【簡介:】一、制造飛機發(fā)動機有什么難點?因為航空發(fā)動機上面體現(xiàn)出來的,都是人類工業(yè)文明的巔峰技術(shù),目前世界頂級的航空發(fā)動機,被譽為“人類工業(yè)文明皇冠上的明珠”不是沒有道理的,在這里
一、制造飛機發(fā)動機有什么難點?
因為航空發(fā)動機上面體現(xiàn)出來的,都是人類工業(yè)文明的巔峰技術(shù),目前世界頂級的航空發(fā)動機,被譽為“人類工業(yè)文明皇冠上的明珠”不是沒有道理的,在這里就和大家簡單從航空發(fā)動機的材料方面來說一下航發(fā)的制造難度,首先先問大家一個問題,你們知不知道航空發(fā)動機內(nèi)部工作環(huán)境最惡劣的是哪里么?是渦輪,為什么這么說?主要有兩點,一是渦輪需要承受很高的溫度,二是同時還需要承受極大的離心力,這個離心力有多大?十幾噸以上,因為航發(fā)在工作時,渦輪的轉(zhuǎn)速高達10000~20000轉(zhuǎn)/分鐘,所以在這種高速轉(zhuǎn)動下,每一片渦輪葉片需要承受非常大的離心力。下圖中的就是航發(fā)里面的渦輪葉片:▲沒有巴掌大的渦輪葉片
當航空發(fā)動機運轉(zhuǎn)時,像圖中這個還沒有一個巴掌大的渦輪葉片,就需要承受十幾噸以上的巨大離心力,以及上千攝氏度的高溫,而這種惡劣的工作環(huán)境所帶來的就是,每一片這種小小的渦輪葉片,都可以產(chǎn)生數(shù)百馬力的功率,或許大家對這個數(shù)據(jù)沒什么概念,我舉個例子吧,大家平時開的普通小轎車,其發(fā)動機功率大概在100~150馬力左右,而即使是那些使用2.5T或者3.0T發(fā)動機的轎跑、SUV等汽車,它們的發(fā)動機功率也不過300~400馬力。所以,對于航空發(fā)動機來說,里面還沒有一個巴掌大的渦輪葉片的輸出功率就已經(jīng)比大部分的汽車發(fā)動機要大了,至于整個航空發(fā)動機的功率,比如那些大型客機上面的航發(fā),它們的功率則是可以很輕松就達到數(shù)萬馬力,還是舉個例子,現(xiàn)階段推力最大的航發(fā)GE90系列航空發(fā)動機,功率就超過了10萬馬力。
▲GE90-115B發(fā)動機
而跟渦輪推力有密切相關(guān)的就是發(fā)動機的“熱效率”,所謂的熱效率,就是指在渦輪的尺寸大小保持不變的情況下,噴射在渦輪上的高壓燃氣溫度的越高,其產(chǎn)生的推力就越大,大概有這么一個規(guī)律,高壓燃氣的溫度每提高約55℃,渦輪的推力就可以提高10%。所以,想要提高航空發(fā)動機的推力,那么就需要盡可能的提高高壓燃氣的溫度,這樣一來,就導致現(xiàn)在的航空發(fā)動機里面的渦輪葉片需要承受的燃氣溫度高達1600℃(舉個例子,“陣風”上面的M88發(fā)動機的渦輪溫度約為1590℃),而在這種高溫、高壓、高振動的極端環(huán)境面前,用來制造渦輪葉片的材料要求是非常之高的,通常是使用錸、鈷和鉻的鎳基高溫合金,同時還需要通過單晶(SC)和定向凝固(DS)生產(chǎn)工藝來盡可能提高渦輪葉片在極端環(huán)境下的抗蠕變性能。
▲各種晶體結(jié)構(gòu)對比圖
接著再來簡單說一下什么是單晶體結(jié)構(gòu)材料,這種材料又有著怎樣的性能優(yōu)勢?首先,在自然條件下,合金的結(jié)構(gòu)是“小顆粒型”的,這種顆粒狀的東西就叫做“晶?!?,而在晶粒和晶粒之間又普遍存在著“界限”,這種界限就叫做“晶界”,如上圖中的普通等軸晶體和圓柱形晶體所示,注意看圓圈中放大的部分,就是“顆粒狀晶?!焙汀爸鶢罹Я!敝g的晶界。而這個晶界在高溫條件下又是非常脆弱的,所以高溫環(huán)境中金屬的抗疲勞性、抗蠕變性會變差,因此,想要提高金屬材料的整體性能,就需要消除這些脆弱的晶界,而前面說到晶界就是晶粒和晶粒之間的界限,所以只要使材料成為一個完整的“大塊晶?!?,即不存在顆粒狀晶粒的情況下,晶界也就不復存在了,這個完整的“大塊晶?!币簿褪巧蠄D中的單晶體結(jié)構(gòu)了,它是一個整體,內(nèi)部不存在晶界,所以,單晶體材料在高溫環(huán)境下有更好的抗疲勞性和抗蠕變性。▲帶熱障涂層(TBC)的渦輪葉片
除了通過單晶生產(chǎn)工藝(SC)來提高金屬材料在高溫環(huán)境下的抗蠕變性和抗疲勞性之外,還有一種提高渦輪葉片抗高溫性能的技術(shù)就是給它覆蓋一層熱障涂層(TBC),這個TBC工藝的目的就是加強金屬材料在高溫環(huán)境中的抗腐蝕性和抗氧化性,因為工作環(huán)境溫度越高,材料的抗腐蝕性和抗氧化性要求也就越嚴格。所以,從上世紀70年代開始,在航空發(fā)動機的渦輪葉片就開始使用這種熱障涂層(TBC)工藝了,最開始的隔熱涂層材料是鋁化物,到了后面80年代,效果更好更先進的陶瓷隔溫涂層開始面世。而這些熱障涂層可以屏蔽100~200攝氏度左右的燃氣溫度,所以加了這些熱障涂層的渦輪葉片,它們的承受高溫能力就上了一個臺階,在一些極端條件下,這種隔熱手段理論上可以把渦輪葉片的使用壽命提高一倍?!鴽_擊冷卻原理見圖
最后一點,其實想要提高渦輪葉片材料的耐高溫性能,僅僅有熱障涂層(TBC)以及單晶工藝(SC)也是不夠的,為什么?因為渦輪材料本身可以承受的極限溫度也就是1100℃左右,即使有了熱障涂層可以隔絕100~200℃左右的燃氣溫度,也不過是把渦輪葉片的極限承受溫度提高到1300℃這個級別,而前面已經(jīng)說了,現(xiàn)代的航空發(fā)動機渦輪溫度可以高達1600℃。所以,想要保證渦輪葉片能夠在1600℃甚至以上的極限高溫環(huán)境中正常工作,就必須還要有其他的輔助手段來提高其耐高溫性能,這些手段包括沖擊冷卻、氣流冷卻、氣膜冷卻等,不過大同小異的是,這些冷卻手段的共同點就是都得在渦輪葉片的內(nèi)部勾勒出復雜的氣動通道,通過空氣對流來帶走一部分熱量。這里簡單說一種冷卻方法,像沖擊冷卻,該冷卻手段通常用于渦輪熱負荷較高的區(qū)域,比如葉片的前端,通過高速氣流撞擊葉片內(nèi)表面,產(chǎn)生冷熱空氣對流,帶走一部分熱量,以此提高渦輪葉片的高溫承受能力,而且這種冷卻方式相對于與常規(guī)氣流冷卻手段來講,可以允許通過更多的熱量傳遞。
▲測試中的軍用F135-PW-100發(fā)動機
因此,正是因為航空發(fā)動機的研發(fā)和制造難度非常大,所以現(xiàn)在全世界范圍內(nèi)有資格在這個領(lǐng)域立足的國家也沒多少個,尤其是在對減重和綜合性能要求更高的軍用航空發(fā)動機領(lǐng)域,更是屈指可數(shù),因為軍用航發(fā)是一種小涵道比發(fā)動機,而民用客機上的則是大涵道比渦扇發(fā)動機,其推力主要來自渦輪帶動渦扇,所以,燃氣熱效率對渦輪葉片推力的影響沒有那么明顯,這么說吧,全世界能造大推力軍用航發(fā)的國家就4個,分別是美英俄中,為什么沒有法國?因為法國最新的M88發(fā)動機是中推,至于德日等國,不好意思,入不了門,日本汽車發(fā)動機是很厲害的,但是軍用發(fā)動機就算了,別說航空發(fā)動機了,坦克發(fā)動機日本都造不好,反正爬個坡都會爆缸。
二、芯片光刻機制造有多難?
光刻機號稱比研制原子彈還困難!全球只有3個國家能造,我國一直被西方國家牢牢“卡脖子”,至今都沒能突破尖端技術(shù)。
光刻機與核武器不同,研制難度在于精密,制造過程涉及諸多環(huán)節(jié)和零件,這些零件既有發(fā)射激光的,又有控制電壓的,每個環(huán)節(jié)需要配合得恰到好處,并且非常精準。任意一個環(huán)節(jié)出現(xiàn)差錯都會導致光刻機運行出現(xiàn)問題,生產(chǎn)出的芯片也不合格。比方說,光刻機在刻蝕硅晶片時,激光強度高于實際需求,就會導致刻蝕出來的比例有誤差,最終導致整個芯片報廢。
值得一提的是,目前世界上只有3個國家有能力制造出光刻機,其中能制造出高端光刻機的國家只有日本和荷蘭。日本的國土面積雖然不大,卻掌握有強大的科技實力和工業(yè)基礎(chǔ),第二次世界大戰(zhàn)前甚至超過了歐洲老牌工業(yè)強國。如今的日本,在精密儀器設(shè)計與制造領(lǐng)域有著十分高的造詣,全球很大部分高端醫(yī)療器械就是由日本制造。在光刻機領(lǐng)域,日本的研制歷程要遠早于其他國家。
荷蘭的阿斯麥公司是光刻機制造行業(yè)的領(lǐng)頭羊,很多發(fā)達國家都嚴重依賴荷蘭的光刻機,在光刻機領(lǐng)域有著絕對的話語權(quán)。除去日本和荷蘭之外,我國也掌握有研制光刻機的能力,只不過還無法研制出高端光刻機。如今,我國已經(jīng)突破了光刻機從0到1.5的跨越,成功擁有了屬于自己的光刻機。相信用不了多久,我國的光刻機水平就能達到世界領(lǐng)先水平。
三、波音飛機發(fā)動機誰制造?
波音公司的飛機由航空公司自己選裝發(fā)動機,可以選裝美國通用電氣、英國羅爾斯·羅伊斯、美國普拉特·惠特尼、法國斯奈克瑪?shù)劝l(fā)動機。
波音系列客機,是指美國波音飛機公司生產(chǎn)的“民用運輸機”。共有5個系列:(1)波音737系列,是雙發(fā)中短程150座級飛機,有100,200,300,400,500型。300型為標準型,坐位149個,400型為機身加長型,載客168人,500型為縮小型,載客132人。1996年后對737型進行重新設(shè)計,換裝了發(fā)動機和電子設(shè)備,生產(chǎn)出600,700,800,900型,坐位數(shù)分別為108,128,162,177(兩級座艙布局)。
航程為5500?6000km。該型飛機使用先進的電子設(shè)備及發(fā)動機,經(jīng)濟性、舒適性均好,各型累計交貨量在4000架以上,是世界上交付量最多的噴氣客機。(2)波音747系列,是400型座級的寬體大型4發(fā)遠程客機。(3)波音757,200座級雙發(fā)中遠程窄體客機;(4)波音767,雙發(fā)250座級寬體中遠程客機;(5)波音777,雙發(fā)遠程寬體300座級客機。[
四、有什么關(guān)于制造飛機發(fā)動機的小說?
可以看看《航空夢》。
1、《航空夢》更新到了第六百五十三章,主角和后世累死的航空專家記憶融合,開始在軍工企業(yè)做技術(shù)員,進專家組,后來辭職自己開公司,最開始是承接航空發(fā)動機零件加工業(yè)務(wù),后來就自己造零件,然后是整體發(fā)動機制造,到最后造出大飛機。
2、這本書的知識面還是不錯的,對發(fā)動機零件配件,數(shù)控機床,制作過程都描述的比較詳細,不過還沒完結(jié),我正在追。書中的主角并不是一帆風順的,不過磕磕碰碰的崛起才有意思嘛,那些出來就無敵的真的很蛋疼。
3、關(guān)于航空發(fā)動機的還有超級學習系統(tǒng),工業(yè)霸主,工業(yè)帝國,重生之工業(yè)強國,
重生之超級工業(yè)強國,工業(yè)為王這幾本,如果你嫌航空夢太啰嗦的話,可以看看這幾本,雖然并不完全發(fā)展航空技術(shù),但是也都是涉及有航空發(fā)動機制造,這些都是完本的。除了超級學習系統(tǒng),其他都是慢熱的,主角從弱到強慢慢的發(fā)展。
五、造大飛機到底有多難?
首先機體設(shè)計就難,小飛機是一回事兒,大飛機又是一回事兒了。簡單地,你自己可以試試看,拿張紙疊個紙飛機,飛一下;現(xiàn)在再疊一個比這個飛機大10倍的紙飛機,你試試看,還能飛么?從氣動外形到機體結(jié)構(gòu),全部都和小飛機不一樣。而掌握了大飛機制造技術(shù)的廠家是絕對不會和你分享任何這方面的數(shù)據(jù)的。
其次發(fā)動機難,這個就涉及的范圍更廣了,可以說涵蓋了一個國家的重工業(yè)精華,包括冶金、機械精加工、材料學等等方面。所以有些時候大飛機飛不起來,不該簡單地埋怨航空工作者,而是整個國家工業(yè)基礎(chǔ)的落后。
最后還有一個市場難,為什么談保護民族工業(yè),一輛汽車,中國辛辛苦苦研究了10年,別人小日本直接半年,兩者都造出來了車子,你說誰的會更貴呢?同樣的飛機也是如此,我們造大飛機,目標是波音和空客,他們有成熟的技術(shù)、完善的生產(chǎn)線,而我們從零開始,我們造出來的飛機最后是要算成本的。如果最后同樣的技術(shù)水平,我們比別人貴一倍,這就不是單靠愛國可以強迫大家購買
六、俄羅斯飛機發(fā)動機制造商有哪些?
俄羅斯 “土星”科研生產(chǎn)聯(lián)合體
俄羅斯 “土星”科研生產(chǎn)聯(lián)合體(NPO SATURN,簡稱土星公司)是俄羅斯飛機發(fā)動機制造的領(lǐng)先者。公司專門從事飛機發(fā)動機、動力裝置和氣泵單元體的設(shè)計和制造。
“土星”公司負責俄羅斯第五代軍用發(fā)動機的研發(fā)和生產(chǎn),與法國SNECMA公司合作研發(fā)和生產(chǎn)用于蘇霍伊“超級噴氣”100飛機的發(fā)動機SaM146.
負責第五代輕型戰(zhàn)斗機AL-55系列發(fā)動機的研發(fā),并且擔負蘇-27戰(zhàn)機和其改型戰(zhàn)機4++代發(fā)動機AL-31F的現(xiàn)代化。“土星”公司研發(fā)和生產(chǎn)了額定功率在2.5~325MW動力發(fā)生裝置的第四代和第五代燃氣輪機。
俄羅斯彼爾姆航空發(fā)動機集團公司(Perm Engine Compony)
俄羅斯彼爾姆航空發(fā)動機集團公司(Perm Engine Compony簡稱彼爾姆公司)主要生產(chǎn)飛機發(fā)動機、工業(yè)燃氣輪機、發(fā)電燃氣輪機、液體螺槳推進發(fā)動機、直升機減速箱和傳動器。員工總?cè)藬?shù)達22500人。
俄羅斯彼爾姆航空發(fā)動機集團公司的科學性和生產(chǎn)潛力使得公司位于俄羅斯航空發(fā)動機行業(yè)的前列。
俄羅斯彼爾姆航空發(fā)動機集團公司的歷史可追溯到1934年6月1日,當時第一臺標志著用于30-50年代戰(zhàn)斗機和民用飛機的空冷活塞系列發(fā)動機開端的M-25航空發(fā)動機組裝完成。從那時起俄羅斯彼爾姆航空發(fā)動機公司始終位于世界發(fā)動機制造業(yè)的前列。
俄羅斯彼爾姆航空發(fā)動機公司為俄羅斯和世界發(fā)動機制造業(yè)作出了突出貢獻:
1934-1954年研發(fā)了用于蘇聯(lián)戰(zhàn)斗機、運輸機和直升機的氣冷活塞發(fā)動機系列產(chǎn)品。
1954-1958年研發(fā) “米”系列直升機的變速箱。
1959年制造了世界第一臺自由渦輪的渦軸發(fā)動機D-25V。同年研發(fā)用于“宇宙”運載火箭的RD-214發(fā)動機系列。
1964年研發(fā)世界最可靠運載火箭“核子”的D-253發(fā)動機系列產(chǎn)品。
1965年同時代最完美和燃油效率最高的渦扇發(fā)動機D-30.
1972-1975年巴黎航展公認最好的發(fā)動機同時代最完美和燃油效率最高的渦扇發(fā)動機D-30KU.
1979年世界第一臺帶后加力、可變噴管和數(shù)字控制及監(jiān)控系統(tǒng)的渦扇發(fā)動機D-30F6(用于米格-31戰(zhàn)斗機)。
1982年用于世界最大載重能力米-26直升機的VR-26變速箱系列產(chǎn)品。
1978年用于“質(zhì)子”運載火箭的RD-275發(fā)動機系列產(chǎn)品。
1992年俄羅斯第一臺第四代高效低噪渦扇發(fā)動機PS-90A。
1994年唯一的高海拔渦扇發(fā)動機(用于M-55“地球物理”高空戰(zhàn)略偵察)。
1994-2004年研發(fā)了7種在市場上保持領(lǐng)先地位的燃氣渦輪發(fā)動機。
在俄羅斯和獨聯(lián)體其他國家大約60%的旅客和貨物是由裝有彼爾姆動力裝置的飛機和直升機運載的,迄今世界上有12500臺裝有彼爾姆變速箱的直升機在成功運行。
七、中國如何制造先進的飛機發(fā)動機?
中國制造先進的發(fā)動機要解決航空發(fā)動機設(shè)計問題。
設(shè)計能力才是解決航空發(fā)動機性能的關(guān)鍵,影響發(fā)動機整體性能也涉及很多方面,如設(shè)計軟件、裝配工藝、航空合金材料等等都非常重要。
先說說我國航空發(fā)動機的設(shè)計能力吧,我國航空業(yè)六七十年代,起步晚、底子薄,很多源于借鑒西方航空強國的經(jīng)驗,盡管這塊能最快制造出原型發(fā)動機,但實際上并不利于發(fā)動機技術(shù)的積累。發(fā)動機零部件是“高精尖”零部件,我國在設(shè)計時沒有數(shù)據(jù)庫參考,就沒有精度,設(shè)計出來的零部件就容易出問題。數(shù)據(jù)庫就是反復設(shè)計與實際測試,才能得出最精確的數(shù)據(jù)。而這恰恰是我國航空發(fā)動機缺少的。這也反應出我國在航空發(fā)動機設(shè)計能力上還是“短板”。
另外,裝配工藝其實也是設(shè)計問題。巧妙的裝配工藝就能發(fā)揮巨大的作用,而工藝也是設(shè)計經(jīng)驗累積的結(jié)果。
高端機床被稱為“工業(yè)之母”,對于高精度零部件往往需要高端機床或高端鍛造設(shè)備,我國在高端機床也是比較欠缺的。
最后,在航空合金材料上,其實我國也能造出來,但和國外最大的區(qū)別就是成本問題,這就涉及到制造合金材料的良品率,我們在制造特殊合金材料合格率較低,也導致我國需要花費巨額的資本投入研發(fā)。
八、以色列能獨立制造飛機發(fā)動機嗎?
飛機發(fā)動機是現(xiàn)代工業(yè)大機器生產(chǎn)的皇冠,號稱“工業(yè)之花”。一臺飛機發(fā)動機需要數(shù)萬個零件,需要“風洞”吹風來不斷改善其性能。以色列的科技發(fā)達,科技發(fā)明位列世界前茅,但也沒有能力制造飛機發(fā)動機。這個世界上能夠制造飛機發(fā)動機的僅僅是聯(lián)合國安理會五大常任理事國中美俄英法。著名的品牌有美國的F135和F119渦扇發(fā)動機、俄國的AL41渦扇發(fā)動機、中國的WS—15渦扇發(fā)動機、英國的EJ200渦扇發(fā)動機、法國的MD88渦扇發(fā)動機。
九、飛機發(fā)動機制造廠商?
通用電氣公司
大家最先想到的可能是人類十大發(fā)明家之一的愛迪生,而這個組建于1892年的跨國公司,可為世界多個國家和地區(qū)的客戶提供世界領(lǐng)先的服務(wù)和技術(shù),業(yè)務(wù)領(lǐng)域覆蓋了金融服務(wù)、飛機發(fā)動機、發(fā)電設(shè)備、醫(yī)療造影等多個領(lǐng)域。最早推出的CF6和CFM56系列民航用發(fā)動機使得企業(yè)成功在該領(lǐng)域奠定地位,除此之外,還有CF34、GE90等系列發(fā)動機,其中GE90還被成為世界上最強勁的民用噴氣發(fā)動機。
十、飛機發(fā)動機制造商排名?
第一名 通用電氣航空
(GE Aviation)是美國通用電氣旗下的子公司之一。
第二名 普拉特.惠特尼集團公司
(Pratt & Whitney Group)是世界上最著名的航空發(fā)動機供應商之一,對波音、空中客車的供貨量一直很高。
第三名 羅爾斯·羅伊斯
(Rolls-Royce Plc)是英國著名的發(fā)動機公司
第四名 國際發(fā)動機公司
cfm國際發(fā)動機公司,是由美國通用電氣公司和法國SNECMA持股各半 于1974年聯(lián)合組成的合資公司