中國發動機不行根本不是材料的問題,關鍵就是設計不行

針對於國內汽車的發展,很多網友都有這樣一個觀點,國內造不出享譽國內外的汽車,主要原因是國內材料不行,所以材料是關鍵。而這個評論用到航空領域也很適用,很多人都說,中國航空發動機和國外相比比較差,主要原因是中國所用航空材料不行。事實是怎樣的,真的是因為中國航空領域使用的材料不行,才導致發動機性能差嗎?

其實,以上的觀點大都來自於外行人,內行人肯定對中國航空發動機的故障有研究。其實航空發動機的大部分故障都是因為發動機的零件斷裂。零件斷裂的主要原因當然是因為材料無法承受外界的負荷,那這豈不是印證了大多數人的理解:材料不行。


中國發動機不行根本不是材料的問題,關鍵就是設計不行


下面舉個例子可能會解開大家的誤解,比如我們用力去拉一個物體的兩端,物體內部的應力因為這個力而被拉動,當這個應力超過材料極限,零件自然就會斷裂。前面例子中的物體處於靜止狀態下。如果讓航空發動機處於振動情況下,振動下的力不均勻,忽大忽小,材料就更容易遭到破壞。再舉個更通俗易懂的例子,一根鋼絲,你握著兩端去拉,是肯定拉不斷的,但是如果來回折鋼絲,鋼絲很容易就斷掉了。航空發動機故障也是同樣的道理,原因不在於材料,而在於零件本身受不了振動應力,最後導致斷裂。

也許有人還會問,那就造出能承受這種振動應力的材料,所以還是材料的問題。

再來舉例,人抵抗不住子彈,不是因為人不夠堅硬,最應該做的是抓住開槍的人。航空發動機也是如此。


中國發動機不行根本不是材料的問題,關鍵就是設計不行


航空發動機中的振動時共振,所謂共振就是用固定的速度去敲打物體,在敲打的過程中,你會發現物體振動的越來越厲害。比如當千軍萬馬過橋的時候,橋體忽然斷裂,不是因為橋體承受不住大規模的重量,而是因為千軍萬馬在過橋時敲打橋的速度正好達到或超過橋所承受的應力極限,也就是達到了共振,因此橋體斷裂。因為振動幅度沒有上限可言,一般情況下只要不停下來,持續對物體形成一個作用力,只會越振越厲害,再好的材料碰上共振都會壞。

所以航空發電機的發明,最應該解決的問題是有關共振的問題,只發展材料並沒有解決實質問題。那麼如何解決航空發動機中的共振問題呢。造成航空發動機振動的原因主要有發動機的轉子設計、氣流流動,燃料燃燒時產生的波動等等,都會對發動機的振動造成影響。

所以,避免航空發動機故障,最主要的就是解決振動起源,改進材料顯然並不是主要原因,最主要因素在於設計。


中國發動機不行根本不是材料的問題,關鍵就是設計不行


發動機中的轉子因為設計形狀不同,所產生的振動也會不一樣,當設計成不同的形狀,發動機就會產生不同的振動。比如,錯頻減震是一種發動機葉片的一種先進技術,通俗點說就是,一個輪盤上有很多葉片,但是在設計過程中,將這些葉片設計出輕微的差異,在振動過程中,就會避免因為一片葉片振動而帶動其他葉片一起振動的情況。如果將這種設計應用在航空發電機的設計中,那麼共振的情況就會避免。共振情況避免,材料自然也不需要改變。

因此,航空發動機經常出現故障的主要原因是設計能力的問題,如果設計能力沒有改善,用再好的材料依然是徒勞。抓不住開槍人,再硬的骨頭都會被打穿。改進材料對於發動機的性能提升確實會有很大的幫助,但是隻有設計能力才是根源。

航空發動機出現了故障,給人的直觀感受,尤其是外行人看來,一定是材料的問題,但是隻要對機械等領域有所研究,根據物理知識探究其中的奧秘,就會發現,共振是導致發動機出現故障的主要原因,因此設計才是硬傷。因此,我國未來航空領域的發展,不能只是盯住材料先進不先進的問題,最重要的是提升設計能力,當設計提升上去,設計出避免共振的發動機,才能真正解決航空發動機的弊端。所以,外行人也不要盲目的揪住材料問題說事兒,提升設計能力,認真學習設計,有一天能為國家的航空事業做出自己的貢獻才是最應該做的,而不只是紙上談兵,相信未來我國的航空技術一定會有長足的發展。


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