【簡(jiǎn)介：】梁老師說(shuō)事，為您回答這個(gè)問(wèn)題。
為什么？咱別的不說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)上有很多航空發(fā)動(dòng)機(jī)的圖片，您先自己瞅瞅。
好家伙一個(gè)大鐵桶，中間一個(gè)葉片狀的風(fēng)扇，四周?chē)苊苈槁榕乐炊碱^皮發(fā)麻的各
梁老師說(shuō)事，為您回答這個(gè)問(wèn)題。
為什么？咱別的不說(shuō)，網(wǎng)絡(luò)上有很多航空發(fā)動(dòng)機(jī)的圖片，您先自己瞅瞅。
好家伙一個(gè)大鐵桶，中間一個(gè)葉片狀的風(fēng)扇，四周?chē)苊苈槁榕乐炊碱^皮發(fā)麻的各種線路和管子。
別的不說(shuō)，就這外形，就已經(jīng)告訴您，這玩意他就不是一般人能搞定的，設(shè)計(jì)圖紙估計(jì)就得論噸算。
可是小編可以明確的告訴您，航空發(fā)動(dòng)機(jī)其實(shí)最難壓根就不是什么設(shè)計(jì)，最難的是材料問(wèn)題。
說(shuō)個(gè)事您就明白了。
弗蘭克·惠特爾估計(jì)這個(gè)名字，很多小伙伴就沒(méi)有聽(tīng)過(guò)，但搞航空發(fā)動(dòng)機(jī)的人，就沒(méi)有一個(gè)不知道的。
這位老先生，是英國(guó)人，是他最早提出噴氣式飛機(jī)的發(fā)明人。
老先生打小就喜歡飛機(jī)，尤其是在第一次世界大戰(zhàn)的時(shí)候，他親眼看到了，飛機(jī)在空中進(jìn)行近戰(zhàn)格斗的場(chǎng)景，打這里起他就對(duì)飛機(jī)產(chǎn)生了濃厚的興趣。
您都不知道，老先生十六歲的時(shí)候，就考入了英國(guó)皇家空軍見(jiàn)習(xí)學(xué)校，畢業(yè)之后就進(jìn)入到了克蘭威爾的皇家空軍學(xué)院學(xué)習(xí)。
在這里學(xué)習(xí)的時(shí)候，他就發(fā)現(xiàn)當(dāng)時(shí)的活塞發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)發(fā)展到了巔峰，他已經(jīng)不適應(yīng)飛機(jī)高速的發(fā)展需求。
所以他從這個(gè)學(xué)院畢業(yè)的時(shí)候，寫(xiě)的畢業(yè)論文就是有關(guān)渦輪噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)的工作原理。
這套原理到現(xiàn)在都沒(méi)有變，先是吸進(jìn)去一口空氣，這口空氣經(jīng)過(guò)一個(gè)雙面離心壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，往單管燃燒室內(nèi)噴油燃燒，燃燒后的高壓燃?xì)怛?qū)動(dòng)渦輪帶動(dòng)壓氣機(jī)，接著這些東西就從尾噴管?chē)姵觥?/p>
您就看哇，飛機(jī)的屁股不是藍(lán)汪汪他就是紅丟丟的，這個(gè)時(shí)候飛機(jī)就可以獲得一個(gè)很大強(qiáng)度的推力。
還還不算，這位老先生還經(jīng)過(guò)一系列的推算，推導(dǎo)出了發(fā)動(dòng)機(jī)熱力學(xué)的基本方程式，隨后他還提出，飛機(jī)可以讓他的巡航高度拔高到三萬(wàn)五千米。
三萬(wàn)五千米啊，這膽絕對(duì)夠肥的，您要知道上個(gè)世紀(jì)五六十年代，美國(guó)人給小彎彎開(kāi)著他們的U—2高空偵察機(jī)，最高才飛兩萬(wàn)兩千兩百五十米的高度。
這可是五六十年代，而老先生提出的理論是在二十年代末期，您說(shuō)說(shuō)。
就這U—2高空偵察機(jī)有一段時(shí)間，讓小彎彎肆無(wú)忌憚的跑到咱這里窺視。
沒(méi)法子，就這個(gè)高度，是我們的飛機(jī)無(wú)法企及的高度，當(dāng)然最后被我們用智慧加導(dǎo)彈給揍了下來(lái)。
這說(shuō)的有點(diǎn)遠(yuǎn)了，咱接著說(shuō)。老先生提出噴氣式飛機(jī)可以拔高到三萬(wàn)五千米，當(dāng)時(shí)他的年齡才二十三歲。
說(shuō)道這里，估計(jì)很多小伙伴懷疑：“噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)不是德國(guó)人搞出來(lái)的嗎？好像沒(méi)有英國(guó)人什么事？”
小編說(shuō)的問(wèn)題就在這里，當(dāng)時(shí)老先生提出這個(gè)概念之后，四處奔波，很多廠商壓根就不看好老先生的東西和設(shè)計(jì)方案。
最后只落了一個(gè)申請(qǐng)專(zhuān)利的地步，就戛然而止了。
當(dāng)然了這里頭有老先生設(shè)計(jì)超前的原因，再有一個(gè)就是在當(dāng)時(shí)材料不好找的原因。
別的不說(shuō)，1937年四月十三號(hào)的時(shí)候，他在朋友的資助下，造出了第一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)。
但這第一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)因?yàn)椴牧系膯?wèn)題，工作一直不穩(wěn)定，尖嘯的聲音大就不說(shuō)了，還有解體的危險(xiǎn)，最后所有的合作者都離開(kāi)了。
后來(lái)老先生一直憋著勁在1938年的四月份，做出了第二臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)，但很可惜的是，僅僅穩(wěn)定工作了兩個(gè)小時(shí)，這臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)在燃燒中就解體了。
為什么會(huì)這樣呢？還是材料問(wèn)題。
到了1939年二戰(zhàn)爆發(fā)了，英國(guó)開(kāi)始支持老先生的研究。支持是支持落到實(shí)處之后，老先生的發(fā)動(dòng)機(jī)在1940年七月份可以穩(wěn)定工作了。
到了1941年的時(shí)候，英國(guó)的第一架?chē)姎馐斤w機(jī)可以試飛了，當(dāng)時(shí)還拉著丘吉爾進(jìn)行了演示。
但讓您絕對(duì)沒(méi)有想到的是，在演示的時(shí)候，老先生作為發(fā)明人，居然沒(méi)有被列入邀請(qǐng)之列。
所以這個(gè)大力支持，僅僅是停留在表面而已。
直到1945年的八月份，德國(guó)人把他們的Me262噴氣式戰(zhàn)斗機(jī)率先投入到戰(zhàn)場(chǎng)上使用。
英國(guó)人伸著脖子，驚訝的張大了嘴巴，瞪著一雙圓溜溜的眼睛，一副不可思議的模樣：“啊！這！??！這這……原來(lái)是真的，這東西可以飛的這么快，太牛了！”
“好像，我們也有這東西，真不好意思！”
“那……我們大力支持好了，趕緊的讓他做出來(lái)！”
“其實(shí)我們已經(jīng)大力支持了！”
“那還等什么？這次要更大力的支持！快去！別在耽擱了！”
于是老先生十分痛心的捂著心口，在之前很長(zhǎng)一段時(shí)間里頭，他手里一直攥著最先進(jìn)的技術(shù)，結(jié)果德國(guó)的飛機(jī)最先飛到了天上，而且是一飛沖天，驚掉了所有人的下巴。
到了1948年，英國(guó)政府這才公開(kāi)承認(rèn)了老先生的貢獻(xiàn)，并封了爵士，晉升為準(zhǔn)將。
當(dāng)然這些不是重點(diǎn)，重點(diǎn)在于研發(fā)發(fā)動(dòng)機(jī)的過(guò)程中，老先生一直為材料問(wèn)題苦惱。
那么問(wèn)題來(lái)了，材料咋就卡住了航空發(fā)動(dòng)機(jī)呢？
您自己想想，發(fā)動(dòng)機(jī)噴的是火苗子，那溫度可不是一般的高，啥材料能抗的住，在這種高溫高壓下工作？普通材料，時(shí)間一長(zhǎng)，全得給你融化了。
別的不說(shuō)，就德國(guó)人造的那種噴氣式飛機(jī)，他的發(fā)動(dòng)機(jī)也只能使用五十個(gè)小時(shí)，這就得拆下來(lái)進(jìn)行大修。
五十個(gè)小時(shí)能干啥？也就打個(gè)七八場(chǎng)戰(zhàn)斗吧，這要是不收手回頭就要發(fā)生空中停車(chē)的事故。
您怕不怕？
而到了二戰(zhàn)末期的時(shí)候，德國(guó)人已經(jīng)沒(méi)法生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)的鋼鐵材料，以至于這種發(fā)動(dòng)機(jī)的工作壽命，已經(jīng)下跌到了十個(gè)小時(shí)到二十個(gè)小時(shí)的時(shí)間。
就這點(diǎn)時(shí)間，打上個(gè)三次戰(zhàn)斗，發(fā)動(dòng)機(jī)就得歇菜了。
所以困擾航空發(fā)動(dòng)機(jī)的，并不是什么原理和設(shè)計(jì)，任何大膽的設(shè)計(jì)都能設(shè)計(jì)出來(lái)，最麻煩的是，你的設(shè)計(jì)有什么材料能扛得住才成。
如今的發(fā)動(dòng)機(jī)，也就抗個(gè)五百到一千個(gè)小時(shí)。
說(shuō)道這里，問(wèn)題就來(lái)了。這些發(fā)動(dòng)機(jī)到了使用壽命，也沒(méi)見(jiàn)他們有融化的極限，咋就不能使用了呢？
要想了解這事，咱就得從微觀來(lái)了解了。
首先我們都是九年義務(wù)教育走出來(lái)的戰(zhàn)友，都明白任何物體都是由分子或者原子構(gòu)成的。
就拿一塊鋼鐵來(lái)說(shuō)，幾個(gè)鐵原子你塞進(jìn)去一個(gè)碳原子，這就叫鋼。如果塞的過(guò)渡，這叫生鐵，如果塞的少了這叫純鐵。
而我們用的只能是鋼，不能是別的東西，純鐵啦，生鐵拉就不能用。
好了，有了這個(gè)知識(shí)墊底，下邊就好解釋了。
當(dāng)然，在解釋之前，還得普及一個(gè)小知識(shí)，分子和原子是運(yùn)動(dòng)的，而且是無(wú)時(shí)無(wú)刻都在運(yùn)動(dòng)的，那么這種運(yùn)動(dòng)隨著溫度升高他運(yùn)動(dòng)的越激烈。
好吧，發(fā)動(dòng)機(jī)在噴火的時(shí)候，必然會(huì)出現(xiàn)這么一個(gè)現(xiàn)象。
一噴火，溫度急劇上升，包裹火苗子的鐵殼子，溫度隨之上升。
“熱??！太熱了！”于是鋼鐵內(nèi)的原子開(kāi)始活躍起來(lái)，劇烈的運(yùn)動(dòng)起來(lái)。
那么這個(gè)時(shí)候，您拿著放大鏡瞅上一瞅，就會(huì)發(fā)現(xiàn)，原來(lái)幾個(gè)鐵原子加一個(gè)碳原子的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了不穩(wěn)地，有些地方多了幾個(gè)碳原子，有些地方少了碳原子。
啊！難題出現(xiàn)了，一塊叫做鋼鐵的東西，在局部，有些地方成了純鐵，有些地方成了生鐵。
這是鋼鐵嗎？您告訴小編是不是這樣的？
好吧，這還不是最麻煩的地方，最麻煩的地方，因?yàn)檫@種運(yùn)動(dòng)，有些地方他沒(méi)有分子了，出現(xiàn)了空洞。
別以為不可能，當(dāng)然這種空洞您是拿肉眼看不出來(lái)的，而在宏觀上卻有了變化，這件發(fā)動(dòng)機(jī)的外殼他變長(zhǎng)了。
就問(wèn)您怕不怕？
而這一現(xiàn)象就被叫做融變，那么這種事情他是不可逆的，一旦發(fā)生了，就沒(méi)法逆轉(zhuǎn)，所以發(fā)動(dòng)機(jī)離報(bào)廢也就不遠(yuǎn)了。
這也是為什么？二戰(zhàn)德國(guó)造出來(lái)的噴氣式發(fā)動(dòng)機(jī)，最好的也只有五十個(gè)小時(shí)的使用時(shí)間，到了他們?cè)觳怀龈觾?yōu)質(zhì)的鋼鐵，他們只能造出使用時(shí)間為十個(gè)小時(shí)到二十個(gè)小時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)了。
當(dāng)然如今也開(kāi)始解決這個(gè)問(wèn)題。
材料軍工們，把這些個(gè)原子啦分子啦，給拉伸到一個(gè)放大的級(jí)別，變成了一個(gè)個(gè)的單晶體，單晶體比原子和分子抗熱，至少他會(huì)待在原來(lái)的位置上。
于是單晶體不斷疊加，在宏觀上我們就看到了發(fā)動(dòng)機(jī)的各種材料。
這也讓我們的材料可以抗五百多個(gè)小時(shí)，甚至達(dá)到一千個(gè)小時(shí)。
但問(wèn)題是，晶體和晶體之間也是有縫隙，剛出來(lái)的材料，縫隙和縫隙之間可以說(shuō)是天衣無(wú)縫的，但隨著使用的溫度不斷的摧殘下，晶體和晶體之間也會(huì)出現(xiàn)加大加寬的裂縫，以至于出現(xiàn)空洞，當(dāng)然這種空洞我們?nèi)庋凼强床灰?jiàn)的。
到目前為止這種單晶體的微觀結(jié)構(gòu)在溫度摧殘下的變化，還是沒(méi)法抑制的。
當(dāng)然了，這種融變也會(huì)讓發(fā)動(dòng)機(jī)的外殼變長(zhǎng)。
不管怎么說(shuō)吧，如今從原子結(jié)構(gòu)被拉到了晶體結(jié)構(gòu)，讓材料抗高溫有了質(zhì)的飛躍，還是值得慶幸的。
展望未來(lái)，很多科學(xué)家，想要把這種晶體結(jié)構(gòu)，在發(fā)展壯大，變成一塊材料就是一個(gè)單晶體結(jié)構(gòu)。
那么在這種情況之下，溫度在怎么摧殘，因?yàn)槭且粋€(gè)晶體，就不會(huì)出現(xiàn)滑動(dòng)，裂縫也就談不上了。
好吧，發(fā)動(dòng)機(jī)的材料成為了一塊單晶體，想象都可怕，也就是科學(xué)家們敢想一下，至于我們能不能看得到，見(jiàn)鬼了，這東西完全不可預(yù)知的。
這說(shuō)的有點(diǎn)遠(yuǎn)了，咱接著往下說(shuō)。
而如今的航天發(fā)動(dòng)機(jī)，能抗的住上千度的高溫，他們采用了鈦合金，當(dāng)然了鈦合金有很多種的，想要找到一種合適的配比材料，您得投入多少精力？
反過(guò)來(lái)說(shuō)說(shuō)我們的發(fā)動(dòng)機(jī)，這么些年來(lái)，您以為航空發(fā)動(dòng)機(jī)困擾我們的是設(shè)計(jì)嗎？這個(gè)世界有啥設(shè)計(jì)能難倒我們中國(guó)人的？
難倒我們的是材料，這東西不是說(shuō)一下子就能搞出來(lái)的，而是經(jīng)過(guò)了幾年，幾十年，甚至是上百年的經(jīng)驗(yàn)積累出現(xiàn)的成果。
所以材料這東西，他不是發(fā)明出來(lái)的，他是經(jīng)過(guò)了時(shí)間的摸索，經(jīng)過(guò)了數(shù)以萬(wàn)計(jì)的各種材料不同配比調(diào)制出來(lái)的東西。
這些個(gè)東西，就算是相同的原料，重量不一樣調(diào)制出來(lái)的材料，他的性質(zhì)都是千差萬(wàn)別，就算是原料相同，重量也一樣，各個(gè)環(huán)節(jié)的溫度不一樣，調(diào)制出來(lái)的材料，他的特性也是天差地別的。
所以材料這東西，不是一朝一夕就可以弄出來(lái)的。
當(dāng)然了，我們也沒(méi)有必要?dú)怵H，您要知道我們國(guó)家1949年建國(guó)，到現(xiàn)在才多少年，之前的時(shí)間當(dāng)中，我們那有材料這個(gè)積累呢？現(xiàn)如今咋樣了？
雖然發(fā)動(dòng)機(jī)不如人家，那又咋樣呢？也不看看我們才走了幾年，一開(kāi)始我們還沒(méi)有發(fā)動(dòng)機(jī)呢？所以這種差距隨著時(shí)間的推移，我們會(huì)彌補(bǔ)上來(lái)的。
時(shí)間在我們這里，而不是他們哪里，要有信心的。
咋說(shuō)呢？如果材料問(wèn)題解決了，您還得面臨另外一個(gè)問(wèn)題。
啥問(wèn)題呢？用什么樣的工具可以對(duì)這塊材料進(jìn)行切割，最終切出符合我們要求的形狀？
怕了吧，您造出了非常堅(jiān)硬，還抗高溫抗腐蝕的材料，心情非常高興，那么問(wèn)題來(lái)了，您要用一個(gè)比他更加堅(jiān)硬的工具把這貨給切開(kāi)。
這就是為什么，在工具切削領(lǐng)域中，有一個(gè)名稱(chēng)叫“難加工材料”。
您聽(tīng)聽(tīng)這名字，科學(xué)家都這么說(shuō)，就知道對(duì)于材料的切削也是一個(gè)大的領(lǐng)域。
其實(shí)每年對(duì)于材料切削的工具，他的論文沒(méi)有一百也有八十。
切削工具咱就不說(shuō)了，還有航空發(fā)動(dòng)機(jī)這玩意屬于高精密的東西。
說(shuō)個(gè)數(shù)據(jù)您就明白了，目前航空發(fā)動(dòng)機(jī)使用的葉片，他的單邊余量要控制在0.05到0.1毫米，而鑄造這種葉片的合格率也只有75％，怕不怕吧？
這還不是最難的，就這種葉片他不是說(shuō)造出來(lái)，而是您想象不到用生長(zhǎng)的方法給長(zhǎng)出來(lái)的。
沒(méi)相到吧，而這種單晶葉片可不是什么生物，而是實(shí)實(shí)在在的金屬——鎳鎢合金。
這種長(zhǎng)出來(lái)的合金材料比同等質(zhì)量的黃金都要珍貴。
所以航空發(fā)動(dòng)機(jī)最要命的地方，不是什么設(shè)計(jì)圖紙，而是材料，您有多高的材料，您就能在這么高的材料上發(fā)揮你的想象設(shè)計(jì)你的圖紙。
那么今天就到這了，喜歡小編寫(xiě)的，您點(diǎn)個(gè)贊，再加個(gè)關(guān)注，方便以后常來(lái)坐坐。
我們要知道航空發(fā)動(dòng)機(jī)不僅僅是是設(shè)計(jì)、制造出來(lái)的，更是試驗(yàn)出來(lái)的，燒錢(qián)燒出來(lái)的。根據(jù)統(tǒng)計(jì)，過(guò)去50年美國(guó)投入航空發(fā)動(dòng)機(jī)預(yù)研經(jīng)費(fèi)就超過(guò)1000億美元。美國(guó)F-22的F119發(fā)動(dòng)機(jī)，從最初的部件研究到具備完全作戰(zhàn)能力歷經(jīng)32年，其中僅驗(yàn)證機(jī)研制和原型機(jī)研制共投入31億美元。
可以這樣說(shuō)，如果沒(méi)有大筆資金的持續(xù)投入，憑什么想造出先進(jìn)可靠的航空發(fā)動(dòng)機(jī)。而且航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制，必須要借助大量的經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)。要明白由于航空裝備的特殊性，這些數(shù)據(jù)只能靠自己試驗(yàn)獲得。做試驗(yàn)要購(gòu)買(mǎi)原材料、加工試驗(yàn)件，研制試驗(yàn)設(shè)備，研究試驗(yàn)技術(shù)，試驗(yàn)過(guò)程本身也要消耗大量物資和能源。零件試驗(yàn)、部件試驗(yàn)、系統(tǒng)試驗(yàn)、核心機(jī)試驗(yàn)、整機(jī)試驗(yàn)等等，一級(jí)一級(jí)往上做，一項(xiàng)不能少。
舉個(gè)例子來(lái)說(shuō)，單是整機(jī)試驗(yàn)就要做幾千小時(shí)，甚至上萬(wàn)小時(shí)，可以說(shuō)是真的在“燒”發(fā)動(dòng)機(jī)。有人會(huì)問(wèn)，難道不能少“燒”一陣子嗎？答案就是不能，比如疲勞壽命這指標(biāo)，試驗(yàn)累積不到一定時(shí)數(shù)，就無(wú)法知道達(dá)不達(dá)標(biāo)。當(dāng)然這還只是航發(fā)中的一小點(diǎn)，類(lèi)似這樣的還有很多很多。
