的水平,是一個國家工業製造能力的綜合體現,現在我國通過不懈努力,經過67年的時間不斷在這個領域深耕,終於成爲世界上有數的幾個能建造航空發動機的國家之一。

現在我國的渦扇航發設備,已經達到推力超過60噸,成爲世界領先的水平。渦扇發動機的建造難度非常大,早期我國開始在航發設備起步時,缺少專業的技術人才和經驗,還沒相關的材料等,這些都讓我國的航發研究舉步維艱。

後來多方學習借鑑和自主創新,渦扇10型太行發動機,以及後來的渦扇15峨眉相繼問世,爲中國航空發動機提供了基礎的保障。

但是在技術和競爭水平方面,和西方發達的航發水平比較,還有明顯的差距。而且面對不斷提升的航空飛行器的動能續航等需求,也有亟待解決的技術升級問題。

爲什麼說渦扇發動機製造難度非常大呢?

其實關於航發設備在國際上都是普遍意義上難以建造的高端的裝備之一。

航空發動機內部傳動結構非常精密,對於小到納米級的零部件,都要分毫不差,因此航空發動機被認爲是飛行器最重要的核心部件。

航發設備發展到現在,已經是以研發渦扇發動機爲主流,這種發動機爲什麼非常難建造?因爲加工的工藝和所需要的特殊材料,難度都太大了。

航空發動機是通過多學科協同工作實現動力支持的設備,主要由進氣道、渦輪和尾噴管、燃燒室和壓氣機等五部分構成,只有它們精準合作,才能給飛機提供強大的推力和動力,才能讓飛機能平穩高效安全的起飛和降落。

航發的進氣道就是讓氣流通過的裝置,要在任何天氣和氣流不同的環境下,以最小空氣流動的損失,爲空氣壓縮機引入充足的空氣,不管任何狀態下,進氣管道都會保持空氣流動均勻,而不受外部環境的干擾和影響,這些都需要從設計角度,進氣格柵的氣流控制等,葉片的穩定程度綜合配套才能實現。

這些精細部件的首要條件是設計合理,比如進氣方式就包括正面進氣,兩側進氣和腹部,機翼和背部等多達六七種方式,發動機上的零部件特殊成分的金屬材料打造,才能具有耐高溫耐低溫等穩定的性能。

尤其像發動機風扇葉片就屬於世界級的高難度零部件之一,還有發動機的燃燒室,周邊的隔熱層材料,要能隔絕千度以上的高溫,這些都需要專利技術去實現。

空氣在一秒的時間內就能通過進氣管道進入壓氣機,而這個吸氣量非常大,然後幾乎用一分鐘左右的時間又把這些空氣壓縮排放完,循環這個過程。

當空氣從進氣管道進入壓氣機內部,葉片就要高速穩定旋轉,實現隔絕熱能的壓縮,把空氣壓力提高到需要的數值,爲氣體在燃燒室創造條件。

軸流式壓氣機體積較大,適用於大型的貨運機型等,離心式壓氣機的體積相對較小,一般使用安裝在民航客機上,它的空氣軸,內部構造精細,壓氣機內部有轉子旋轉壓縮空氣,靜子微調改變氣流方向和狀態,這些專業的工作原理,理解起來很晦澀難懂。

簡單舉例來說,就能明白爲什麼說建造難度大了,航空發動機的進氣道的空氣用壓氣機迅速壓縮,這個過程非常迅猛和快速,相當於一個大超市的面積,迅捷的時間裏,壓縮成一個雞蛋大小。

這個壓縮比是非常驚人的,而且循環往復這樣工作,可想而知對於航發內部構造的穩定,承受高溫轉速的隔熱材料質量,內部各個裝置的協同運轉精準度,都是需要極高的加工工藝才能實現,因此航空渦扇發動機的建造也是非常難。

我國現在隨着技術不斷提升,從渦扇10基礎上,發展渦扇10系列航發裝置,現在開發出渦扇10B型航發,渦扇10C型等,隨着各型渦扇發動機的技術不斷提高水平,我國空軍現在實現了全部飛行器都換裝中國芯,使用國產的航發設備爲續航提供充足動能,未來我國的航發領域,在渦扇發動機方面,還將大有作爲!

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