2017年11月17日 星期五
飞机发动机的叶片竟是“长”出来的
□ 赵 榕

    近年来大批新式装备曝光、服役,让中国的军迷在大饱眼福的同时,自豪感也蹭蹭地往上升 。这些装备的背后是凝结无数军工人的心血和默默付出 。

    要说最具代表性应该算是歼-20。它是目前世界范围内服役的3种第五代战斗机之一,也是美国以外的唯一一款。五代机讲究个4S,就是隐形、超音速巡航、超机动能力和超级信息优势。不知道大家发现没有,这其中和飞行直接相关的就占了3个。这也就对飞机的发动机有着极高的要求,好比运动员,心肺功能必须强大,别说有毛病,能力差点儿都不行。动力差,肯定飞不快,达不到超音速巡航的要求,同时也别想做些高难度的动作,超常规的机动。

    这位问了,和隐身似乎关系不大吧。你想啊,想隐身光靠飞机表面的吸波材料肯定是不够的,更多的或者说大头儿还得看飞机的外形,是不是有利于把雷达波散掉。这样的飞机肯定就和一般的飞机气动布局相差很大,不太利于飞行。比如,美国的第一代隐身战机f-117,长得跟金字塔似的。第一次见到这东西的记者都吃惊,这玩意能飞?所以动力差了肯定也不行。

    说到航空发动机,这大概是军迷和国人特别关心的,也是被大家诟病最多的,一直没能彻底解决。那它到底难在哪儿?以当初引进俄罗斯的AL-31涡扇发动机为例,最大加力推力是12.5吨,两台就能推动苏27以超过2倍音速飞行。它的风扇直径不到900毫米,涡轮直径不到300毫米。力是相互作用的,也就是说这么小尺寸叶片反过来要时刻承受着12.5吨的力。这比气功表演喉咙顶着钢枪推汽车还难。各部件要承受住异常严酷的高温高压考验。

    再说,在直径1米、长度4米这么小的一个圆筒状物体中,要塞进4级风扇、9级压气机、2级涡轮、可收敛-扩张喷管、燃烧室、加力燃烧室,还要在之间安排冷却空气通道,周围安装燃油控制系统,等等。一台高性能的涡扇发动机,真可谓是“螺蛳壳里做道场”,难度极大,绝对是一个国家工业水平的集中体现。

    这当中,叶片又承受着最苦最累的活儿。涡轮的叶片材料是镍铁合金,这可是有讲究的,因为有磁性,在正常浇铸的同时,利用电磁铁产生强大的定向磁场,让未凝固的高温合金在定向磁场的作用下向同方向慢慢凝固,最后形成所有的分子排列一摸一样的单晶体,而不像一般的钢材分子是乱七八糟排列的。当然,叶片合金还必须加入铼——这种自然界中最少也是最晚被发现的元素,才能撑得住1700摄氏度高温的恶劣工作环境。

    好消息是我国已经一举解决了这一技术难题,佐证就是俄罗斯本来只卖苏-35给中国,而不单卖117S矢量推进发动机。但最近突然同意卖给中国一大批。啥意思,肯定是因为咱们马上就有自己个儿的了,想趁着最后的机会再赚一笔呗。

    (作者系中国科技馆《榕哥烙科》科学脱口秀主持人。)

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