舉個例子。某年,殲六發動機連續斷軸,一度導致60%飛機停飛,嚴重影響空防。折騰兩年才搞明白,這個發動機山寨了相當部分毛子的設計,但有一處倒圓角半徑出了問題:

毛子設計是0.6mm-0.8mm,無奈我們的刀具材料不過關,圓角刀兩側磨損過快,于是加工時半徑少了0.2mm。就因為這0.2mm,導致應力急劇增加,渦輪軸斷裂,多次釀成機毀人亡事故。想想,一個發動機需要多少這樣的細節組成?

而整個軍工需要多少這樣的細節組成?現代軍工體系的龐雜超乎想象!從某種角度說,軍工其實是“陽謀”,比拼的就是人員和投入!這個嚴密而龐大的體系才是最高的技術門檻。
扯遠了。
正因為極端條件下的苛刻要求,美帝有些發動機,為了減少不必要的連接和縫隙,核心部件就從整個大鐵疙瘩里一點一點削出來,俗稱整體葉盤。

葉片和圓盤連在一起,不但更牢固,重量還能下降30%。我們心領神會,據說已經引進了最先進的整體葉盤制造技術。


這圖就開個玩笑,自家展會上的,只是試刀用的樣品。整體葉盤逐漸成為發動機主流,美帝計劃2020年戰斗機渦輪全采用整體葉盤,不過加工這玩意兒手藝不是一般的高明,通常需要五軸聯動機床。說到機床,哎……
順便說一說美俄思路的差異。毛子的數學功底是融到骨子里的,所以毛子經常靠線性計算搞定一切。蘇27的發動機就是用銷釘固定,毛子就是任性的把受力分布計算到極致,發動機硬是不散架!這功夫也是沒誰了!
雖然航空發動機極高溫極高壓,但工作時間畢竟短,還有一種場景是溫度壓力稍微低點,但工作時間非常長,由于溫度和時間具有一定的當量關系,這其實是一回事。對鋼的穩定性評價通常采用“高溫長時效試驗”,舉例來說:蒸汽輪機葉片鋼試驗時間通常要超過10000h,若把溫度提高到670度,試驗時間可以縮短到400h。
所以除了航空發動機,我們的大功率蒸汽輪機、燃氣輪機也是苦的一逼!鍵盤俠們可集中火力往這兒噴。

很多同學就不信邪了,為啥材料這么難?這還是怪人類科技太落后,什么都要靠試驗,只能通過一次一次試驗,才能找到最優方案。做材料和炒菜差不多,最后的成份都知道,豬肉蘿卜燉粉條,比例也數得出來。但其中的入鍋順序、火候、食材的預處理、種菜的肥料、養豬的飼料、用的什么鍋什么鏟,一概不知,所以我們看著一道道好菜,只能流口水。
學術點說,就是不同的原子按照特定的規律排列,我們能分析出材料的排列分布,但不知道怎么樣才能讓原子按這樣的規律去排列。
知道勞斯萊斯嗎?其實他們做汽車是閑著玩玩,最牛的技術是航空發動機,同水平的全球僅三家,還有2家是美國的通用和普惠(不是賣電腦那家)。有耐心的同學,可以看下這個紀錄片,從22分鐘開始介紹渦輪葉片的制造。
材料對技術的限制有多嚴重?僅以機床為例,機床是削金屬的工具,精密機械結構都是靠削出來的,機床對于工業,就像紙筆對于學生(只用電腦,不動紙筆的學生請走開)。高速加工時,主軸和軸承摩擦會產生熱變形,導致主軸軸線的抬升和傾斜,從而影響機床的加工精度。正因為這點加工精度的影響,外加刀具的磨損誤差,使得大量的國產設備,即便采用更精巧的設計,性能仍然落后一截。
以我們這幾年瘋狂的投入,幾乎沒有什么折騰不出來的。大學時聽老師說,F16的發動機圖紙,早早就有了;中科院可以掃描出最先進芯片上所有的設計細節;如此等等。唯獨材料,將龐大的技術積累,死死卡在瓶頸上!大部分所謂的核心技術,歸根結底,就是材料!
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