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中国将向德国出售高性能航发技术

近日,英文媒体《南华早报》称,据一位资深政府科学家透露,中国正就向德国出售在高性能喷气发动机的生产中至关重要的先进零件和技术进行谈判。据《南华早报》网站1月14日报道,这位科学家说,这种机器生产的涡轮叶片能够承受比合金的熔点高几百摄氏度的温度。报道称,近年来,叶片加工技术上取得的巨大进步,再加上合金铸造和空气动力设计上取得的突破都使得中国得以生产出新的强大军用喷气发动机系列。军事专家告诉记者,高性能的航空发动机是现代飞机的“心脏”,而推质比又是衡量航空发动机性能的最重要的指标。发动机推质比对飞机的性能有直接的影响,特别是战斗机要求高机动性能,需要有尽可能高的推质比。

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然而更大的推质比要求更高的热效率,因此提高涡轮前的燃气温度是提高热效率的最简单手段,简单讲涡轮前温度越高,其推比效率也越高,例如第四代军用涡扇发动机F119的涡轮前温度一般都高达1900至1970摄氏度左右,而三代发动机一般在1550至1750度之间,差距比较明显。实际上,四代发动机1800至2000摄氏度的高温,实际上已经大大超过了传统涡轮叶片材料本身能承受的温度甚至其熔点,军事专家告诉记者,发动机环境温度的升高将大大恶化发动机中各个高温零部件的工作环境,导致发动机零部件的可靠性和使用寿命的大大降低。航空工业中发动机故障多爆发在高温零部件的失效上,这种趋势日益严重,所以新一代涡轮叶片的研制和生产就成为世界各航空大国关注的焦点。

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我国也不例外,据了解,目前国产发动机相比于军事强国美国、俄罗斯等国的发动机的缺陷正在于此,即我国航空发动机的使用寿命大大低于这些强国,高温零部件使用寿命只有几百小时,造成我国的军用大推力发动机早期使用寿命只有500个小时,主要原因是那个时候,我国还没有掌握高温零部件加工技术,高温零部件由于原材料和加工工艺复杂使得造价非常昂贵,一方面短的使用寿命带来严重的经济损失,另一方面,假使处于战争状态时,很可能可以导致战争或战役在战术层面的受挫。因此,如何解决我国发动机寿命低使用效率低的问题首先就是如何解决发动机高温材料问题,核心就是涡轮内部零件的加工问题,特别是涡轮盘、涡轮叶片。

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为了适应不断提高的涡轮进口温度,国内一方面不断改进涡轮叶片材料本身的耐温性能,例如采用定向结晶合金和单晶合金,通过消除对空洞和裂纹敏感的晶界,使合金的初熔温度相对升高,从而提高了合金的高温强度;另一方面研究采用冷却技术。军事专家而猜测,这次的技术转移可能包括上面所说的冷却技术,而这里的所谓冷却技术就是在发动机叶片上进行微孔加工,这些冷却孔的孔径一般在0.5毫米左右,而单个叶片上分布着几十到几百个这样的微孔群,燃烧室甚至高达数万个这样的冷却微孔,目前全世界仅中、俄、美、法四国掌握这项技术。

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文章中曾经写到,这位科学家说:“我们愿意与德国的工业合作伙伴分享我们先进的硬件和技术。双方的工业代表已经完成了第一轮接触”。据了解,我国已经掌握激光冲击强化涡轮叶片技术、激光加工涡轮叶片气膜孔技术等一系列高性能叶片加工技术,目前我国在涡轮叶片加工方面的技术能力仅此与美国,当前我国自行生产的涡轮叶片技术性能已经达到世界先进水平,出口航空发动机技术或者成品,我们已经具备这样的能力和实力,而且这一天我们中国人已经等了很久了。

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