• <noscript id="ecgc0"><kbd id="ecgc0"></kbd></noscript>
    <menu id="ecgc0"></menu>
  • <tt id="ecgc0"></tt>

    唱唱反調:中國航空發動機不行還真不是材料問題

    我相信幾乎所有的關心中國航空策動機成長的旁友都聽過一個很典型的結論:中國航空策動機欠好是因為中國的材料不可。甚至于有的人還會添枝接葉地說:“中國的策動機圖紙都畫的出來,可是因為材料原因底子就造不出來”。

    bd315c6034a85edf6a156c4446540923dd547538.jpg

    中國的太行策動機

    這個說法頗有事理,也很有戲劇結果,可是我其實不克不及認同這種不雅點,開篇明義:中國的航空策動機確實會晤臨材料上的問題,可是材料問題不是制約中國航空策動機的底子問題,解決這個問題也不是純真靠成長材料可以或許解決的。

    1,策動機故障往往最直接的表示都是材料機能不足

    簡單說,航空策動機中的良多故障最直接的表示就是策動機里面的什么零件斷失落了,或者裂開來了。好比說航空策動機里面經常會呈現的葉片段裂故障。

    d62a6059252dd42ab4a193cc0c3b5bb5c9eab829.jpg

    航空策動機上的葉片段裂

    再好比說策動機中比力嚴重的渦輪分裂、包涵掉效變亂。

    a71ea8d3fd1f413469b197192a1f95cad0c85ed7.jpg

    航空策動機渦輪分裂變亂

    一個零件為什么會呈現裂紋或者整個斷開?其實最直接的原因就是:這個材料已經承受不住外界對這個零件施加的載荷了,所以才裂開或者斷開的。

    好比說下圖就是一個最簡單的零件,我們經由過程一個力F用力拉這個桿子的兩頭,從而引起了零件內部的應力,當應力跨越這個材料的極限之后,零件就會斷裂了。

    a9d3fd1f4134970acff582489acad1c8a6865dd7.jpg

    外力F感化下桿子的材料會受到應力感化

    并且策動機工況很是復雜,所以零件遠遠不是承受靜力這么簡單,而是處于一個振動的情況中。在這樣的情況下,零件受到的力是“動態”的,忽大忽小,而在這樣的振動應力感化下,材料的粉碎要輕易得多。最簡單的例子就是:您單憑蠻力拉,拉不壞一根鋼絲,可是只要頻頻折兩下,鋼絲就壞失落了。

    8b82b9014a90f6033cf10e203612b31bb051ed10.jpg

    您拉不竭鋼絲,可是只要折兩下鋼絲就斷了

    所以,策動機中若是呈現較高的振動應力,那么材料很輕易因為受不了龐大的振動應力發生裂紋和斷裂。

    2,可是,這歸根結底不是材料的問題,也不是成長材料可以解決的

    有人就要說了,材料受不了這么大的振動應力,那您就發現出來可以或許承受得了這么大振動應力的材料,那不正申明了航空策動機造欠好是材料問題嗎?

    這個說法很對,可是我獲得的結論卻正好相反,我舉個極端的例子大師就大白了:

    一小我開槍打死了另一小我,被打死的那小我滅亡的直接原因是什么?直接原因是頭骨不敷硬所以被槍彈打穿了。那么是不是說,責任都在被打死的人,今后防止槍殺案的方式就是大師去想法子熬煉加強本身頭骨的硬度呢?

    明眼人一看就知道,這種說法長短常荒謬的,可是荒謬在哪兒呢?原因就是,頭骨您再怎么熬煉都不成能蓋住槍彈,所以獨一防止人被槍打死的方式就是抓住開槍的那小我。

    而放到航空策動機里面,我們也要去尋找那個開槍的人,去找造當作材料內部振動應力大的根源,而不是去指責材料為什么不敷強。

    策動機中的振動不是通俗的振動,而往往是跟“共振”有關的。所謂的共振,就是若是您用一個固定的頻率快速敲擊一個物體(分歧的敲擊頻率),就會發此刻某一個敲擊的速度下這個物體居然回越振越厲害,最后底子就停不下來。

    好比說我們推秋千,會推推秋千的人就會知道當您用某一個頻率頻頻推秋千會越蕩越厲害,所以推到必然的水平您必需要停下來,否則就可能出危險——而這就是共振。

    a1ec08fa513d269725929a3a5afbb2fb4316d810.jpg

    秋千中的“共振”

    下圖中的直升機就是碰到了共振。經由過程不雅察這個動圖我們就可以發現:一起頭布局的振動還不算大,可是后面卻越振越厲害,最后整個飛機都碎當作了渣。這也就是說在共振狀況下,因為振動的幅度是沒有上限的(因為越振越厲害),所以理論上再厲害的材料碰到共振都必然會壞。

    d8f9d72a6059252d4e8180633b9b033b5ab5b9c7.jpg

    直升機上的共振

    當然了,振動發生的原因有些跟轉子臨界轉速接近工作轉速有關,有些跟轉子中不成避免的振動有關(現實轉子都或多或少有不服權衡,生成會帶有振動),有些則是隔振、按捺振動的機構沒有做好,發生的影響也遠遠不僅僅是布局的斷裂,好比說毗連布局的磨損、軸承的損壞等等有關。

    簡單說,不把振動的問題解決,只成長材料是沒用的。那種“中國只要有了好材料策動機就可以或許造出來”的論點,只是欺負門外漢不懂。

    3,避免航空策動機超振是解決今朝航發問題的根源

    像劉大響這樣的航空策動機院士說出來過“一代新材料、一代新型策動機”,可是這顯然是 說材料是策動機的上限,我們此刻面對的問題底子就不是上限問題。

    為領會釋這一點,我說一段很有意思的故事:

    當策動機渦輪溫度提高XX度時,渦輪壽命下降一半,所以這么多年來大師都在想改良材料把這壽命補回來。

    盡力了幾十年,從第一代進化到第N代材料,終于讓渦輪壽命回來了(搞材料的伴侶必定知道在快到2000K這個量級提高金屬機能有多災)。

    成果一看轉子振動太大,為了防止轉子跟機匣碰上,葉尖間隙放寬0.1毫米,導致壓氣機效率下降X%,渦輪前溫度提高2*XX度(所以別看某些策動機渦輪前溫度高得離譜,現實上有可能是本身作的)。

    材料:我X。

    所以說切近航空策動機一線的伴侶總掛在嘴邊的一句話:“振動是萬惡之源”——這句話是說的策動機的下限。惡不除,材料數十年成長的那點兒盈利連牙縫都不敷塞。

    而造當作策動機中發生“振動”的原因是多種多樣的,好比說高速動彈的轉子若是設計的欠好就會發生共振(而接近臨界轉速同樣會有很大的振動)。

    0823dd54564e92583fad14899382d158ccbf4e38.jpg

    轉子的振動

    并且策動機轉子的振動素質上是不成避免的,因為實際中策動機轉子城市存在不服權衡,也會有諸如分歧心等現象,所以轉子工作起來自然有振動,這些振動絕對不是簡單的“動均衡”可以解決的,若是處置欠好也是會引起嚴重的振動問題。

    別的,氣流的流動、燃料燃燒時的波動城市造當作策動機中零件的振動,好比說下圖就是在模擬策動機葉片的振動(圖片是經由過程高速攝像機拍攝的)。

    472309f790529822fa72aba4d8ca7bcb0a46d410.jpg

    高速攝像機下的葉片振動

    所以想要避免策動機的故障,就是要解決這些振動的發源,從根源上就把策動機的故障給解除失落。而解決這些故障靠的是什么?是改良材料嗎?不是,是設計。

    好比說,策動機中的轉子,您設計當作這個外形它就會在工作狀況下振動;您設計當作那個樣子就不振動了。再好比說,策動機的葉片有一種手藝叫做“錯頻減振”,意思就是我讓一個輪盤上的良多個葉片之間有輕細的差別,防止一個葉片振動、帶動其他所有葉片振動。以上這些辦法,都不需要改變材料,只需要改變設計就行了。

    4034970a304e251f9476769fa886c9177e3e53d7.jpg

    一個輪盤上的葉片互相之間都是有細微不同的

    所以說,“設計能力”是解決這些策動機問題的最底子的辦法。改良材料確實是可以加強策動機機能的,可是屬于“錦上添花”,設計能力提不上去,都是白瞎。

    4,裝配工藝素質也是設計出來的

    最后,針對一些旁友說“工藝問題才是策動機的底子問題”,我也要詮釋一下。

    航空策動機中的工藝問題規模很廣,好比說材料概況處置、涂層、裝配工藝等等,其他方面我不是很領會,可是至少裝配工藝有很大一部門是設計出來的。

    簡單說,“設計”不只是宏不雅尺寸的設計,界面共同公役這種參數也是歸總體設計部分管,如下圖所示就是盤-軸毗連的分歧共同公役設計:軸比孔大,就裝配得緊、可是裝配難度大;軸比孔小,裝起來輕易可是布局會“松”,所以這0.0Xmm的參數到底怎么給仍是得總體設計部分給。(裝配部分暗示讓我設計我就全數間隙共同您信不?)

    b151f8198618367a8dc8edba21738bd4b31ce510.jpg

    盤-軸毗連的分歧共同公役設計

    甚至于裝配過程自己(好比說冷裝/熱裝、加熱/冷卻溫度、螺栓裝配挨次、擰緊體例)也是總體設計部分介入此中的。

    優異的裝配工藝參數設計可以讓裝配工藝大大簡化的同時還可以或許取得一樣的及格產物,這就是本領。所以您看國外的良多策動機裝配車間里沒有什么復雜的儀器和設備,絕大部門裝配步調一把通俗的力矩扳手按照設計好的裝配流程擰就行了,要多簡單有多簡單。

    7e3e6709c93d70cf327b386af7dcd100bba12bd7.jpg

    國外策動機裝配車間中利用裝配裝備

    次優異的裝配工藝設計固然裝配難度大、過程復雜、利用儀器多、依靠諳練工,可是好歹最后可以或許達到設計方針,裝配部分罵娘可是產物及格。

    而最次的設計,就是這也要求、那也要求,裝配部分叫苦不迭但最終裝出來的工具偏偏還不及格,設計部分得成天忙著解除故障。

    我國航空策動機的設計出產今朝是但愿可以或許做到次優異的設計:裝配緊度大、參數要求嚴、買最好的設備、每裝一個零件就做一次檢測,不吝一切價格只求產物萬萬及格就行。可是,很遺憾,還一向還處于最次狀況——而這就妥妥是設計部分的鍋了。

    總結

    航空策動機中的故障直不雅表現是材料的粉碎,可是究其根源是航空策動機設計不到位讓內部發生了較大的振動。在振動超標的環境下,提高材料的機能底子就沒有意義。

    所以制約中國航空策動機成長的,不是什么“材料問題”,而是真真正正的“設計問題”,我們的設計底子就沒有可以或許避免這些振動的發生,空口說材料其實是頭痛醫頭、腳痛醫腳,成果只能是事倍功半。

    • 發表于 2019-12-13 02:00
    • 閱讀 ( 653 )
    • 分類:其他類型

    你可能感興趣的文章

    相關問題

    0 條評論

    請先 登錄 后評論
    聯系我們:uytrv@hotmail.com 問答工具
  • <noscript id="ecgc0"><kbd id="ecgc0"></kbd></noscript>
    <menu id="ecgc0"></menu>
  • <tt id="ecgc0"></tt>
    久久久久精品国产麻豆