【简介:】前段时间有很多网友还在沾沾自喜,认为虽然美国的阻扰,收购马达西奇似乎已经是板上钉钉的事情了,实际上不管收购成功与否,我认为把自己的命运寄托在别人的身上是非常不靠谱的,就像
前段时间有很多网友还在沾沾自喜,认为虽然美国的阻扰,收购马达西奇似乎已经是板上钉钉的事情了,实际上不管收购成功与否,我认为把自己的命运寄托在别人的身上是非常不靠谱的,就像足球依靠外援一样,当然收购也好引进也罢可以“走捷径”,但是总归是人家的,会生“知识产权”、“水土不服”“营养不良”、“断供不给饭吃”等毛病,只有靠自力更生为主,“外援”为辅,虽然慢一点但把主动权掌握在自己手里,努力奋斗才会赢才是王道。
为什么航空发动机那么难造?
梁老师说事,为您回答这个问题。
为什么?咱别的不说,网络上有很多航空发动机的图片,您先自己瞅瞅。
好家伙一个大铁桶,中间一个叶片状的风扇,四周围密密麻麻爬着您看都头皮发麻的各种线路和管子。
别的不说,就这外形,就已经告诉您,这玩意他就不是一般人能搞定的,设计图纸估计就得论吨算。
可是小编可以明确的告诉您,航空发动机其实最难压根就不是什么设计,最难的是材料问题。
说个事您就明白了。
弗兰克·惠特尔估计这个名字,很多小伙伴就没有听过,但搞航空发动机的人,就没有一个不知道的。
这位老先生,是英国人,是他最早提出喷气式飞机的发明人。
老先生打小就喜欢飞机,尤其是在第一次世界大战的时候,他亲眼看到了,飞机在空中进行近战格斗的场景,打这里起他就对飞机产生了浓厚的兴趣。
您都不知道,老先生十六岁的时候,就考入了英国皇家空军见习学校,毕业之后就进入到了克兰威尔的皇家空军学院学习。
在这里学习的时候,他就发现当时的活塞发动机已经发展到了巅峰,他已经不适应飞机高速的发展需求。
所以他从这个学院毕业的时候,写的毕业论文就是有关涡轮喷气式发动机的工作原理。
这套原理到现在都没有变,先是吸进去一口空气,这口空气经过一个双面离心压缩机进行压缩,往单管燃烧室内喷油燃烧,燃烧后的高压燃气驱动涡轮带动压气机,接着这些东西就从尾喷管喷出。
您就看哇,飞机的屁股不是蓝汪汪他就是红丢丢的,这个时候飞机就可以获得一个很大强度的推力。
还还不算,这位老先生还经过一系列的推算,推导出了发动机热力学的基本方程式,随后他还提出,飞机可以让他的巡航高度拔高到三万五千米。
三万五千米啊,这胆绝对够肥的,您要知道上个世纪五六十年代,美国人给小弯弯开着他们的U—2高空侦察机,最高才飞两万两千两百五十米的高度。
这可是五六十年代,而老先生提出的理论是在二十年代末期,您说说。
就这U—2高空侦察机有一段时间,让小弯弯肆无忌惮的跑到咱这里窥视。
没法子,就这个高度,是我们的飞机无法企及的高度,当然最后被我们用智慧加导弹给揍了下来。
这说的有点远了,咱接着说。老先生提出喷气式飞机可以拔高到三万五千米,当时他的年龄才二十三岁。
说道这里,估计很多小伙伴怀疑:“喷气式发动机不是德国人搞出来的吗?好像没有英国人什么事?”
小编说的问题就在这里,当时老先生提出这个概念之后,四处奔波,很多厂商压根就不看好老先生的东西和设计方案。
最后只落了一个申请专利的地步,就戛然而止了。
当然了这里头有老先生设计超前的原因,再有一个就是在当时材料不好找的原因。
别的不说,1937年四月十三号的时候,他在朋友的资助下,造出了第一台发动机。
但这第一台发动机因为材料的问题,工作一直不稳定,尖啸的声音大就不说了,还有解体的危险,最后所有的合作者都离开了。
后来老先生一直憋着劲在1938年的四月份,做出了第二台发动机,但很可惜的是,仅仅稳定工作了两个小时,这台发动机在燃烧中就解体了。
为什么会这样呢?还是材料问题。
到了1939年二战爆发了,英国开始支持老先生的研究。支持是支持落到实处之后,老先生的发动机在1940年七月份可以稳定工作了。
到了1941年的时候,英国的第一架喷气式飞机可以试飞了,当时还拉着丘吉尔进行了演示。
但让您绝对没有想到的是,在演示的时候,老先生作为发明人,居然没有被列入邀请之列。
所以这个大力支持,仅仅是停留在表面而已。
直到1945年的八月份,德国人把他们的Me262喷气式战斗机率先投入到战场上使用。
英国人伸着脖子,惊讶的张大了嘴巴,瞪着一双圆溜溜的眼睛,一副不可思议的模样:“啊!这!啊!这这……原来是真的,这东西可以飞的这么快,太牛了!”
“好像,我们也有这东西,真不好意思!”
“那……我们大力支持好了,赶紧的让他做出来!”
“其实我们已经大力支持了!”
“那还等什么?这次要更大力的支持!快去!别在耽搁了!”
于是老先生十分痛心的捂着心口,在之前很长一段时间里头,他手里一直攥着最先进的技术,结果德国的飞机最先飞到了天上,而且是一飞冲天,惊掉了所有人的下巴。
到了1948年,英国政府这才公开承认了老先生的贡献,并封了爵士,晋升为准将。
当然这些不是重点,重点在于研发发动机的过程中,老先生一直为材料问题苦恼。
那么问题来了,材料咋就卡住了航空发动机呢?
您自己想想,发动机喷的是火苗子,那温度可不是一般的高,啥材料能抗的住,在这种高温高压下工作?普通材料,时间一长,全得给你融化了。
别的不说,就德国人造的那种喷气式飞机,他的发动机也只能使用五十个小时,这就得拆下来进行大修。
五十个小时能干啥?也就打个七八场战斗吧,这要是不收手回头就要发生空中停车的事故。
您怕不怕?
而到了二战末期的时候,德国人已经没法生产优质的钢铁材料,以至于这种发动机的工作寿命,已经下跌到了十个小时到二十个小时的时间。
就这点时间,打上个三次战斗,发动机就得歇菜了。
所以困扰航空发动机的,并不是什么原理和设计,任何大胆的设计都能设计出来,最麻烦的是,你的设计有什么材料能扛得住才成。
如今的发动机,也就抗个五百到一千个小时。
说道这里,问题就来了。这些发动机到了使用寿命,也没见他们有融化的极限,咋就不能使用了呢?
要想了解这事,咱就得从微观来了解了。
首先我们都是九年义务教育走出来的战友,都明白任何物体都是由分子或者原子构成的。
就拿一块钢铁来说,几个铁原子你塞进去一个碳原子,这就叫钢。如果塞的过渡,这叫生铁,如果塞的少了这叫纯铁。
而我们用的只能是钢,不能是别的东西,纯铁啦,生铁拉就不能用。
好了,有了这个知识垫底,下边就好解释了。
当然,在解释之前,还得普及一个小知识,分子和原子是运动的,而且是无时无刻都在运动的,那么这种运动随着温度升高他运动的越激烈。
好吧,发动机在喷火的时候,必然会出现这么一个现象。
一喷火,温度急剧上升,包裹火苗子的铁壳子,温度随之上升。
“热啊!太热了!”于是钢铁内的原子开始活跃起来,剧烈的运动起来。
那么这个时候,您拿着放大镜瞅上一瞅,就会发现,原来几个铁原子加一个碳原子的结构出现了不稳地,有些地方多了几个碳原子,有些地方少了碳原子。
啊!难题出现了,一块叫做钢铁的东西,在局部,有些地方成了纯铁,有些地方成了生铁。
这是钢铁吗?您告诉小编是不是这样的?
好吧,这还不是最麻烦的地方,最麻烦的地方,因为这种运动,有些地方他没有分子了,出现了空洞。
别以为不可能,当然这种空洞您是拿肉眼看不出来的,而在宏观上却有了变化,这件发动机的外壳他变长了。
就问您怕不怕?
而这一现象就被叫做融变,那么这种事情他是不可逆的,一旦发生了,就没法逆转,所以发动机离报废也就不远了。
这也是为什么?二战德国造出来的喷气式发动机,最好的也只有五十个小时的使用时间,到了他们造不出更加优质的钢铁,他们只能造出使用时间为十个小时到二十个小时的发动机了。
当然如今也开始解决这个问题。
材料军工们,把这些个原子啦分子啦,给拉伸到一个放大的级别,变成了一个个的单晶体,单晶体比原子和分子抗热,至少他会待在原来的位置上。
于是单晶体不断叠加,在宏观上我们就看到了发动机的各种材料。
这也让我们的材料可以抗五百多个小时,甚至达到一千个小时。
但问题是,晶体和晶体之间也是有缝隙,刚出来的材料,缝隙和缝隙之间可以说是天衣无缝的,但随着使用的温度不断的摧残下,晶体和晶体之间也会出现加大加宽的裂缝,以至于出现空洞,当然这种空洞我们肉眼是看不见的。
到目前为止这种单晶体的微观结构在温度摧残下的变化,还是没法抑制的。
当然了,这种融变也会让发动机的外壳变长。
不管怎么说吧,如今从原子结构被拉到了晶体结构,让材料抗高温有了质的飞跃,还是值得庆幸的。
展望未来,很多科学家,想要把这种晶体结构,在发展壮大,变成一块材料就是一个单晶体结构。
那么在这种情况之下,温度在怎么摧残,因为是一个晶体,就不会出现滑动,裂缝也就谈不上了。
好吧,发动机的材料成为了一块单晶体,想象都可怕,也就是科学家们敢想一下,至于我们能不能看得到,见鬼了,这东西完全不可预知的。
这说的有点远了,咱接着往下说。
而如今的航天发动机,能抗的住上千度的高温,他们采用了钛合金,当然了钛合金有很多种的,想要找到一种合适的配比材料,您得投入多少精力?
反过来说说我们的发动机,这么些年来,您以为航空发动机困扰我们的是设计吗?这个世界有啥设计能难倒我们中国人的?
难倒我们的是材料,这东西不是说一下子就能搞出来的,而是经过了几年,几十年,甚至是上百年的经验积累出现的成果。
所以材料这东西,他不是发明出来的,他是经过了时间的摸索,经过了数以万计的各种材料不同配比调制出来的东西。
这些个东西,就算是相同的原料,重量不一样调制出来的材料,他的性质都是千差万别,就算是原料相同,重量也一样,各个环节的温度不一样,调制出来的材料,他的特性也是天差地别的。
所以材料这东西,不是一朝一夕就可以弄出来的。
当然了,我们也没有必要气馁,您要知道我们国家1949年建国,到现在才多少年,之前的时间当中,我们那有材料这个积累呢?现如今咋样了?
虽然发动机不如人家,那又咋样呢?也不看看我们才走了几年,一开始我们还没有发动机呢?所以这种差距随着时间的推移,我们会弥补上来的。
时间在我们这里,而不是他们哪里,要有信心的。
咋说呢?如果材料问题解决了,您还得面临另外一个问题。
啥问题呢?用什么样的工具可以对这块材料进行切割,最终切出符合我们要求的形状?
怕了吧,您造出了非常坚硬,还抗高温抗腐蚀的材料,心情非常高兴,那么问题来了,您要用一个比他更加坚硬的工具把这货给切开。
这就是为什么,在工具切削领域中,有一个名称叫“难加工材料”。
您听听这名字,科学家都这么说,就知道对于材料的切削也是一个大的领域。
其实每年对于材料切削的工具,他的论文没有一百也有八十。
切削工具咱就不说了,还有航空发动机这玩意属于高精密的东西。
说个数据您就明白了,目前航空发动机使用的叶片,他的单边余量要控制在0.05到0.1毫米,而铸造这种叶片的合格率也只有75%,怕不怕吧?
这还不是最难的,就这种叶片他不是说造出来,而是您想象不到用生长的方法给长出来的。
没相到吧,而这种单晶叶片可不是什么生物,而是实实在在的金属——镍钨合金。
这种长出来的合金材料比同等质量的黄金都要珍贵。
所以航空发动机最要命的地方,不是什么设计图纸,而是材料,您有多高的材料,您就能在这么高的材料上发挥你的想象设计你的图纸。
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