從火箭發(fā)動機到各類航發(fā)，各國都被啥“卡脖子”了？這是一個很大的命題，又是一個很小的命題。首先，我們從長征九號講起。眾所周知，長征九號運載火箭是我國正在研制的新一代重型火箭，是“科幻級”的存在，未來將用于我國深空探測、載人登月和登火、空間基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)等任務(wù)，計劃在2028年至2030年首飛。這個，時間上，還有點遠，我們先來看看臨近的激動人心的消息。據(jù)長征九號火箭總設(shè)計師張智表示，作為中國新一代運載火箭中的一員，長征九號將于本屆珠海航展上向大家推介。就此，筆者想說說航空發(fā)動機。
可能你們也知道，不僅是火箭的發(fā)動機，所有的航空發(fā)動機都需要有耐高溫、抗蠕變等性能。而其中大家較為熟悉的航發(fā)應(yīng)該是燃氣渦輪發(fā)動機中的渦輪風扇發(fā)動機，比如，渦扇-15（WS-15）等等。畢竟，渦扇-15可是我軍第四代戰(zhàn)斗機J-20的“心臟”??！
而講到航發(fā)，就得嘮嘮航發(fā)材料啊，沒有耐高溫合金材料的支撐，航發(fā)即使是作為“動力心臟”也是動不了分毫。說到這還得說說中國高溫合金開拓者之一——師昌緒。他是我國著名材料科學(xué)家，中國科學(xué)院、中國工程院資深院士，國家最高科學(xué)技術(shù)獎獲得者。他發(fā)展了中國第一個鐵基高溫合金，領(lǐng)導(dǎo)開發(fā)我國第一代空心氣冷鑄造鎳基高溫合金渦輪葉片，以及可用作耐熱、低溫材料和無磁鐵錳鋁系奧氏體鋼等，具有開創(chuàng)性。
話說，在不久之前，世界上能夠獨立研制高性能航發(fā)的國家只有美、俄、英、法等少數(shù)幾個國家。航發(fā)的技術(shù)門檻很高主要是因為很多國家都難以突破航發(fā)材料這一難關(guān)——航空航天要求發(fā)動機材料極具特殊性。而據(jù)早前俄媒報道稱，中國已經(jīng)解決了WS-15的航發(fā)材料問題，攻克了最后一個難關(guān)，在不久的將來，所有先進發(fā)動機都有望自給自足。
雖然，報道稱，這WS-15的葉片上添加的是單晶錸，使其能夠承受1700℃的高溫而不熔化。但是，鎢還是大展身手了的，比如，碳化鎢耐磨涂層和鈮鎢合金涂層等可以作為發(fā)動機葉片的表面涂層材料，從而極大的提升發(fā)動機基體的耐高溫、耐磨損、耐腐蝕和抗沖擊極限性能。也就是說，對于航發(fā)，鎢雖然占據(jù)了“輕如鴻毛”的重量，但是卻發(fā)揮了“重如泰山”的作用——提升發(fā)動機的性能和延長其壽命。
此外，雖然鎢當不了“動力心臟”的主體組成部分，但是還是可以作為“手術(shù)刀”的角色出現(xiàn)，比如，航發(fā)的加工制造就用到了大量的高精密硬質(zhì)合金刀具。對于航發(fā)極為重要的潤滑添加劑，鎢也能勝任。除了以上筆者從公開的資料所獲得的信息，其實，關(guān)于鎢在航發(fā)中的描述并不是特別多。當然，要是航發(fā)的幾個重要部件的材料，倒是略知一二，例如，鎢合金轉(zhuǎn)動軸、搖桿轉(zhuǎn)速控制器上的鎢合金配重塊、燃油調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)控器上的鎢合金配重塊等。
由此可見，從火箭發(fā)動機到各類航發(fā)，各國多遇到材料瓶頸了。當然，加工工藝也是一大難關(guān)。航發(fā)壽命短是硬傷，這可以通過材料來改進。而航發(fā)上葉片的加工工藝是需要經(jīng)過特殊設(shè)計的。這是環(huán)環(huán)相扣的加工過程，不可分離，因而哪一個環(huán)節(jié)都必須無比的正確。也就是說，從葉片上可以大致的判斷出一個國家的航發(fā)加工水平。
最后，筆者想說的是，自1956年第一爐高溫合金試煉成功到今天，我國的高溫合金在風雨中走過了六十余年，從無到有，從仿制到自主創(chuàng)新，合金的耐溫性能從低到高。而且，我國的加工工藝在穩(wěn)步提升，新材料也在逐步的開發(fā)中，未來，鎢還是極有可能成為航發(fā)的配方之一。據(jù)悉，我國已經(jīng)具備了高溫合金新材料、新工藝自主開發(fā)和研究的能力，可以解決航空、航天及其它工業(yè)部門生產(chǎn)和發(fā)展中所遇到的各種高溫合金材料問題。筆者相信，我們的材料學(xué)家等科學(xué)家的創(chuàng)造性是極強的，在不久的未來，我們將在航空發(fā)動機上取得更多成果。
