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我國首創(chuàng)3D打印葉片技術(shù)，航發(fā)性能有望提升，已嚴(yán)禁對外出口
發(fā)布時間：
2023-01-11 12:37
上個世紀(jì)40年代中后期開始，各國都在進行噴氣式發(fā)動機的研發(fā)工作。美國、蘇聯(lián)和英國成為了該領(lǐng)域的佼佼者。截至到目前為止，上述三國一共研發(fā)了近20多款類型渦扇發(fā)動機，包括為戰(zhàn)斗機研發(fā)的小涵道比渦扇發(fā)動機和運輸機、客機研發(fā)的大涵道比渦扇發(fā)動機。目前，我國開始在航空發(fā)動機領(lǐng)域開始發(fā)力，WS-10B和WS-13E這兩款小涵道比渦扇發(fā)動機的相繼問世就是最好的證明，而且為五代隱形戰(zhàn)斗機配套研發(fā)的WS-15發(fā)動機也正處于最后的研發(fā)階段，預(yù)計會在2022年左右正式裝機進行首飛測試。之所以可以在航空發(fā)動機領(lǐng)域獲得如此大的進步，最關(guān)鍵的還是單晶葉片技術(shù)上的突破。
對于航空發(fā)動機來說，其最關(guān)鍵的部件應(yīng)該就是內(nèi)部的風(fēng)扇葉片。發(fā)動機如果想要實現(xiàn)推力的增加，最直接的辦法就是提高發(fā)動機進氣口的溫度，而隨著溫度的提升，風(fēng)扇組成的單晶葉片就需要承受巨大的溫度和壓力。據(jù)航空專家介紹，直徑只有10厘米長度不到的單晶葉片在工作過程中就需要承受超過10噸的壓力和1000多攝氏度的溫度，這也就非?？简瀱尉~片的穩(wěn)定性和可靠性。其實，單晶葉片并不是一個整體，其表面和內(nèi)部都有大量的復(fù)雜的氣流通道口，在高溫環(huán)境下除了葉片材料需要抗住高溫熔點以外，葉片在引入外界低溫氣流之后會形成一層低溫氣膜，來應(yīng)對高溫考驗。
而目前單晶葉片制造工業(yè)是采用的是失蠟法鑄造，即使用蜂蠟構(gòu)成葉片的零件外形，然后再使用耐火材料填充空隙構(gòu)成外部模型，最后將高溫液態(tài)金屬從模型的縫隙處倒入內(nèi)部，等到蜂蠟融化流出，零件徹底冷卻之后就成為了可以使用的單晶葉片。不過采用這種傳統(tǒng)工藝制造的葉片存在產(chǎn)量低和成品率低的缺點，即使是全球航空工業(yè)技術(shù)最先進的英國勞斯萊斯公司也僅僅只能保證每周生產(chǎn)2臺EJ-200渦扇發(fā)動機，一方面是因為需求量決定生產(chǎn)速度，另一方面則是因為單晶葉片的良品率差和產(chǎn)量低的缺點限制了發(fā)動機的整裝工作。但是這個問題也慢慢已經(jīng)開始被工程師所改變，目前我國我首創(chuàng)的3D打印葉片技術(shù)將會實現(xiàn)單晶葉片的革命性突破。
雖然3D打印技術(shù)目前已經(jīng)是非?；鸬募夹g(shù)，開始慢慢在各大領(lǐng)域使用，與以往的制造工業(yè)不同，使用者只需要在電腦內(nèi)部完成產(chǎn)品的全部設(shè)計工作，然后再輸入相關(guān)參數(shù)之后，就可以在短時間內(nèi)得到自己想要的產(chǎn)品。按照其使用原料來說，非常適合制造單晶葉片這種非常復(fù)雜的零件?？善湓诤娇展I(yè)領(lǐng)域的試驗并不廣泛，美國航發(fā)巨頭通用電氣公司曾表示，3D打印技術(shù)并不適合在航空發(fā)動機方面的制造，因為使用這種技術(shù)造出來的零件存在強度低和質(zhì)量差的缺點，而且因為成本較高的因素并不適合大規(guī)模使用。
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