該進展可能對中國下一代軍用航空項目產生重要影響。
中國研究人員正在開發一種新型高溫合金冷卻技術,有望顯著提升高溫渦輪發動機部件的性能和壽命。
這一進展可能對中國下一代軍用航空項目產生重要影響。
根據中國官方科技日報報道,這項創新可能是實現先進噴氣發動機的關鍵一步,包括為第六代戰斗機和未來高超音速平臺設計的發動機。
新型高溫合金冷卻發動機
據報道,位于中國東北的大連理工大學正在研究高溫合金渦輪盤的制造方法。
渦輪盤是噴氣發動機的關鍵部件,它們支撐渦輪葉片,并且必須在飛行過程中承受高溫和巨大應力。它們對于將燃料燃燒產生的熱能轉化為驅動飛機的旋轉力也至關重要。
大連理工大學的研究團隊開發出一種方法,利用均勻的高速水霧噴射流快速冷卻鍛造后的金屬。該團隊聲稱,這種方法使晶粒尺寸分布均勻性提高了四倍,冷卻速度比傳統方法快3.75倍。
在一次實驗中,一個溫度高達1200°C(2192°F)的超高溫渦輪盤以每分鐘673°C(1243°F)的速度被冷卻,這在中國國內的冶金研究中是一個不尋常的數字。
項目負責人史金和表示:“這種冷卻水平滿足了新一代航空發動機的需求。我們將加速這些成果的應用和轉化。”
該成果的宣布標志著材料工程領域的重要一步,可能有助于中國在發動機研發領域縮小與西方國家的技術差距。
渦輪盤的性能影響著發動機的推力、效率和壽命。這對于中國熱負荷呈指數級增長的第六代戰斗機項目和高超音速平臺尤為重要。
盡管該報道并未量化該技術對現役發動機性能的具體影響,但中國防務分析人士已強調該技術與高超音速推進的相關性。
高超音速與隱形優勢
在渦輪基組合循環(TBCC)發動機(最有前途的高超音速飛行架構之一)中,當過渡到沖壓發動機或超燃沖壓發動機模式時,渦輪部分必須承受極端高溫。高性能高溫合金是使此類發動機可行的基礎。
中國曾為其第五代戰機殲-20研發可靠的發動機面臨困難。渦扇-10(WS-10)發動機存在局限性,而研發更強大的渦扇-15(WS-15)發動機則耗時長久。
直到2023年7月,配備雙發WS-15發動機的殲-20原型機才開始試飛。這距離殲-20首次亮相已過去十余年。
這些延誤凸顯了中國的“心臟病” —— 這是中國軍事圈內一個通俗說法,指國家無法制造世界級發動機的問題。
然而,隨著DD6高溫合金成功應用于WS-15,以及報道稱正在為未來發動機研發更耐熱的DD9高溫合金,中國現在顯然在材料科學、精密制造和推進設計等多個領域加速推進。
北京已將發動機技術列為軍事現代化路線圖下的戰略優先事項。
如果大連理工大學的技術能夠實現規模化生產,它可能會延長渦輪盤的使用壽命周期、降低發動機故障率,并支撐新型高推力、耐熱推進系統的發展 —— 而這正是高超音速打擊武器和第六代空中優勢平臺所需要的。
這些實驗室突破能否轉化為實戰能力尚待觀察。但信號是明確的:中國正在加速其發動機研發,以追趕并參與大氣層飛行前沿領域的競爭。
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