中国发动机寿命和可靠性为何不如西方发动机?这一技术终于被突破
2017-08-24 08:38:47
据媒体报道,我国中南大学研究员已经研究出了能够抵抗3000℃高温的陶瓷涂层复合材料,这种材料在军事技术上有非常广泛的应用。如果应用得当,甚至能将我国空军的作战能力提升一个大台阶,这种材料最适合用在高超音速飞行器的涂层和发动机涡轮叶片上。
尤其是发动机涡前温度,甚至直接决定了发动机的进气效率和推力,每一代发动机的涡前温度都比前一代发动机高上200度左右,到F119,涡前温度甚至已经达到了约1750℃,在这个温度下即使是普通钢铁都会融化,因此一般发动机的叶片不但使用了非常先进的合金材料,绝大多数还是单晶叶片,即使在如此追求材料的情况下,绝大多数发动机的单晶叶片依旧密密麻麻的分布着散热孔和散热片,这样才能保证发动机的的性能,因此我们已经可以想象这种耐热能力达到3000℃的材料能够给我国航空业带来多大的作用了。
现代战斗机发动机均使用的是燃气轮机中的涡轮风扇发动机,这种发动机是吸入空气加热后在环形燃烧室中直接燃烧,最终通过喷管向后喷出,达到推动飞机飞行的效果,一般战斗机的涡扇发动机还会配上加力燃烧室以求能够获得超音速飞行能力,在整个涡扇发动机中,风扇和涡轮毫无疑问是最重要的东西。因此,涡前温度也成为了一个非常重要的指标,只有涡前温度足够高的情况下,才能获得更高的推力,一般来说,涡扇发动机的涡前温度提高100K,其推力就能提高约15%。
如美国F15战机上使用的F110发动机的涡前温度约为1700K,中国歼10战机上的涡扇10A的涡前温度约为1750K,而到下一代发动机里,美国F22战机所使用的F119发动机涡前温度达到了2000K,约合1750℃,而中国的涡扇15发动机涡前温度也达到了1700℃以上,这种强大的涡前温度带来了极其庞大的推力。F119和涡扇15发动机的推力都达到了160千牛以上,最大推力超过了16吨,也只有这种推力达到16吨以上的发动机,才能推动这两款最大起飞重量达到30吨以上的发动机进行超机动和超音速巡航。
而俄罗斯的苏57战机就是因为一直没能获得足够强大的发动机,所以即使在其一直标榜的超机动性能上都难以比得上歼20和F22战机。这款最大耐热能力达到3000℃,约合3300K,除了涡扇15发动机以外,甚至可以用在我国下一代发动机中,甚至还可以装备我国高超音速飞行器,在材料学跟上以后,我国的发动机性能和数量都堪称“井喷”,完全比得上了国际一流水平。
近年以来,我国材料学领域产品频出,除了这款耐热能力达到3000℃的材料以外,还有包括铼系合金在内的一系列先进材料出现在了我国发动机领域,这也是我国近年来新成果频出的原因。