文|大model

編輯|大model

“航空發動機不僅僅是一個高精度的儀器，更是一個國家在航空航天領域的試金石。”

不論是現在的民航還是較為常見的五代機，它們往往都少不了一個“心髒”，那就是航空發動機。

而按照用途來分，這些航發又分為軍用航發和民用航發。

盡管兩者隻是名字上的區别，但是在技術上卻不能相提并論，因為軍用航發的指标遠遠大于民用航發。

航空發動機之所以被稱之為“心髒”，除了能夠給飛機提供一定的動力，另外一點就是航發也是促進航空領域發展的重要推力。

曆史上，每一次的航空變革都和新型航空發動機的誕生脫離不了關系。隻不過，我國的航發都是處于比較劣勢的地位，遠遠沒有美國和俄羅斯的航發先進。

但是我國雖然有着差距，科研人員也正在努力地去彌補這個差距，像“太行”，“峨眉”甚至渦扇-18以及渦扇-20等軍用航發。

圖為渦扇-20和渦扇-18

雖然有了這些發動機，但是在性能指标上還遠遠達不到預期的效果。

而在2022年的第一天，我國的軍用航發便有了新的好消息。說誇張點，這個好消息能夠拉近我們的六代機進程。

早在元旦那一天，西北工業大學裡面的超高溫複合材料重點實驗團隊，進行了一場關于陶瓷基複合材料整體渦輪盤的實驗。

要知道這次實驗是首次空中實驗，并且該實驗還圓滿的成功了，可以看出，我國在該方面有了突破性的進展。

另外，這個陶瓷基複合材料還是我國自主研制的，不存在一點外國的技術含量，這也從側面驗證了我國的陶瓷基複合材料能否應用航空發動機上。

最為重要的是，為以後六代機的航發研制，打下了堅實的基礎。

可是為什麼說，這個實驗拉近了我國六代機的進程呢？而什麼是陶瓷基複合材料呢？

在戰機領域最為先進的便是五代機了，而五代機的優勢則在于超音速巡航能力以及隐身性能。

可是超音速巡航能力往往能夠讓飛機的速度，輕而易舉地達到2馬赫以上，而更為先進的六代機，說實話，那速度快得不是一點半點。

速度一快，那麼機身和空氣摩擦會産生高溫，發動機的溫度也必然會升高。于是乎，研究一些耐高溫的材料就成為了重中之重。

另外，當發動機的推重比達到一定程度的時候，其材料也必須要選擇更換。正是在這種背景之下，耐高溫新型材料的研發被提上了日程。

其實陶瓷基複合材料是被認為是航空材料裡面最有前景的材料之一，是高新技術材料的一個重要的分支，也是最有可能保證發動機先進性能的材料之一。

航空發動機作為一種熱力機械，其推力的來源就是空氣受熱膨脹而産生的能量，一般經過四個步驟，也就是進氣，加壓，燃燒，排氣這四個階段。

而能夠決定航空發動機的關鍵性能，其進排氣是一個關鍵指标，一旦高溫高壓燃氣，在尾噴管中能繼續膨脹，那麼對于飛機來說，就等于獲得了反作用的推力。

而一個航空發動機是由，進氣道，壓氣機，燃燒室，渦輪以及尾噴管組成。

自适應變循換發動機

想要提高發動機推重比隻有兩種辦法，第一種就是設計一款全新的大尺寸的發動機，或者提高進氣口溫度或者提高燃燒室出口溫度等。

這個方法對于我們來說并不太現實，還起不到立竿見影的效果。

而另外一種比較有效的辦法就是提高材料的高溫承受能力。

根據發動機的組裝順序以及四個階段來看，當燃燒室裡面的空氣受熱膨脹之後，第一個接觸到的零部件便是高溫渦輪，而高溫渦輪最重要的部位就是渦輪葉片以及渦輪盤。

所以，渦輪葉片和渦輪盤的高溫承受能力，很大程度上決定了航空發動機的性能。說到這裡，後面的部分就很容易明白了。

又因為渦輪葉片雖然是由高溫合金制成的，但是能夠承受的最大高溫也是比較有限的，所以，這很大程度上掣肘 了航發的推重比。

再加上，高溫渦輪能夠承受的溫度越高，那麼獲得的反作用推力會越大，而發動機的推重比也會越高。

有專業人員估計，當渦輪葉片的承受極限提高一百度時，那麼獲得的推重比能夠大約增加8%，這樣一來，不論是五代機還是六代機，在速度上都會有着飛躍的增長。

所以，我們在這一方面有着很長的研究，曆經多年，終于突破了這個難題。

而陶瓷基複合材料，也就是以先進耐高溫的陶瓷為基體，然後加入一些具有高強度，高彈性的纖維進行複合。

最開始的時候，陶瓷基複合材料有一個緻命的缺點，那就是比較脆弱，在受到的力量強度非常大的時候，它往往會先變形，等到力量無法承受了，則會進行斷裂。

為了改變這一現象，專家們又研制出了新型的複合材料，也正是西北工業大學所實驗的材料。

而新材料重量輕，有着良好的韌性，如果要應用到航空發動機上，那麼未來航空發動機的推重比也會越來越高。

西北工業大學的陶瓷基複合材料整體渦輪盤的實驗，其目的就是為了驗證，陶瓷基複合材料能否在後來運用到航空發動機當中。

而渦輪盤又是連接多個渦輪葉片的關鍵零部件，是一個傳遞功率的重要零部件。

渦輪盤

這個實驗的圓滿成功，也預示着航發已經進入到了關鍵階段，如果關鍵部位研制成功了，那麼核心機還會遠嗎？

當然了，這是需要很長時間的沉澱，是能夠做到的。

隻不過最難的問題在于渦輪葉片制冷技術，盡管渦輪葉片承受的溫度非常的高，可是沒有相關的制冷技術，使用壽命仍然達不到預期目标。

隻有提高了渦輪葉片的冷卻能力和對耐高溫材料的轉變，那麼發動機的推重比才能夠有明顯的提升。

怎樣提高渦輪葉片的高溫承受能力，以及對渦輪葉片冷卻技術的創新，都已經成為了現如今研究的熱點領域之一。

因為，渦輪葉片不論是更換材料，還是增加冷卻技術，這兩者都是相輔相成的。

如果隻更換材料，不增加冷卻技術，那麼其溫度仍然會達不到預期的目标。而不更換材料，增加冷卻技術，其溫度一樣達不到要求。

所以，這兩個東西，少了哪一樣都不行。

畢竟，先進的冷卻技術能夠讓渦輪葉片或者其餘部分，可以承受更高的溫度，提高它們的熱循環效率，從而延長發動機的使用壽命。

舉一個最簡單的例子，一個發動機的渦輪部分沒有冷卻技術，那麼它的燃燒溫度大約隻能在一千多度，但是如果增加了先進的冷卻技術，那麼溫度最少也在兩千度以上。

由此可見，不論是陶瓷基複合材料的實驗還是關于冷卻技術的開展，這對于未來的六代機來說，都是必不可少的一個環節。

而排出的溫度越高，那麼戰鬥機獲得的反作用推力也會越大，隻有這樣，才能夠符合六代機的速度标準。

因為，五代機的速度就已經超過了2馬赫，那麼未來的六代機速度必然有着質的飛躍，因此，陶瓷基複合材料的實驗，大大地拉近了我國六代機的研制曆程。

關于冷卻技術，這一點暫時還沒有更多的消息。隻知道的是，關于渦輪葉片的冷卻技術，已經成為了當下科研人員所研究的熱點。

渦輪葉片冷卻技術

而關于陶瓷基複合材料，美國也正在努力的尋求突破，在美國的GE9X最大航發上，美國就曾采用了這種特殊的複合材料用于尾噴管上。

當然我國在渦扇-15上，也已經用到了這種陶瓷基複合材料當作尾噴管調節片。不僅如此，陶瓷基複合材料，在航空航天領域非常受歡迎，有着廣闊的市場前景。

盡管我國起步較晚，但是有 了突破那就是好事，這種突破倒是為我國六代機的研制打下了一個堅實的基礎。

雖然我國發動機處于劣勢，但我們最終會慢慢突破相關的障礙，畢竟能夠獨立研制大涵道比的軍用航發，放在全球也沒有幾個國家能夠獨立研制，但我國就是其中一個。

從這也就可以看出，我國正在努力地趕超歐美國家，隻不過我國在陶瓷基複合材料上，還無法做到産業化，這才是和歐美的差距。

可以誇張點說，如果我們技術一旦成熟，或許研制的東西比老美的還要好，并且好很多。畢竟中國人的智慧是不容小觑的。

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