中國(guó)發(fā)現(xiàn)超級(jí)金屬!一克價(jià)值300元!
長(zhǎng)期以來航空發(fā)動(dòng)機(jī)一直都是我國(guó)航空工業(yè)中的一個(gè)短板?,F(xiàn)在,我國(guó)部分軍用飛機(jī)依然使用國(guó)外發(fā)動(dòng)機(jī),而在商業(yè)航空領(lǐng)域,C-919大型噴氣式客機(jī)使用的發(fā)動(dòng)機(jī)也產(chǎn)自一家美法合資企業(yè)。
為了盡快補(bǔ)足這塊短板,國(guó)家一直在加大航空發(fā)動(dòng)機(jī)的研發(fā)力度。國(guó)務(wù)院印發(fā)的《中國(guó)制造2025》明確提出要“建立發(fā)動(dòng)機(jī)自主發(fā)展工業(yè)體系”,在十三五期間,我國(guó)又啟動(dòng)了航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)重大專項(xiàng)。如今,航空工業(yè)持續(xù)發(fā)力,正不斷縮小著與國(guó)際一流發(fā)動(dòng)機(jī)的差距。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)每秒散熱1700多度,唯有“錸”金屬不被熔化
我們?cè)诜磽糁芯蜁?huì)非常犀利。今天我們的最后一擊太棒了。”
中國(guó)科學(xué)院工程熱物理所所長(zhǎng)朱俊強(qiáng):150小時(shí)做完了,首飛保證就沒問題了,可以到不同高度進(jìn)行試飛了,這個(gè)發(fā)動(dòng)機(jī)基本定型。
航空發(fā)動(dòng)機(jī)是當(dāng)今世界上最復(fù)雜的、多學(xué)科集成的工程機(jī)械系統(tǒng)之一,需要在高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速和高載荷的嚴(yán)酷條件下工作,并滿足功率大、重量輕、可靠性高、安全性好、壽命長(zhǎng)等眾多十分苛刻甚至相互矛盾的要求,因此航空發(fā)動(dòng)機(jī)被譽(yù)為現(xiàn)代工業(yè)的“皇冠”。我國(guó)雖然已經(jīng)是國(guó)際上為數(shù)不多的幾個(gè)可以獨(dú)立研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)的國(guó)家之一,但是航空發(fā)動(dòng)機(jī)性能不達(dá)標(biāo),一直都是中國(guó)航空業(yè)的一塊心病。
十三五期間,我國(guó)啟動(dòng)了航空發(fā)動(dòng)機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)重大專項(xiàng),航空工業(yè)持續(xù)發(fā)力,不斷縮小與國(guó)際一流發(fā)動(dòng)機(jī)生產(chǎn)企業(yè)的差距。
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中國(guó)科學(xué)院工程熱物理所輕型動(dòng)力實(shí)驗(yàn)室實(shí)任徐綱:這一款渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)它的耗油率,它的壽命,這些指標(biāo)都達(dá)到了國(guó)際先進(jìn)水平,國(guó)內(nèi)也是個(gè)空白,所有的零件都是自主設(shè)計(jì),然后自主生產(chǎn),尤其是像里面的高溫的單晶渦輪葉片,實(shí)際上就是可以說發(fā)動(dòng)機(jī)里面,加工的難點(diǎn)中的難點(diǎn)。
單晶葉片處于航空發(fā)動(dòng)機(jī)中溫度最高、應(yīng)力最復(fù)雜、環(huán)境最惡劣的部位,是航空產(chǎn)品第一關(guān)鍵零件,它的鑄造工藝直接決定了航空發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。
在這臺(tái)1000公斤推力的發(fā)動(dòng)機(jī)中心,核心部件就是眼前這60片單晶葉片。發(fā)動(dòng)機(jī)將空氣進(jìn)行壓縮之后壓入燃燒室,在有限的空間內(nèi)和燃料發(fā)生劇烈燃燒,產(chǎn)生猛烈的燃?xì)鈬娚淞?,推?dòng)這些葉片高速旋轉(zhuǎn),讓看似單薄的零件迸發(fā)出驚人的動(dòng)力,每一片葉片輸出的馬力都相當(dāng)于一臺(tái)2.0排量的SUV汽車。
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朱俊強(qiáng):我們一千公斤級(jí)的發(fā)動(dòng)機(jī),它的高壓轉(zhuǎn)速都在三萬多轉(zhuǎn)接近四萬轉(zhuǎn),大概的切向速度就是每秒種450米左右,溫度大概是1720多度。
為了防止熔化,工程技術(shù)人員把每一片葉片都制作成空心,中間還設(shè)計(jì)了一個(gè)精密而復(fù)雜的冷卻系統(tǒng)。冷卻系統(tǒng)帶走的熱量,可以在1/20秒、甚至更短的時(shí)間內(nèi)燒開一壺水。但是在1700度的高溫之下,普通金屬還是不夠耐熱。生產(chǎn)單晶葉片,離不開一種珍貴的稀有金屬-錸。
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在成都航宇超合金技術(shù)有限公司,我們見到了單晶葉片生產(chǎn)中最為關(guān)鍵的金屬——錸。這是人類發(fā)現(xiàn)最晚的天然元素,因?yàn)榘l(fā)現(xiàn)者是德國(guó)化學(xué)家,因此以萊茵河的名稱命名為錸。它在地殼中的含量比所有的稀土元素都小,比鉆石更難以獲取。根據(jù)美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局的報(bào)告,全球探明的錸儲(chǔ)量?jī)H為2500噸左右,錸的價(jià)格跟白金的價(jià)格相仿,一克大概需要兩三百塊錢。
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為了找到獲得更多的錸金屬,成都航宇超合金技術(shù)有限公司通過與湖南有色研究院的合作,用一年多的時(shí)間攻克了技術(shù)難題,實(shí)現(xiàn)了錸的提純。
外企每一家都希望跟我們簽長(zhǎng)協(xié)價(jià),我們只要生產(chǎn)出來他們就要,但是因?yàn)檫@項(xiàng)技術(shù),所有掌握這個(gè)單晶技術(shù)的國(guó)家的企業(yè),都受制于美國(guó)的一個(gè)法律,是不得參與技術(shù)合作的。
美國(guó)是最大的錸金屬消費(fèi)國(guó),控制著全球銷售市場(chǎng),一直處于壟斷地位
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越是封鎖,就越說明航空發(fā)動(dòng)機(jī)的戰(zhàn)略重要性,就越需要突破
當(dāng)宋陽在上海立下這一志愿的時(shí)候,遠(yuǎn)在千里之外的西安,礦業(yè)公司董事長(zhǎng)也拍板做了一個(gè)重要的決定:自己生產(chǎn)用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)的單晶渦輪葉片。
自己想辦法去解決這個(gè)技術(shù),因?yàn)槲也幌胫蛔鳛橐粋€(gè)元素的供應(yīng)商,而且這樣稀有的一個(gè)元素,我們把它供應(yīng)給海外的這些企業(yè),而對(duì)中國(guó)毫無幫助。
民營(yíng)企業(yè)進(jìn)軍中國(guó)航空業(yè) 單晶葉片國(guó)內(nèi)首次量產(chǎn)
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必須先把人才的團(tuán)隊(duì)建成,才能去把整個(gè)生產(chǎn)工藝設(shè)計(jì)出來。在政府幫助下,他很快物色到了幾位國(guó)外合適的頂級(jí)專家,他們先后就職于幾大著名的航空發(fā)動(dòng)機(jī)公司,有多年年航空發(fā)動(dòng)機(jī)零部件研發(fā)、制造、安裝測(cè)試、維修、質(zhì)量控制的相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。
有了團(tuán)隊(duì),也有了士氣,2013年底,在成都市雙流郊區(qū)這片原本荒蕪的土地上,開始生長(zhǎng)出中國(guó)國(guó)產(chǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)單晶葉片的希望。為了能夠早日投產(chǎn),廠房建設(shè)和設(shè)備購(gòu)置同步進(jìn)行。
他們找到英國(guó)一家單晶爐的供應(yīng)商,那的供應(yīng)商只是想多賣一套設(shè)備,并沒有想到中國(guó)能自己生產(chǎn)單晶葉片。隨著談判的深入,成都航宇拿出他們的訂制化方案,這家專業(yè)的單晶爐制造商不由得對(duì)這位行業(yè)新入者另眼相看。
這家供應(yīng)商并沒有看走眼,隨后,成都航宇第一批產(chǎn)品出爐,合格率一鳴驚人。
國(guó)際權(quán)威第三方檢測(cè)機(jī)構(gòu)出具的檢測(cè)報(bào)告表明,成都航宇超合金技術(shù)有限公司送檢的單晶葉片在高溫拉伸性能、高溫持久性能等方面的測(cè)試結(jié)果均符合歐美標(biāo)準(zhǔn)。成都航宇也成為國(guó)內(nèi)首家單晶葉片成品率達(dá)到量產(chǎn)水準(zhǔn)的企業(yè)。
加油中國(guó)制造!