高技术的差距.doc

目前, 中国国防工业有哪些领域是最关键而又与发达国家差距较大的, 是必须得集中精力突破的,如果突破不了,我们就会受制于人的? 本次沙龙,宋宜昌先生选了几个重要领域并谈了看法。定向凝固高温合金宋: 中国如果要发展大飞机, 发展更高性能的军机, 必须要有大推力涡扇发动机。发动机里最关键的是涡轮和压气机。无论是商用的高涵道比涡扇发动机, 还是军用的小涵道比涡扇发动机,都需要核心机,而且需要最好的发动机叶片。叶片分涡轮叶片和压气机叶片。涡轮叶片一般要在 1500 ℃和接近 15000 转/ 分这种极大离心力的恶劣工况下运转, 在这种条件下工作成千上万个小时, 要求极高。涡轮叶片工作温度高, 负荷大, 应力复杂, 要求材料具有很强的热强性、抗冲击性、抗疲劳性、耐腐蚀能力及损伤容限特征。它的工作温度已经超过钢铁承受的温度, 只能用高温合金。但高温合金在这么高的温度和这么大的离心力下要产生蠕动, 一蠕动, 叶片就要变形, 很容易失效。在这种恶劣工况下, 过去我们用的是多晶体合金。它的特点是: 你把合金一弄断, 看它的断面有很多闪亮的晶点。这种晶格结构有缺陷的地方首先会断裂。而单晶体合金就避免了多晶体合金的缺陷,它是均匀的整体,没有缺陷。如采用定向凝固制造成定向单晶合金,就消除了晶界,可将使用温度提高一个台阶,约为 30℃,从而使涡轮进口温度提高 30℃-60 ℃左右。它的整体辐射非常均匀,具有更高的疲劳寿命。多晶体合金容易疲劳, 在高温下容易沿着晶界产生裂纹, 而单晶把这个条件提高了 1~ 2 个数量级。在压气机叶片上,有很大的气动弹性,没有优秀的压气机叶片,承受不了气动弹性引起的疲劳和裂纹。目前中国和国外这方面差距非常大, 中国还没有民用涡扇发动机, 都谈不上与国外的比较。军用的有, 原来是涡轮喷气, 现在是涡轮风扇, 但用不到一千小时就要大修。西方的发动机使用寿命起码是一万个小时。如果这个差距不赶上, 即使造出飞机来, 由于发动机使用寿命短,也影响飞机的出勤率。 AL-31F 也好,“太行”也好, 其关键之处不仅在于推力和推重比, 还在于它们的耐用性。上世纪 50 年代初,苏联发动机专家米库林为米格 21 设计了 P-13 涡喷发动机。它虽然获得了满意的推重比, 然而采用跨音速叶片, 引起许多气动弹性和振动问题, P-13 的大修小时仅为 100 小时,频繁地更换发动- 机使米格 21 的战备状况受到影响,米库林因此还丢了官。歼-7 的发动机涡喷 7 系列,大修周期开始也是 100 小时,想尽办法搞到 150 小时就挖尽潜力了。关键是涡轮和压气机叶片, 在高温和强气流条件下老化、断裂、蠕动。西方战斗机的发动机也同样存在这些问题, 但他们对此进行了大量的基础研究和实验工作, 投入的巨资终于有了回报。上世纪 70 年代, 国外研制出单晶定向凝固高温合金, 彻底解决了涡轮叶片在高温高压、恶劣工况下的寿命问题。美国装备波音 747 、 767 的 JT9D 发动机采用 PWAl422 单晶合金, 寿命达 9 600 小时以上。 F-15 的 F-100 发动机用的是第一代定向凝固合金叶片, 美国的第二代单晶合金 PWAl484 和第三代 Re-neN6 的性能又远远超过了第一代的水平。你可以看到空客和波音的飞机日夜在空中飞行, 发动机可靠地工作着。有的 CFM-56