航空发动机叶片，为啥是松动的？

有朋友一定会好奇，像飞机发动机这么重要的部件，不是应该极其牢固吗？

如果这些叶片是松动的，那怎么保证安全呢？

别急，我们先来假设一下。

如果试着将这些叶片固定在发动机的转轴上，甚至我们用机床车出一个完整的、一体成型的叶轮。

就像船舶的螺旋桨那样，会怎么样？

当航空发动机在运转过程中，会产生极高温度，而这种高温会导致金属材料的膨胀。

如果叶片是固定死的，那么它们可能会因热膨胀而受损，或者因振动而产生共振，这也会导致叶片破裂。

最后，叶片需要承受高温、高压、以及高速旋转所带来的剧烈振动。

因此，它们通常选用特殊的高强度、耐高温的合金材料制成，而这些材料可能并不适合用来制造发动机的其他部分。

而且在后期，这些叶片的角度和位置还要进行微调，以优化燃烧效率和推力，所以叶轮的一体化成型是做不到的。

除了发动机内部恶劣的环境，叶片还要承受离心力的恐怖撕扯。

一般来说，涡轮叶片的转速可达每分钟数万转。

假设一个涡轮叶片质量为1公斤，旋转半径为0.5米，转速为1万转每分钟，那么它承受的离心力相当于54吨的力。

这几乎是叶片自身重量的5.5万倍。

那么我们需要一个不那么紧密的结构，但又非常牢靠，不能让叶片飞出去，怎么办？

答案是榫卯结构。

这是一种你中有我，我中有你，靠缝隙连接的独特构造。

由于榫卯结构的连接方式允许某种程度的弹性位移，这使得在地震发生时，建筑结构能够吸收一部分震动能量，从而提高建筑的抗震性能。

传说，波音公司在设计发动机叶片时，就参考了这种结构。

当时的美国工程师在遇到这个难题时，也是一筹莫展。

有个叫王助的中国工程师突发奇想，听说古代榫卯结构的建筑都非常结实，或许可以尝试下。

于是工程师们经过不断的尝试，最终弄出一款可插拔的叶片，虽然看起来松松垮垮，但其实非常可靠。

松动的榫卯结构有助于保持叶片的动态平衡。

随着发动机转速加快，离心力越来越大，叶片会呈现出“向外甩”的趋势。

但叶片榫头只能在榫槽内移动，每个叶片的移动距离不尽相同，这样就可以使叶片始终处于动态平衡的状态，进而减少叶片振动。

比如，如果左边的叶片被小石子砸伤，损失了1克重量。

不要紧，在高速旋转的时候，右边的叶片会用榫卯中的空隙来弥补这1克重量。

整个叶轮转起来的时候，用空间换重心，让每个叶片都能自我修复，最终转成一个标准的正圆。

虽然结构松松垮垮，但叶片却能紧紧贴合，不得不说，这也算一种智慧了。