国产航发一直是军迷们绕不去的心病,但近年来,中国出现了不少令人振奋的研发成果,如著名的涡扇10太行发动机,目前已经批量在国产战机中装备。但是在一些挑剔的军迷眼中,太行其实“不太行”,因为我们现在对标的,可是美俄最先进的航空发动机,太行发动机的水平其实仅相当于美俄在上世纪70年代的水平。
问题究竟出在哪里呢?很多人指向了关键的航发材料问题。先进的航发材料是提高发动机性能的基础条件,在这一方面我们跟西方先进水平还有较大差距。最近,成都传来了一个好消息,或许能让军迷们稍作宽慰。
据媒体报道,成都航宇生产的单晶涡轮叶片已经实现了量产,这可能会成为国产涡扇中推发动机量产的契机,这种单晶涡轮晶片究竟有何独特之处?
在航空发动机的结构当中,涡轮是决定发动机性能的关键。高压涡轮将直接对抗从发动机燃烧室呼啸而出的高温高压气体。而想要提高发动机的推力,就必须提高发动机的排气温度,这对于涡轮带来的冲击当然也会越来越大。国外研究人员认为,只要将航发燃烧室的排气温度提高50摄氏度,发动机的推力就能提高10%。随之而来的,就是对发动机涡轮叶片的抗高压高温能力带来的更大的考验。高压涡轮叶片对材料工艺的要求很高,如果它在工作中出现问题,那将会造成灾难性的后果。
对于现代航空发动机来说,单晶涡轮叶片有很高的耐高温高压,抗氧化腐蚀的特性,是世界各国航发涡轮叶片的第一选择。一直以来,中国航发之所以停滞不前,材料是掣肘的本源之一。国内对单晶涡轮叶片的研究起源于上世纪80年代,从第一代产品DD3,到90年代的第二代产品DD6,以及21世纪的第三代产品DD9,每一次单晶涡轮叶片的突破,都带来了中国航发技术的一次突破。如今成都航宇的新型单晶涡扇叶片名为DD9,它采用了最新的双层壁冷工艺,能够将叶片的冷却效率提高30%。使用DD9的的涡轮叶片可以承受1450摄氏度的高温,比原来至少提高50摄氏度。
考虑到国产第四代涡扇中推航发还在研制中,所以DD9更可能率先应用于第三代涡扇中推-WS13,这将让WS13的推力提高10%,达到9吨的水平,WS13将应用于第三代枭龙战机,以及传说中的歼31战斗机。
这会不会让歼31提早与我们见面?至少现在我们可以乐观地估计。
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