對于世界各國而言，航空研發(fā)與制造工業(yè)都是一個系統(tǒng)工程，往往牽涉到眾多行業(yè)和領(lǐng)域。特別是在軍工領(lǐng)域，一架戰(zhàn)斗機(jī)就由龐大的零部件系統(tǒng)組成，而最為關(guān)鍵的莫過于發(fā)動機(jī)。在發(fā)動機(jī)研發(fā)生產(chǎn)的核心技術(shù)環(huán)節(jié)中，材料是先決條件，近年來，鈦合金作為發(fā)動機(jī)材料的理念已經(jīng)成為全球共識。而隨著我國自主研發(fā)技術(shù)的不斷提升，中國科研人員也開始意識到對于這種高新材料的開發(fā)利用。值得一提的是，作為資源大國，我國本身就蘊(yùn)藏著豐富的鈦金屬礦藏，隨著鈦合金技術(shù)的不斷完善升級，包括殲20在內(nèi)，未來我國眾多新型戰(zhàn)機(jī)都有望改裝鈦合金發(fā)動機(jī)，進(jìn)一步提升性能水平。
為什么鈦金屬最適合作為發(fā)動機(jī)材料呢?首先從其特性來說，鈦金屬的高強(qiáng)度在眾多金屬元素中獨(dú)樹一幟，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過常見的鋁合金、鎂合金、不銹鋼等。與此同時，它可以在450～500℃的高溫環(huán)境下保持長期穩(wěn)定工作，同時還兼具抗蝕性好、低溫性能好、化學(xué)活性大、導(dǎo)熱系數(shù)小、彈性模量小等綜合優(yōu)勢，可以說是航空發(fā)動機(jī)最適合的制造材料。數(shù)據(jù)表明，目前全球生產(chǎn)的鈦合金材料，其四分之三都是用在了航空航天工業(yè)領(lǐng)域。
眾所周知，隨著航空研發(fā)技術(shù)的不斷超越，最新一代的飛機(jī)，無論是民航機(jī)型還是軍用機(jī)型，對于發(fā)動機(jī)的要求越來越高。特別是最為關(guān)鍵的一項(xiàng)性能——推重比，成為一款先進(jìn)飛機(jī)的性能標(biāo)配指標(biāo)。從早期噴氣機(jī)時代普遍只有2至3的推重比，到如今超音速時代達(dá)到10以上的推重比水平，正是得益于現(xiàn)代航空發(fā)動機(jī)在材質(zhì)上的不斷更新?lián)Q代。從航空學(xué)理論角度來說，要想全面提升發(fā)動機(jī)的推重比，減輕其重量是最關(guān)鍵的途徑。由于鈦金屬的密度僅僅相當(dāng)于鋼的40%，卻擁有同等的強(qiáng)度，其高達(dá)1668℃的熔點(diǎn)也是最適合制造航空發(fā)動機(jī)的高溫金屬材料。
一直以來，我國在發(fā)動機(jī)自主研發(fā)方面就不斷追趕歐美強(qiáng)國。特別是在耐高溫鈦合金材料的探索和研究中，已經(jīng)逐步縮短了與世界一流國家之間的差距。此前，以鈦合金為材料，我國科研團(tuán)隊(duì)先后研發(fā)了TC-4、TC-11、TC-14等多種航空發(fā)動機(jī)材料，特別是上世紀(jì)90年代耐550℃高溫鈦合金TA-12的問世，為后續(xù)國產(chǎn)第四代戰(zhàn)機(jī)的研發(fā)奠定了堅實(shí)基礎(chǔ)。
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