出場就第一!中國6代機技術突破,美國沒想到,8萬噸重器橫空出世
時間:2023-08-22 06:41:35
發動機技術被譽為航空工業王冠上的“明珠”,現在這些“明珠”已經被我國一一摘下。
(資料圖片僅供參考)
最近,國內知名學府在某新型航發上取得突破,對比美國王牌發動機F-119,取得了全面領先,按技術來說似乎都步入6代機了。并且我國一系列航發,都在以勢不可擋的速度發展,例如渦扇-15、渦扇-19、和渦扇-20,這不禁讓人感到奇怪,為何我國航空業取得了井噴式的發展?其實這和航空制造業的一個“重器”有關,我國橫空出世了一個8萬噸的大家伙,讓美國也沒想到,中國竟然能這么快就實現了彎道超車。
(中國運-20和殲-16、殲-20空中加油)
根據北京航空航天大學能源與動力工程學院披露的新消息,該學院的團隊研發出一種技術方案,可將F-119的渦輪葉片前溫度提升近400攝氏度。這就令很多朋友不解了,航空發動機怎么技術進步后反而更熱了,難道這不會對發動機的各個部件造成損傷嗎?各位朋友有所不知,航空發動機之所以稱之為“明珠”,自然是有道理的,比如美國F-22用的發動機F-119,根據圖紙來看,前面是冷段,后邊是熱段,而冷段用鈦合金,熱段用鎳合金。但這就得難住大多數國家了,并且發動機要想性能強勁,燃燒室溫度是關鍵,通常認為燃燒室每提升100度,推力可以增加15%。
但是燃燒室的溫度提升,為的是提升渦輪葉片前溫度,這才是發動機性能強勁的原因,而F-119的渦前溫度達到了1700攝氏度,現在中國團隊研發的技術已經將F-119的渦前溫度提升到了2000攝氏度以上,因為這是采用了特殊的技術,雖然不像傳統的渦扇發動機的提升方法,但保守估計,能夠提升近18%推力的同時還能降低15.2%的油耗,其實這種方案已經更像是變循環發動機了,也就是傳說中的第6代發動機。
(北航動力工程學院,航空發動機綜合熱管理創新團隊采用了最新CCA技術方案)
換句話說,一定程度上來講,航空發動機還真就是越熱越好,但是這就帶來一個問題,溫度是高了,到哪去搞能承受這么高溫的發動機部件呢?并且發動機中的葉片,是需要時刻保持高速旋轉的,同時還得耐住這么高的溫度,而高速旋轉下的離心力是相當恐怖的,甚至能夠把零件給甩變形了,因為溫度高了,零件又很容易被“熱化了”,所以這種葉片不僅得是單晶葉片,還得是順著一個方向“生長”的,要求極為嚴苛,甚至光用合金材料還不行,它還得是空心的,因為它里面需要吹冷空氣降溫。不然還沒等起飛,發動機里面已經成為了一團“漿糊”了,但這么復雜的結構,還得耐高溫和堅固,材料本身就不好找,加工更是一個老大難的問題。
于是這就要用到一個航空工業上最厲害的設備了,而這種設備一般國家搞不到,要么去搶,要么自己造,以至于現在放眼世界,僅有幾個國家有這種設備,也就是大型模鍛液壓機。
(美國F-119發動機結構圖)
當年二戰時,德國生產了四臺模鍛水壓機,分別是3萬噸的1臺和3臺1.5萬噸的,戰敗后,德國投降,被“抄家”的時候,蘇聯和美國就將德國的這四臺機器瓜分了,并且拆開打包帶走。蘇聯拿到以后,上世紀50年代造出了世界上最大的兩臺7.5萬噸的模鍛液壓機,一直使用至今。很多朋友好奇這個東西有多重要呢,這么說吧,飛機上70%的鑄造構件,都得由它來加工。像法國空客的A380,最大起飛重量575噸,是目前世界上最大的客運飛機,但是這么大的飛機,想象一下它的前起落架得多牛,才能撐得住這么一個空中的龐然大物,法國自己的6.5萬噸的模鍛液壓機都不夠用,得去問俄羅斯借,還需要花重金借來使用,一次用3分鐘完成,這對俄羅斯來說可真是一個好買賣。
然而可別以為模鍛液壓機對美國來說是一件很容易的事,美國拆走的是兩臺1.5萬噸的模鍛水壓機,那臺3萬噸的沒拿到,而美國自己建造這玩意兒也很費勁,只造出了4.5萬噸的。但是蘇聯解體后,美國竟然在2005向俄羅斯買到了兩臺7.5萬噸中的一臺,自此之后美國和俄羅斯在模鍛液壓機這個領域并列世界第一。
(法國空客A380前起落架還得靠前蘇聯生產的機器制造)
但是美國也沒高興多久,因為這項記錄已經被中國一舉打破!2012年時,我國一口氣建成了3臺模鍛液壓機,分別是3萬噸、4萬噸和8萬噸,要知道4萬噸以上的模鍛液壓機放眼世界都是鳳毛麟角,只有四個國家擁有,分別是美、俄、法還有就是中國,而8萬噸更是毫無疑問的世界第一,這樣我國的航空工業正式“起飛”。
所以前段時間網上盛傳渦扇-15已經在殲-20上試飛了,而且渦扇-20也給運-20“胖妞”換發,甚至殲-35的發動機渦扇-19也頻頻傳出好消息,這些都是8萬噸模鍛液壓機橫空出世帶來的連鎖效應。有些朋友說F-119發動機都是30年前的技術了,但是要知道,F-119就是目前世界上發動機的天花板,不過渦扇-15已經足以媲美F-119了,并且在8萬噸大家伙的幫助下,相信我國的第六代發動機,甚至第六代戰機,也很快就會和大家見面。
(中國8萬噸模鍛壓機,多項紀錄創世界第一)
而目前來看,比第六代戰機更加緊迫的,其實是我國的下代轟炸機,由于人民空軍的主力轟炸機機型還是轟-6,雖說轟-6的最新現役型號有三種,分別是轟-6H、轟-6k“戰神”,以及轟6N“雷神”,但是這和美、俄目前的主力轟炸機已經有了一些差距,美國有隱身轟炸機B-2,俄羅斯有超音速巡航轟炸機圖-160,而我國的下款轟炸機通常被認為是帶有隱身性能的轟-20,不過目前來看,隨著地面單位中的高價值、高威脅時敏目標越來越多,若想提升打擊性能,同時還不容易被發現,單憑隱身性能可解決不了這個問題,只能靠超音速巡航能力,結合隱身性能的下代超巡隱轟徹底解決。
一方面如果轟炸機的速度能夠達到2.25馬赫,這已經比大多數五代機都要優秀,在遭到敵軍戰斗機攔截時,超巡隱轟完全可以直接利用速度優勢加速脫離戰場,另一方面,由于隱身性能的存在,敵軍的雷達也不一定能夠有效探測到,此外由于現代戰場局勢瞬息萬變,超音速飛機和亞音速飛機區別巨大,超巡隱轟能憑借速度優勢能夠迅速反饋戰場信息,取得先機,這才是更現代化的打法。
(中國下一代的超巡隱轟想象圖)
總的來說,中國已經在航空發動機領域取得了顯著的突破,并且憑借80000噸的大家伙模鍛液壓機,幫助我國航空業的發展勢如破竹地前行。而且我國還有先進的風洞實驗室和高空試車臺,這每一項單拎出來都是大國重器,而且是“橫空出世”,雖然看似簡單,但背后是承載了幾代人的艱苦奮斗。
同時在這些大國重器的幫助下,我國現在不僅制造了能夠媲美F-119發動機的渦扇-15,還有希望迎來第六代發動機和戰機的誕生。盡管未來的道路仍然充滿挑戰,但隨著我國科技的不斷進步和研發人員的堅韌不拔,我們有理由相信我國已經逐步追趕上了世界一流強國,并且我國的航空事業還將飛得更高更遠。
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