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  • 1 # 二師兄科技資訊

    目前,世界上只有中國和美、英、法、俄等少數幾個國家能自主研發航空發動機。每當中國在某個子系統的研發和製造方面取得進步,很多媒體和軍迷就喜歡用“趕超”、“彎道超車”等等形容詞,這種對祖國航空工業進步的期待可以理解,要想摘下“工業王冠上的明珠”卻絕非易事。在先進軍用、民用航空發動機領域,中國與美國、西歐和俄羅斯的技術差距可能還要用10年甚至20年衡量。

    航空發動機研製涉及氣動力學、傳熱學、材料力學、理論力學、流體力學、斷裂力學、彈性力學等諸多學科,是牛頓力學時代所有力學的集大成,是所有科技成果的結晶。航空發動機是氣動、燃燒、傳熱、控制、機械傳動、結構、強度、材料等多種學科或專業綜合最佳化的結果,也與計算機硬體能力、商用和專用設計軟體、材料與工藝、測試與試驗裝置、資料採集與處理能力、科技管理水平等密切相關。

    航空發動機包括難度極大的多個部件,各個部件在高溫、高壓、高轉速的複雜環境下工作且相互影響很大,加之高效能、長壽命、高可靠、輕重量、隱身、經濟性、安全性等要求和日益苛刻的環保性約束,已經成為一個逼近極限的綜合性產品。

    與航天火箭發動機相比,航空發動機並非一次性使用,要求在惡劣的使用條件下,能夠重複、可靠使用,對耐久性具有苛刻的要求。航空發動機工作範圍相當寬廣且工作環境極其惡劣的高溫、高壓、高轉速的熱力機械裝置。航空發動機內部的物理、化學現象非常複雜,目前仍然不能完全從理論上給予詳細、準確的描述,只能依靠實際發動機試驗進行驗證。

    而且先進航空發動機,不是有錢就能造出來的!它需要長時間的技術儲備和積累,需要大量優秀、專業的設計人員不斷的探索。以渦輪噴氣發動機為例,它就是兩端開口的圓筒,但在內部安裝有十幾級風扇、壓氣機、渦輪,以及傳動軸、主燃燒室、加力燃燒室和噴管,數萬個零部件。但就是這樣一個直徑約1米、長度4到5米的圓筒能夠持續不斷地產生上萬公斤、相當於自身重量8到10倍的推力,這就是它的神奇之處。渦輪噴氣發動機在全世界得到廣泛應用,將人類帶進噴氣式飛行時代,對世界政治、經濟、軍事以及人類生活產生巨大變革。

    航空發動機的零部件工作在高溫、高壓、高轉速條件下,而且要有幾千小時的工作壽命,達到很高的可靠性,這對設計、加工以及航空材料的要求非常高。美國《國家關鍵技術計劃》中將航空發動機描述為“是一個技術精的領域,它需要國家充分保護並利用該領域的成果,需要長期資料和經驗的積累,以及國家大量的投資……”

    航空發動機技術十分複雜,即使在工業基礎雄厚、科技實力領先的美國,研發一款先進航空發動機,也需要十幾年甚至二十幾年的時間,例如F-22戰鬥機的發動機,從1983年開始驗證機研製,到2005年形成作戰能力,研製週期長達22年。與典型的高科技產品航天火箭發動機相比,航空發動機結構更為複雜,部件工作負荷更為嚴酷,並且要求長壽命、多次重複使用。

  • 2 # 自控學途與車間

    看到問題有點無語問青天的感覺,我有廠房,有工人,自己還是做裝置的,我想做總理都關心的圓珠筆芯,我可以做出裝置出來,可我做不出原材料

    很多東西不是說知道原理就可以做出來的,相輔相成,環環相扣,國內高速發展經濟,基礎科學的發展相對緩慢,很多的原材料和工業母機的發展都與西方發達國家頂尖技術有很大的差別

    我們現在很需要的口罩,轉型轉產企業那麼多,為什麼還是跟不上需求,一個大家都知道的問題,熔噴布跟不上,工業大國嘛,那就做熔噴佈設備就好,且不說週期,很多二手,閒置裝置都用上了,還是缺少,因為熔噴頭跟不上,中國產的噴頭效率,產品合格率各方面都還不算頂尖,進口噴頭價格和貨源等等,只能說很無力的感覺。

    我是工控人,我為祖國工業建設付出,中國加油。我們一定會更強大

  • 3 # 至簡精益

    發動機製造之所以困難,最主要受到材料以及加工精度制約,下面主要說說這兩點。

    材料製造困難

    航空發動機主要包括低壓壓氣機、九級高壓壓氣機、一級高壓渦輪和四級高壓渦輪,中間還有一個環形燃燒室。但是就是這些結構,工作的溫度、壓力環境不一樣,就說明其使用的材料是不同的。以渦輪葉片為例,工作環境上千攝氏度,一分鐘數萬轉,使用多種金屬混合製造,而且比例也各不相同。

    靠近燃燒室的葉片承受溫度很好,材料得使用耐高溫材料,稀有金屬元素的比例不一樣,除了渦輪葉片之外,發動機各個部件所用的材料也是不一樣的。

    加工精度要求高

    即便是有了材料和相關的圖紙,也並不代表一定能生產出一臺質量合格的航空發動機。因為過程加工工藝非常複雜。

    以目前主流單晶渦輪葉片為例,精鑄工藝要求是0.1毫米的誤差,這樣才能保證每個葉片都可以正常工作。

    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,工藝不到家就意味著發動機磨損很快,壽命不長,直接影響經濟性。

    渦輪始終工作在極端的高溫高壓條件下,嚴苛的環境對其材料製造工藝有著非常苛刻的要求。

  • 4 # 樂水雅士戴維兔

    原子彈原理,航天技術同理。基礎科學是重要的一環,基本上卡死了八層,就是想也沒能力。剩下就是重視不重視了,誰也不能做一切,都需要取捨與合作,所以人家做好自己的事,過好自己的小日子,就完事了。所以這裡多說一句,能力範圍內,多支援華為,民族傲骨,刀尖起舞,作為有民族氣節的人,比如我,一定是支援的!

  • 5 # 九門提督坎震離

    最近做菜,同樣的一份白菜,大廚炒出來就是香,我炒的就是自己一個人吃。

    其實很多事情看上去簡單,但內涵的門道是不一樣的。一道菜,用不同的鍋炒不一樣,料不一樣也不一樣,不同地方的白菜也不一樣,季節不一樣也有不同。炒菜人不一樣,其實也不一樣。

    飛機發動機其實也是一個道理,料不一樣,目前主要是受制於材料科學。我們可以完全在結構上覆制先進的發動機,可以測定材料的元素構成,但是比例是多少,那是不知道的。

    別人的發動機可以高溫連續工作48小時,我們就不行。賣給你發動機,什麼都研究得明明白白,但是原材料的配比,這組合方式就太多了。

    撒鹽到底撒多少,溫度到底多少度,燜多久?只要師傅不吭聲,你就一次次試吧。但是一道菜成本在那裡啊。失敗的每一次都是燒錢。

    一盤白菜你天天炒每天也只能實驗三次。價格倒還好。還能接受。飛機這材料就不是一兩份白菜價了。與其這樣研究,還不如買呢。

    我們當時也準備研製自己的發動機,造大飛機,美國一看這種情況,立即把當時他們比較先進的賣給我們了。

    然後我們一看,能夠買到,那還廢什麼勁啊。結果硬生生才知道被美國坑了。被拖了好幾年才開始,最近幾年我們才有自己的大客機。

    一些窮的國家,連基本的灶臺都沒有,或者有錢但是買不到調料的國家,一樣別想自己炒白菜了。

  • 6 # 䩻曁

    理論和實踐是一碼事嗎?而且飛機制造是系統整合工程,發動機原理是什麼鬼?你沒事少提問,稍微多看幾本書都不至於這麼白痴。

  • 7 # 楓哥樂事

    發動機是一個複雜和高度精密的機器,絕對不是一個簡單的機械,他的完成,需要高度的工業體系做基礎。

    首先,材質上面,是一個特殊合金材質,能經受得住高速運轉震動,不然很容易斷裂,我們目前的材質還與發達國家有差異

    另外,高度精密衝床的裝置,材質有了,但是發動機葉片的精密度,需要高階衝床衝出來,目前我們國內缺少這樣的高精密度衝床。

    最後,工藝問題,怎麼製作,流程工藝,各種安裝之間的引數設計,也需要時間和經驗的積累。

    所以,不是懂原理,就可以的,很多時候需要體系化工業做基礎。近幾年,中國技術有較大的飛躍,應該離自己的夢想不遠了

  • 8 # 晨曦633261690647

    不是造不出來,而是由本國的國情決定的。飛機制造屬於尖端科技領域,含金量很高。不但要掌握核心技術,還得投入高昂的研發成本,並且飛機的各種零部件如果由本國製造的話,需要依託配套的產業鏈來實現,如果從國外進口的話,又會受制於人。也就是說,飛機的成型需要龐大的製造、研發和資金體系來支撐,而其帶來的收益和風險卻無法預估。這樣一來,還不如做一些其他方面的更符合本國國情的投資

  • 9 # V笑sim

    原理是製造產物的必須要素,但實際產物的制除此以外還需要其他很多要素。作為飛機的動力來源─發動機,其原理確實很多國家都完全瞭然於胸,但為啥製造不出來呢?原因很多,主要的原因我認為:一、技術積累:飛機發動機作為一款人類智慧的結晶,其高度整合化,不是一個簡單的機械構建,如何製造出一款成熟的發動機,需要技術的積累,資料的驗證;二、技術人員:要知道,對於產業的核心技術,最重要的是人,航空技術人才國外比國內多太多,這也恰恰是目前中國所欠缺的;三、精加工工藝:對於發動機這樣的精密儀器來說,加工工藝直接決定了產品的品質,精加工工藝就需要精加工機床,可精加工機床是戰略物資,不是隨便就可以花錢買到的……(不對之處,請予以諒解,受知識所限,答案未必全面)

  • 10 # 未來地球局

    從你的提法,我想你應該是個小白(沒有冒犯的意思),所以我試著用最簡單、最概念的方法來回答這個問題。

    飛機發動機的原理的確不是太複雜,第一架噴氣發動機飛機更是早在1939年就出現了。那這麼多年為什麼飛機發動機的製造還是隻掌握在寥寥幾個國家手裡呢?首先要考慮的就是原理與實際的問題,比方最簡單的完美幾何體-圓球體。我們在腦海中或是電腦繪圖裡都很容易生成一個完美的圓球體,可實際上要製造出一顆近乎完美的圓球體卻是極其困難。

    這個是由一群頂級工程師和技師組成的國際團隊於2008年製作了一對目前世界上最完美的矽球體。矽球體是以純度為99.99%的同位素“矽-28”製作而成,為了獲得最高純度的矽,科學家們特意使用了前蘇聯用來提煉鈾、製造核武器的離心機。然後經過多次的嘗試才把矽片製成矽晶體。前後用去五年的時間,花費了200萬歐元。其精度達到即使把矽球體放大到地球大小,它的圓周誤差也不會超過五米。說這個小故事是想表達原理與實際,以及他的製造與成本的關係。

    所以我們看一個航空發動機最基本的構成,其結構就像是一個兩端都開口的圓筒,從前端吸入的空氣經過壓氣機、燃燒室等一系列內部結構,變為高溫、高速燃氣從後端噴射出去,產生向前的反推力。而其中的重中之重便是渦輪葉片。為什麼?因為燃燒後的溫度越高所得到的推力也就越大,代表發動機的效能越好(才有商用價值)。所以渦輪必須要工作在高溫、高壓、高速旋轉的三高嚴苛環境,但是這樣的要求使普通的金屬材料就像蠟燭一樣軟化。因此我們就要開發出新的鎳基、鈷基等超耐高溫合金,然後光材料也不夠還要開發單晶鑄造技術以進一步提高溫度。接下來還開發陶瓷的熱障塗層以提高到新的極限。事實上發動機發展至今已是渦輪前溫度達到1850~1950K,大大超過渦輪葉片材料本身所能承受的溫度,但是聰明的工程師還是設計出一項技術,在渦輪葉片上打出一些小孔並引入冷卻氣流使其在葉片上產生一層氣膜,隔絕高溫的同時也能帶走葉片上積聚的溫度,使葉片正常工作。這個還只是關於渦輪葉片發展的原理概況,實際設計與製造的話則更為複雜與精密。

    其實不止渦輪葉片,航空發動機是一項涉及空氣動力學、工程熱物理、機械、密封、電子、自動控制等多學科的綜合性系統工程。設計航空發動機,就是要在各種苛刻、甚至互相矛盾的約束條件下使效能得到最大發揮。是經典力學在工程應用上逼近極限的一門藝術。

    當然以上提到的還只是製造能力的部分,這種高技術高資金投入的產品一般沒有累積的普通國家連0到1的門檻都跨不過去。但我覺得真正制約研發製造出自己的航空發動機的因素更多的是商業壟斷。比方說如果目前世界上的主流發動機經過美英法七、八十年的發展已經到了8代產品(假定的公司內產品迭代,非指技術分代),那一個起始開發發動機的國家能馬上製造出哪一代效能對標的產品?4代?5代?假如這樣的話在開發出能與主流產品對標的發動機之前,都是沒有商業價值的,這三、四代差距的研發資金只能國家用自己的財政去填坑,而且你的開發進度還要足夠快(要有人員與技術的儲備)才能趕上美英法的主流產品。能有這個財力與人力的國家世界上已寥寥無幾。更有甚者,開發的航空發動機最終要整合入某型新飛機的研發中。雖然一般這二者是分別開發的,但實際上卻會相互制約。一個新開發出的航空發動機要如何說服另一個國家的飛機設計採用呢?要知道飛機制造因為高可靠性的硬指標會在匯入新發動機上顯得相當保守。最近的波音737 max災難便是因為匯入一型新發動機所產生的設計變更失誤所致。所以在開發發動機之前國內還要有自主的飛機研發製造工業。由此可見航空發動機研發的商業門檻之高。

    目前中國先與國外成熟供應商共同開發新商用飛機的策略是完全正確的。只有國家有了自己的飛機工業之後,航空發動機開發才能變為可能。路阻且長,因此航空發動機被稱為“工業之花”。

    最後的圖為1970年,通用電氣的J85-GE-17A渦噴發動機

  • 11 # 光輝歲月165493309

    航空發動機的最大難點之一就是材質和其加工精度,材質是核心部件的決定性質量保證體系,而我們航發的短板就是材質,相同發動機構造,材質不同其質量和故障率是相差距大的,材質是我們國家在有色金屬冶煉加工中最大的短板,其中有些材質的所含成份我們還不清楚,這些東西都是國家機密,對外是嚴格洩露的。

  • 12 # 不想透漏姓名的一個人

    知道材料學嗎?同樣的餅都是用麵粉做的為什麼味道不一樣?這些看不到的才是技術最難的。不是說只有理論就可以。原理解決不了的

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