「阿三那邊正在研發君用渦扇發動機,沒有成功。」
「嗯,剛剛報道出來,截至2014年12月,他們在卡佛里GTX—35VS項目上研製總成本已高達33億美元,這科研經費比我們多了不知多少。」
「哎,推重比7.47,這還是增加了加力燃燒室,還沒有我們的民航發動機推重比高,他們那發動機只能算是二代,發動機的風扇為3級軸流式,採用跨聲速設計。軸流式倒沒錯,但如果基礎功沒打好,特別是他們對材料的質量管控,呵呵,說不定材料都沒有合格,就貼合格標籤了。「
「聽說他們這個項目,從1986年就開始立項了,這都搞了三十幾年了,真有毅力呀。「
航空發動機項目組的幾名科研人員一邊工作,一邊在聊剛剛媒體報道的阿三卡佛里GTX—35VS發動機,又失敗了,所以媒體重點報道,不少樺國人看得津津有味。
嗯,幸災樂禍的感覺真棒。
項目組的組長聽到幾個同事在聊這個話題,忍不住批評他們:「這有什麼好嘲笑的,我們目前研製的發動機,還是依靠董事長,你們以為自己很牛比呀。」
「組長,我們沒有嘲笑人家,只是說,看到人家倒霉了,就很高興。
「好吧。」組長也忍不住笑起來,但他一下子就變臉了,「呵,拿落後的國家發動機來對比,你們真有臉呀,怎麼不拿GE(通用電氣)或RR(勞斯萊斯)來對比呢?」
在這漫長的接近100年裏,GE航空在技術創新方面屢次創下各種「第一」的記錄,比如丑國第一台噴氣式發動機、世界上單台引擎推力最強的民航發動機、最優越的民用引擎、最強大的渦輪軸發動機系列都是GE的傑作。
勞斯萊斯可不止製造汽車,它也製造航空發動機,空客旗下的一些機型就是採用了勞斯萊斯的發動機。渦扇發動機領域裏僅次於GE的品牌。
世界三大航空發動機生產商,GE、RR之外,還有丑國普拉特惠特尼,簡稱P,是世界知名的君用渦槳/渦扇發動機製造商、直升機用渦輪軸發動機及民航製造商。
組長沒說P,就是覺得P的渦扇發動機不如GE和RR。突然間,大家看到董事長走進實驗室,都自覺地閉嘴。好像,董事長站在門口有一會了吧。
沐陽臉色平靜,向組長說道:「我看你們討論卡佛里挺有興致的,要不,你們乾脆開一個討論會吧,回顧和總結卡佛里航空發動機研製發展歷程,進而分析導致其發動機研製受挫的原因,看看能不能從中受到啟發,對我們的航空發動機研製發展道路、形成以市場為導向的技術和制度創新具有一定的借鑑和參考價值。
還有,討論完之後,每個人寫一份不低於五百字的技術總結。」說完後,也不管這些呆滯的員工了,他要到其它實驗室考察。等他走之後,大家臉色瞬間拉垮下來,耷拉着腦袋。
一名組員苦笑:「組長,我們要不要開會討論卡佛里?」組長似笑非笑:「你覺得呢?」
「那還是開吧,哎,無妄之災呀!」他們可不敢把董事長的話當放屁。「誰叫你們瞎嗶嗶,還被董事長逮住。」
「董事長神出鬼沒的,走路都不帶聲音,我是沒注意到。」
「問題怎麼推到董事長那邊去了,怎麼不說自己嘲笑阿三,科研態度不端正呢。」
「好吧,的確有一些嘲笑了,態度有問題,真不怪董事長。」
「董事長說的話也沒錯,分析一下人家的失敗原因,也是學習,半個小時後,全體組員小會議室開會。」組長嚴肅說道,最近董事長來實驗室次數比較多,非常關注航空發動機研製進展。
自從董事長發資料後,已經過去將
近半年時間,樣機還沒有出來。
目前,XH—AN05—01航空發動機的主結構已經加工好,大部分零部件都做好了,主要是有些零部件沒有,需要定製或自主研發,這個周期就拉長了。
樣機沒有裝出來,大家也不知道會出現什麼問題,最怕的是一個零部件出問題,牽扯到整台發動機,一動而牽發全身,那才是最惱火的。
目前,沐陽在解決塗層的問題。
他來到塗層實驗室,幫研發人員分析幾個問題後就回到辦公室。剛坐下來沒多久,他的學生金偉進來向他請教問題。
每一周,沐陽都要抽出一些時間來指導學生,每名學生每周大概有半個小時到一個小時的指導時間。
金偉恭敬地問道:「老師,我現在有個疑惑,我們現在研究的發動機軸類零件一般採用什麼塗層?」
實際上,他們正在為老師做一個航模,遇到了不少問題,並沒有他們想像的那麼容易。
這麼一對比,才發現老師真的是牛比。
「高溫耐磨塗層吧。」沐陽沒有直接回答詳細問題,而是轉問,「你現在熟悉材料了嗎?」
「書是看完了,但應用方面,不是很熟悉,然後去查塗層材料,發現太多型號了,不知道如何選用。」
「光耐磨塗層型號,國內外就有上百個型號,這還不包括一些廠商自己定的型號,你記不住很正常,而且也沒這方面資料幫你匯總,這方面的資料並不多。
你記材料,不用去記那麼多,除非你記憶力非常好,但不管如何,都不是研究材料的正確方法。
如果你真的要深入研究材料,那你要懂得每一種元素的特性,包括其晶胞結構。「沐陽耐心解釋道,」發動機的軸類零件多採用C—Co塗層,封嚴環以及緣板配合面採用CoMoCrSi塗層,管齒採用AI203—SiO2塗層,而抗沖蝕多採用TiN塗層,我說這幾點,你發現了元素方面有什麼區別沒有?」
沐陽看他搖頭,也不為難他了,他這學生才接觸材料沒多久,如果沒有深入材料幾年時間,也很難搞明白。
「Co鈷、Mo鉬、鎢、SiO2都有耐高溫或防高溫蠕變的特性,就舉個例子,純鎢的熔點3420攝氏度,以前的老燈泡就採用鎢絲作為耐高溫材料,現在有些農村家庭還用這種燈泡。
既然鎢它有這個特性,很多材料就加入微量鎢元素,就是提高材料的耐高溫性能;
Co鈷和Mo鉬的耐高溫特性又不一樣......
「所以,你要熟悉材料,就不必去記那麼多材料型號,但要懂得查資料,只要你懂得常用材料元素的特性,大概有十幾種常用元素,加多少微量對材料造成什麼影響,就懂得使用選用材料型號,根本不需要記什麼材料型號,你只要看到材料的化學百分比,甚至就能懂這種材料是幹什麼用的,八九不離十。
當然,哪怕化學成分一樣,製造出來的材料性能差異也非常大,這就是各個廠家工藝和設備問題了,但材料的特性,不會因為工藝和設備而改變。」
沐陽在跟學生解釋時,也給他開掛,加快學生對材料的理解。
「哦,謝謝老師,我發現懂了許多。」金偉感激說道,他本來還有不少疑惑,但聽完老師一番話,茅塞頓開,根本不需要老師再多指點了,也懂得查材料選用材料了。
金偉又問:「老師,那個塗層厚度一般根據什麼來選用的?」
沐陽說:「目前國內外也沒有一個具體的標準,塗層也不是越厚越好,但太薄肯定不行。
像高溫塗層,常常混有Co鈷、Mo鉬、鎢等元素,註定塗層的硬度就比較高,硬度度,相應地,它的
塑性就比較差,如果塗厚了,就容易龜裂,如果太薄了,那就達不到效果。
具體有多厚,得看工藝,等離子噴焊STL那邊,你可以去了解一下,一般不會超過五個毫米,它那屬於原子間結合,不像噴漆那樣,在上面覆蓋一層;
如果不是原子間結合,像滲碳滲氮,塗層不會太厚的,一般不到2毫米,正常也就0.5到1.2毫米。」
「老師,我們的發動機很多零部件採用金屬3D增材設備製造,塗層是原子間結合嗎?」
「是的,實際上就是激光堆焊,只不過我們控制內應力控制得好,所以沒什麼變形。
正常來說,像耐高溫材料塗層,都是傳統堆焊方式,基材會變形,而且厚度很難控制。
我們有些零部件,由於要求韌性比較高,必須鍛件製造,金屬3D增材設備雖然具備初級鍛件性能,但還是達不到要求,所以這些零部件的塗層,如果是耐高溫的,多半是傳統堆焊方式,然後再精加工。
TiN塗層採用物理氣相沉積(PVD)工藝,其他耐磨塗層多採用等離子或者超音速噴塗工藝。」
金偉越聽越撓頭,發現很多聽不懂了,沐陽又給他開掛理解,耐心講解,他才理解。
差不多二十分鐘後,沐陽不再跟他講了,讓他回去多總結,一是剛才給金偉開掛了挺長時間,金偉本人也要總結一下所學,一下子消化不了那麼多知識量。
金偉離開後,沐陽也在思索航空發動機的塗層問題。
風扇在高空時,溫度很低,容易結冰,所以需要防冰塗層;它屬於進氣口,離燃燒室比較遠,溫度傳不到風扇位置。而且,高速進氣,溫度也會劇降,這才是結冰的原因。
防冰通過兩種方法:一是不讓水汽在零件表面凝結,二是使結冰層快速脫落。
不過,自從金屬3D增材設備之後,風扇內部有細小的彎彎曲曲空心通道,利用燃燒室多餘的熱氣,通過軸心—風扇座一再傳送到風扇葉,進行物理升溫,這是星海集團航空發動機首次應用的技術手段。
如果沒有金屬3D增材設備,使用傳統加工根本加工不出來。
具備一般的金屬3D增材設備還不行,如果達不到鍛件水平,也不敢用來製造要求韌性高的風扇,只能使用五軸聯動數控加工中心進行加工。
沐陽也查過了,目前沒有什麼更好的塗層工藝,採用金屬3D增材設備堆焊就是最好的工藝了。
倒是有更好的塗層材料,但還是沒有產生變革性。
一種材料很難產生變革性特性,除非有發現新的元素,容易熔煉,熔煉時加入其中才有具備一些新元素的特性。
沐陽現在就是要解決燃燒室以及高壓渦輪的隔熱材料,比如燃燒室,如果沒有隔熱材料,熱量損失,同時,熱量傳遞也會被相鄰的不耐高溫零部件給燒壞。
應用在燃燒室的塗層,也是最「耐熱」的塗層,它叫做:熱障塗層!
其作用就是降低零件表面溫度,從而使零件維持高溫下應有的力學性能。
熱障塗層由粘結層和面層構成,粘結層的作用主要是防止零件基體氧化和腐蝕,而面層的主要作用在於提供隔熱效果。
如今,沐陽研製了一種陶瓷複合材料,叫做環境障塗層(EnvironntalBarrierCoating,EBC),它將會取代一部分熱障塗層,成為另一種在熱端部件使用的高端塗層技術。
利用星海集團的金屬3D增材設備製造,可以把EBC做成一個模塊,然後安裝在零部件上,就跟貼着一件隔熱外衣一樣。
當然,也可以噴塗在零部件表面。
由於EB
C不屬於金屬材料,它是沒法與金屬進行原子間結合,就是沒法熔化在一起結合。
到了12月26日,沐陽終於把這個EBC塗層材料應用在燃燒室里。
冷涵那邊,忙碌了將近一個月,每天加班加點,也沒有把航模搞出來,沒有想像的那麼容易。
他們缺乏系統的知識和經驗,計劃與實際差異太大,當初想法是很好,但實際做起來,由於要求太苛刻,做的不是一般的航模,有一些問題並沒有得到解決。
但在這一個月里,直跟蹤產品生產,向專家和老師請教了不少疑難問題,他們學到的知識倒是非常多。
接近月底,星海集團的星光01和星辰01手機晶片終於實現批量生產,估計第一個月可以量產1500萬枚晶片,星光01與星辰01按照9:1的生產比例進行生產。
晶圓月產能,也達到了6.5萬片。
剛生產出來的手機晶片,立刻發往手機廠商,根本不用進庫存倉庫。一筆閣 www.pinbige.com
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