中国攻克铌合金,一旦大规模量产,再也不会被发动机卡脖子了,甚至有望率先全球造出第六代航空发动机。
1月8号,据香港《南华早报》报道称,中国科学团队首次成功在地球上制造出了符合工业应用严格要求的铌合金,而中国科学家团队之所以能够造出合格的铌合金主要就是得益于获得了从“天宫”空间站拿到的太空实验数据。
据媒体报道显示,中国的宇航员在过去的三年里一直都在“天宫”空间站进行着一项看起来非常平凡且琐碎的实验,也就是拿着激光照射悬浮在真空室中的合金颗粒并记录颗粒在冷却过程中发生的细微变化。虽然这种试验看起来非常无聊,但正是靠着这些实验数据让咱们的科学家想到了一种新的“快速冷却方法”,从而实现攻克了高质量铌硅晶体在地球环境下生长速度非常慢的技术难题,而且生产出来的铌硅合金能够满足发动机装配线要求。
这也就意味着中国未来将能够大规模生产高质量的铌合金,而这必然会让中国的航空航天技术得到质的飞跃,让中国的航空航天发展获得巨大助力。
02.中国有望彻底解决发动机卡脖子问题
众所周知,“心脏病”问题一直是制约中国航天航空发展的“绊脚石”、“拦路虎”,而铌合金的出现就有望帮助咱们彻底解决这个问题。之所以这样说,是因为铌合金是一种能够承受超过1700摄氏度高温的特殊材料,所以一旦有了铌合金咱们就可以造出高质量的涡轮叶片,从而大幅提升发动机的推力,降低发动机的油耗。
比如美国空军F-22所使用的F-119发动机之所以被誉为“一代神发”主要就是因为其涡轮叶片能够承受高达1700度的温度,F-35所使用的F-135发动机就更牛了,因为其涡轮叶片能够承受将近1800度的高温。而美国这些发动机之所以能够承受如此高的温度主要是因为添加了“铼”。这种金属的熔点高达3186度,所以“铼”一直被老美视为发动机的“壮骨丸”,美国几乎所有的发动机都添加了“铼”。
对于咱们中国来说,虽然也在往发动机里面添加“铼”,但是中国的“铼”资源储备并不多,而且全世界的“铼”资源都非常少,更何况大部分都已经被美国提前掌控了。所以说中国很难将“铼”大量用于发动机,而“铌”就不同了,因为中国本身就拥有非常多的“铌”资源,全世界的“铌”资源加起来也是非常多,有几百万吨,比“铼”储量高了好几倍。所以中国可以大规模开采和使用“铌”。更何况“铌”的熔点高达2477度,性能不比“铼”差多少。
以前中国之所以不大量使用,主要就是因为技术难题无法大规模量产铌合金,但现在随着技术的攻克,中国以后就可以大量使用铌合金制造涡轮叶片,到时候涡扇-10、涡扇-15用上铌合金的涡轮叶片,那么性能指标都可以获得大幅增加。发动机卡脖子的难题自然也就是迎刃而解了。
02.中国有望率先造出第六代发动机
铌合金,除了可以应用于涡扇发动机以外,还有望助力中国率先全球造出第六代的航空发动机。比如斜震爆轰发动机、比如变循环发动机。
因为铌合金这种材料对于发动机来说,好处实在是太多了,尤其是相较于镍合金、钛合金来说。因为铌合金不仅可以承受非常高的温度,同时还可以承受更大的压强,此外还拥有更轻的质量,更小的体积。即使是与“铼”合金相比,铌合金也有着“性价比”更便宜的巨大优势。
所以说如果中国大量把铌合金用于斜震爆轰发动机、变循环发动机的研发生产,那么无疑就大幅缩短研制时间。要知道在发动机界可是有着“一代材料一代发动机”的定理真言,所以说一旦实现铌合金的大规模工业级生产,大批量使用,中国完全有能力率先拿出可以投入实际使用的斜震爆轰发动机、变循环发动机。
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