眾所周知，由于各種歷史原因和客觀因素的影響，我國(guó)在各類發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)制造領(lǐng)域，一直與西方歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家存在著巨大的差距。這其中，尤以技術(shù)難度最高的渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)存在的問(wèn)題最為突出。在諸多國(guó)產(chǎn)戰(zhàn)機(jī)的研發(fā)過(guò)程中，因航發(fā)發(fā)展滯后而導(dǎo)致的“心臟病”問(wèn)題可謂不勝枚舉。

    雖然經(jīng)過(guò)近二十年的重點(diǎn)發(fā)展，以渦扇-10“太行”系列為代表的國(guó)產(chǎn)渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)已基本成熟。但就技術(shù)水平而言，“太行”的性能對(duì)于三代機(jī)而言也僅僅是堪用而已。至于殲-20這類第四代隱身戰(zhàn)機(jī)，則還需更先進(jìn)的新一代航發(fā)才能滿足其需求。

（雖然太行已經(jīng)成熟，但依舊不能滿足目前國(guó)產(chǎn)隱身戰(zhàn)機(jī)的需求）

    顯然，想要徹底的治愈國(guó)產(chǎn)戰(zhàn)機(jī)的“心臟病”，就必須實(shí)現(xiàn)新一代渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)在推力、壽命乃至推重比等主要指標(biāo)方面的重大突破。而這，就涉及到了發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)背后那復(fù)雜的工藝、設(shè)計(jì)、材料等一系列關(guān)鍵性的因素。近日，據(jù)《航空制造網(wǎng)》報(bào)道，我國(guó)已經(jīng)在新型航發(fā)熱障涂層材料的研發(fā)領(lǐng)域取得了重大突破。

    由昆明理工大學(xué)馮晶教授主持的“1600℃超高溫稀土鉭酸鹽熱障涂層材料及其制備技術(shù)”，打破了國(guó)際上該領(lǐng)域的最高使用溫度記錄。據(jù)悉，其相關(guān)成果即將在新一代渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)葉片上實(shí)現(xiàn)應(yīng)用。而在，或?qū)⒊蔀閷?shí)現(xiàn)我國(guó)在航發(fā)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)跨越式發(fā)展的關(guān)鍵所在。

（超高溫涂層材料將成為航發(fā)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)跨越式發(fā)展的關(guān)鍵）

    首先需要提到的是，在衡量一款渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)性能水平如何的各種指標(biāo)中，除了推力、壽命以及推重比等比較直觀的數(shù)據(jù)之外，發(fā)動(dòng)機(jī)熱端部件能承受的渦輪前溫度的高低，也是一個(gè)極為重要的性能衡量指標(biāo)。一般而言，該指標(biāo)與發(fā)動(dòng)機(jī)的推力成正比。即渦輪前溫度越高，則這款發(fā)動(dòng)機(jī)的推力也就越大。

    而馮晶教授團(tuán)隊(duì)所攻克的新型航發(fā)熱障涂層材料，其主要應(yīng)用對(duì)象就是航空發(fā)動(dòng)機(jī)的燃燒室、渦輪葉片等熱端部件。這項(xiàng)技術(shù)一旦運(yùn)用，必然可以極大的提升發(fā)動(dòng)機(jī)的使用溫度，并為發(fā)動(dòng)機(jī)的增推、增壽提供一個(gè)極為良好的前提條件。

（該技術(shù)可提高發(fā)動(dòng)機(jī)熱端耐受溫度，以達(dá)到增推、增壽）

    以F-22隱身戰(zhàn)機(jī)使用的F-119渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)為例，該型號(hào)的渦輪前溫度約為1950K/1700攝氏度，到達(dá)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片材料后的溫度則為1200攝氏度左右。這個(gè)渦輪前溫度和材料耐受溫度，就是采用了傳統(tǒng)氧化鋯基熱障涂層的F-119渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)所能承擔(dān)的極限。若想要超過(guò)這個(gè)限制，則勢(shì)必會(huì)在發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命方面付出代價(jià)。

    相比之下，馮晶教授團(tuán)隊(duì)的“超高溫稀土鉭酸鹽熱障涂層材料”所能提供的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片耐受溫度可達(dá)到1600攝氏度以上，最高可達(dá)1800攝氏度，這顯然是一個(gè)巨大的提升。同時(shí)，相比傳統(tǒng)的氧化鋯基熱障涂層，新型涂層材料還具有熱傳導(dǎo)率低、使用壽命長(zhǎng)、抗氧化能力強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)。

（F-119采用的氧化鋯涂層的已經(jīng)無(wú)法滿足更高熱端溫度的需求）

    和發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域一樣，雖然我國(guó)早年在發(fā)動(dòng)機(jī)熱障涂層的研發(fā)方面也一度落后于世界先進(jìn)水平。但在經(jīng)過(guò)一系列的引進(jìn)消化以及努力之后，我們不僅攻克了目前國(guó)際上主流的氧化鋯基熱障涂層技術(shù)。更重要的是，馮晶教授團(tuán)隊(duì)這個(gè)“超高溫稀土鉭酸鹽熱障涂層材料”的研發(fā)成功，讓我們?cè)谙嚓P(guān)領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了從落后到反超的逆襲。

    如果這項(xiàng)技術(shù)在不久之后被運(yùn)用在了渦扇-15等國(guó)產(chǎn)新一代渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)上，再配合上先進(jìn)的第五代單晶高溫合金。那么很顯然，在這兩種先進(jìn)材料技術(shù)的加持下，國(guó)產(chǎn)第一代渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)在推力以及壽命等主要指標(biāo)方面必然不會(huì)讓大家失望。

（在這些神奇材料的加持下，新航發(fā)的指標(biāo)定不會(huì)讓我們失望）

    當(dāng)然，對(duì)于國(guó)產(chǎn)新一代渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)而言，第五代單晶高溫合金和這個(gè)超高溫稀土鉭酸鹽熱障涂層等材料只是影響其性能的一部分。除此之外，發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)以及制造也是不容忽視的因素。想要讓國(guó)產(chǎn)戰(zhàn)機(jī)完全擺脫“心臟病”的困擾，還是首先得做到材料、設(shè)計(jì)、制造等幾個(gè)方面不留短板。

    值得一提的是，據(jù)原文透露，這個(gè)“超高溫稀土鉭酸鹽熱障涂層材料”除了能在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域?yàn)槲覀兲峁┚薮蟮膸椭酝?，更能運(yùn)用在了火箭航天器、超高音速導(dǎo)彈表面防護(hù)等領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)多個(gè)領(lǐng)域大國(guó)重器的加速研發(fā)。

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責(zé)任編輯：殷鵬飛

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