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二战前飞机还大量使用木头制造,但打完仗进入喷气时代,木头显然无法满足航空需求,飞机已经广泛采用金属铝合金外壳。如今机体材料中,金属合金比例又在大幅缩小,复合材料所占比例大幅上升。但国内开发复合材料时间较短,大部分国产飞机上还难觅复合材料的踪影,这方面外国人贬低我们有几十年的技术课要补。好在国内对此已有所察觉,这几年大力支持新型复合材料技术引进,并提供政策和资金支持该类企业扩大生产规模。杨星去年从台塑能搞到碳纤维技术,迅速投产复合材料生产线,背后离不开政府的支持。

而在航空业心脏的发动机上,高温材料更是一国制造水平的集中体现。随着发动机推力不断加大,效率不断上升,必须提高出口温度。现代航空涡扇发动机热效率已达到42以上,是最高效、最清洁的动力设备,然而要实现这样的热效率,发动机最高温度需要达到1500c以上,普通材料到了这个温度,必然化为一团气体,即使是钢铁也变得比面条还软,科学家们一直希望找到一种特别耐高温的材料,最成熟的就是高温合金。

高温合金是一种能够在600c以上及一定应力条件下长期工作的金属材料,具有优异的高温强度,优秀的抗氧化和抗热腐蚀性,良好的抗疲劳、断裂韧性等综合性能,已成为军民用航空发动机和燃气涡轮发动机热端部件不可替代的关键材料。

国内航空发动机一直被广泛诟病的“心脏病”问题,其实说穿了也就是差在材料上,二战后美英等国凭借深厚技术实力,逐渐淘汰了传统发动机上的铁、铝等金属,开发了以铁、镍、钴为基的高温合金,因为高温合金的合金化程度较高,又被称为“超合金”,目前已广泛应用在航空、航天、石油、化工、舰船等领域。其中镍基高温合金在整个高温合金领域占有特殊重要的地位,被广泛用来制造航空喷气发动机、各种工业燃气轮机最热端部件。

航空发动机的技术进步与高温合金的发展密切相关,高涡轮工作温度是当代先进航空发动机的最显著标志,提高涡轮工作温度是增加推力、提高发动机推重比的重要手段,而影响发动机涡轮前温度的首要因素就是涡轮叶片和涡轮盘的耐温水平。

目前在先进的发动机上,镍合金已占总重量一半,不仅涡轮叶片及燃烧室,而且涡轮盘甚至后几级压气机叶片也开始使用镍合金,并且发达国家还开始采用镍基单晶高温合金,可以说每一代高温合金的诞生,就标志着新一代航空发动机的出现,航空界有句名言,“一代高温合金,一代新发动机。”

如今美国第四代高温合金已经问世,第二代高温合金更是广泛运用于f-22战机使用的f119发动机上,而国内第二代高温合金才刚刚通过验收,太行发动机上用了部分,但可靠性和使用寿命和国外同类产品相比还又不小的差距。

第七百五十七章 高温合金

听完杨星背教科书一样讲完航空材料的好处,柯有利和范伟他们虽然没有杨星前世“百度娘”一样的外挂,但对于杨星想以航空材料为突破口,打造航空工业园主打产品的意思算是明白了大概。现代航空工业中,零部件众多,但千变万化都离不开最基础的材料。就像石化工业无法离开原油、钢铁工业无法离开铁矿石一样。

并且杨星也不是光放嘴炮而已,他还拿出了具体措施。他介绍目前国内掌握航空材料研究核心技术的是中航工业公司下属的航空材料研究院,这所研究院是国内公认研究机体复合材料和发动机高温合金研究的领头羊。只是国内研究机构的通病就是理论先进,但产业转化能力十分薄弱,许多可以追赶世界先进水平的技术在获奖之后因为无法及时获得企业青睐,白白躺在档案柜里睡大觉。

杨星举了个例子,航空发动机制造的高温合金包含了许多技术门类,除了他谈到的镍基合金制造外,还有一种粉末高温合金制造技术也是各国争相研发的明珠。粉末高温合金是指用粉末冶金工艺制备的高温合金,是制造先进航空发动机核心部件涡轮盘中不可或缺的关键材料,在各国正在研发的三四代先进战斗机发动机上已得到广泛应用,国际上认为第四代隐型战斗机要想满足超级机动性能和超音速巡航能力,推重比达10以上航空发动机必不可少,该发动机的涡轮盘首选材料就需要粉末高温合金技术。

早在上世纪80年代,中航工业航材院就研制成功了第一代粉末高温合金和镍基单晶高温合金,随后又研发出了第二代和第三代产品,质量达到了国际同类合金的a级标准,极大缩小了和国外技术的差距。类似的情况还出现在机体复合材料中运用最广的碳纤维研发上,中航工业航材院都有不俗的建树。

但就是这样,我们尽管已突破了一些关键技术难关,但由于整体制造水平的低下,反而使得这些技术迟迟不能投入实用。在航空工业中首先追求的是可靠性和稳定性,毕竟这是承载着众多活人在空中飞行,不能出一点瑕疵,结果这些技术困在实验室里无法大规模推广,产业规模小反过来又造成国产先进航材性能同国外产品相比不稳定,造价更高,竞争力更弱。

杨星就是看准了这一点,想要在先进技术和企业之间搭一座桥,九都航空工业园的意义非凡。在来九都前,他已经让星斗研究院和星辰制造的研究人员前往中航航材院这样的研究单位取经挖宝,并且向中央打申请成立专项基金扶持航空高技术的产业化。杨星提出宁可花上十年功夫,赔上100亿美元,也要把国产航空发动机和国外同类产品的差距缩小到几年水平,他相信以中国人的聪明才智,没理由做不到!

柯有利听到这里都不禁为杨星这种不惜一切代价提升国家整体制造能力的决心折服,也有些想不通,以现在杨星的身家,马上退隐江湖也能保证几辈子都花不完了,为什么他总有一种紧迫感,想要中国短时间内赶上发达国家呢?

范伟多少知道一点,他和杨星曾在北京有过一次长谈,问起过同样问题,杨星只回答了两句话,“国家兴亡,匹夫有责;”“能力越大,责任越大。”只有杨星私下明白,随着他的重生日期不断接近,他拥有的优势正不断减少,这一世他可以说个人目标已经超额完成,但内心一直重复响着这两句话。