近日，一則看似平淡的學術新聞在軍工圈引起了不小的震動——大連理工大學青年團隊研發出一種全新的高溫合金冷卻技術，冷卻速率達到驚人的673°C/分鐘，比傳統工藝提升3.75倍，冷速控制范圍提高了5倍多，晶粒尺寸范圍提高了4倍多，冷速與組織控制精度已處于國際領先水平。

這個數字背后隱藏著什么？當美國正在研發第六代戰機、中國殲-20剛剛換裝國產"心臟"之際，一項看似普通的材料加工工藝突破，為何能讓業內專家如此關注？

答案或許比我們想象的更加深遠——這可能是一把能夠解鎖中國多項尖端航空項目，橫跨三代機的"拱心石"技術。

◆ 01 核心爭議：冷卻工藝真的能改變戰斗機命運嗎？

在航空發動機的世界里，有一個殘酷的真理：溫度決定推力，工藝決定可靠性。

航空發動機本質上是個“燒開水”的鍋爐，只不過燒的是航空煤油，追求的是極致的溫度和壓力 。溫度越高，推力越大。但問題是，渦輪盤和葉片這些核心部件，在數千攝氏度高溫和數萬倍重力的離心力下，隨時都可能“散架”。所以，發動機的性能極限，說白了就是材料的耐溫極限，這就是所謂的“熱障” 。

長期以來，我們的發動機制造受制于油淬這類“傻大黑粗”的工藝，它的不可控性導致產品良率和性能一致性難以保證 。這可能是導致我們的發動機可靠性、壽命（TBO，檢修間隔時間）與西方存在差距的重要原因之一。

即使我們設計出了先進的DD6、DD9等高溫合金材料 ，但落后的加工工藝讓我們無法完全發揮其潛力，就像有好劇本卻找不到好導演，最終效果大打折扣。

大連這項新技術的出現，正是補上了這最關鍵的一環。爭議的核心在于：

這項冷卻技術能否真正解決WS-15發動機的可靠性問題？

它是否具備支撐第六代戰機發動機研發的潛力？

從實驗室到批量生產，還需要跨越多少技術鴻溝？

◆ 02 技術解密：從"被動受冷"到"主動控冷"的革命

想象一下，你要給一個直徑1米、重達幾百公斤的巨大鐵餅降溫，而且這個"鐵餅"的不同部位要求不同的冷卻效果——中心要韌性好，邊緣要耐高溫。傳統的油淬工藝就像是把整個鐵餅扔進一個油池里，完全靠"運氣"來控制效果。這就是傳統工藝的"阿喀琉斯之踵"。

傳統油淬的三大缺陷：

大連技術的"四大突破"

這項新技術的厲害之處，就在于它把“火候”的掌控提升到了一個全新的維度。

一、高速多介質射流

這是新技術的核心，它不是簡單的噴水或噴氣，而是將微量水霧化后注入高速空氣中，形成完美的微細噴霧。這種組合利用了液體蒸發的強大吸熱能力，可以更快地冷卻，以及高速氣流吹走零件表面阻礙散熱的“蒸汽膜”，讓冷卻效率始終保持在最高水平。

實驗數據顯示，它對1200°C盤件的最高冷卻速率達到每分鐘673°C，是傳統工藝的3.75倍 。這意味著，再厚的部件也能被瞬間“冷透”，獲得理想的內部結構。

二、分區可控冷卻

通過計算機仿真建模，精確控制每個噴嘴的位置和水氣比例及速度，實現了對一個零件不同區域的“定制化”冷卻：

輪轂區域可以快速冷卻以獲得高韌性細晶組織，輪緣區域控制冷卻獲得抗蠕變組織，而過渡區域則度冷卻以實現平滑過渡。

這種“功能梯度材料”的制造能力，是一種制造哲學的飛躍。

三、微觀結構精控

鎳基高溫合金的強度，來源于內部一種叫“γ'相”的強化粒子。你可以把它想象成混凝土里的鋼筋，冷卻速度決定了這些“鋼筋”是粗壯均勻，還是細小脆弱。

快速冷卻（淬火）能形成細小、均勻的“鋼筋網”，材料強度最高；緩慢冷卻會導致“鋼筋”粗細不均、分布混亂，甚至在關鍵位置形成“豆腐渣工程”，成為部件失效的源頭。

這項技術通過微觀結構精控，把晶粒尺寸控制范圍提升了4倍多，這意味著γ'強化相分布更均勻，材料缺陷大幅減少，抗疲勞性能顯著提升。

四、環保與安全

使用水和空氣作為冷卻介質，徹底告別油煙和明火，既環保又安全。

◆ 03 對比分析：中美俄航發制造工藝大PK

技術水平對比表

歷史案例：工藝決定成敗

回顧航空發動機發展史，工藝突破往往會帶來巨大的代際飛躍：

1950年代：英國發明單晶葉片鑄造工藝，推力提升30%；

1970年代：美國掌握定向凝固技術，發動機壽命翻倍；

1990年代：粉末冶金技術成熟，推重比突破10:1；

2020年代：大連分區控冷技術，有望實現功能梯度制造。

◆ 04 現實挑戰：從TRL-4到TRL-9的漫長征程

當然，這項技術目前還處在TRL-4階段（實驗室環境驗證），距離實際應用可能還有較長的路要走：

TRL-4→TRL-6（工程化階段）面臨的挑戰：

規模化難題：從小尺寸試驗件到全尺寸渦輪盤

穩定性要求：批量生產時每件產品質量一致性

檢測標準：建立新的無損檢測方法和標準

TRL-6→TRL-9（產業化階段）的關鍵節點：

地面臺架驗證：數千小時的發動機試車

飛行測試認證：裝機驗證和全包線測試

批量生產能力：建立完整的工業化生產線

根據航空發動機研發規律，我們預計可能的時間表為：

2025-2027年：完成工程化驗證（TRL-6）

2027-2030年：通過地面臺架測試（TRL-7）

2030-2035年：實現批量生產應用（TRL-8-9）

◆ 05 未來展望：三代發動機的技術支撐

一是治愈第五代發動機的"心臟病"

對于WS-15這樣的第五代發動機，新技術可能充分釋放其性能。例如提升渦輪盤可靠性，允許更高的工作溫度；推力有望從150kN提升到160kN以上；發動機壽命和維護間隔可能顯著改善。

二是第六代發動機自適應變循環的基石

第六代戰機將采用自適應變循環發動機（ACE），其特點是能根據飛行狀態改變涵道比。這種"變形"能力對部件提出了極端要求，例如頻繁的溫度和壓力循環，分區控冷制造的功能梯度部件將可能完美解決這一挑戰，讓燃油效率提升25%，推力增加20%。

可以說，沒有這項制造技術，可靠的六代機發動機就無從談起。

三是高超音速TBCC發動機的技術保障

渦輪基組合循環發動機（TBCC）在發動機從渦輪模式切換到沖壓模式的一瞬間，上千度的高溫氣流會直接沖擊渦輪葉片，形成一次毀滅性的致命熱沖擊。

新技術制造的近乎"完美"、高度均勻的微觀結構部件，可以均勻分散應力，承受高馬赫的瞬間高溫沖擊，為高超音速飛行器掃清了技術障礙。

◆ 06深層思考：技術競爭的本質是什么？

從更深層次來看，這場航空發動機的技術競爭反映了不同發展模式的較量：

西方模式：市場驅動，企業主導，技術迭代相對緩慢；

中國模式：國家意志，舉國體制，集中資源突破重點。

大連技術的意義不僅在于技術本身，更在于它體現了中國在關鍵技術領域的系統性布局和長期堅持。從"兩機專項"到航發集團成立，從基礎材料研究到制造工藝突破，形成了完整的技術創新生態。

這項技術的突破，有可能成為中國航空工業發展史上的一個重要節點。它不是萬能的"銀彈"，但確實為解決長期困擾的技術瓶頸提供了新的可能性。

未來的天空將見證什么樣的較量？答案或許就在這673°C/分鐘的冷卻速度中。

參考文獻：

科技日報：新技術破解航空發動機熱力處理難題