一、為什么航空發動機那么難造

1、發動機的耐高溫問題

大飛機航空發動機采用的(de)(de)是燃(ran)氣渦(wo)輪(lun)發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)，根據熱力(li)學原(yuan)理，渦(wo)輪(lun)燃(ran)氣溫度(du)越高，流過發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)單(dan)位體積或(huo)重量的(de)(de)空氣產生的(de)(de)功(gong)就越多(duo)。也(ye)就是說(shuo)，為了增(zeng)大(da)發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)的(de)(de)功(gong)率最好(hao)是不斷(duan)提高渦(wo)輪(lun)燃(ran)氣的(de)(de)溫度(du)。然而，大(da)多(duo)數金屬的(de)(de)熔(rong)點是1500攝氏度(du)左右(you)，也(ye)就是說(shuo)，當發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)工作時，一(yi)旦溫度(du)達到熔(rong)點，發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)很多(duo)部(bu)件就會熔(rong)化掉！因此，如何讓發(fa)(fa)動(dong)(dong)機(ji)部(bu)件耐(nai)得了高溫，是一(yi)個極大(da)的(de)(de)難題(ti)。

2、大風扇的制造問題

當(dang)今(jin)大(da)(da)飛機普遍(bian)采(cai)用(yong)渦輪風扇(shan)(shan)發動機作為其動力(li)來源。如(ru)果說渦輪的(de)(de)(de)重點是(shi)要解決耐(nai)高溫的(de)(de)(de)問題(ti)(ti)，那(nei)么(me)風扇(shan)(shan)的(de)(de)(de)問題(ti)(ti)重點是(shi)要解決離(li)心(xin)(xin)力(li)和重量的(de)(de)(de)問題(ti)(ti)。適用(yong)于大(da)(da)飛機的(de)(de)(de)航空發動機，其風扇(shan)(shan)直徑在3米(mi)左(zuo)右，如(ru)此巨大(da)(da)的(de)(de)(de)風扇(shan)(shan)倘若采(cai)用(yong)質量重的(de)(de)(de)金屬材料，即使做成空心(xin)(xin)葉(xie)片(pian)，強大(da)(da)的(de)(de)(de)離(li)心(xin)(xin)力(li)也可(ke)以瞬(shun)間(jian)撕裂(lie)風扇(shan)(shan)。因此，如(ru)何讓(rang)大(da)(da)風扇(shan)(shan)葉(xie)片(pian)變輕并(bing)耐(nai)得了(le)離(li)心(xin)(xin)力(li)，就成為一個必須攻克的(de)(de)(de)難題(ti)(ti)。

3、材料與制造工藝問題

不管是熱端的(de)(de)渦(wo)輪(lun)、燃(ran)燒(shao)室也(ye)(ye)好，冷端的(de)(de)風(feng)扇(shan)大葉片也(ye)(ye)好，其(qi)(qi)(qi)(qi)特殊的(de)(de)材(cai)料與制(zhi)造(zao)工(gong)藝的(de)(de)研制(zhi)都必須過關。另外(wai)，航空(kong)(kong)發(fa)動(dong)機內部極為復雜精密，對制(zhi)造(zao)裝配(pei)的(de)(de)要求是“零差錯”，如何提升制(zhi)造(zao)裝配(pei)工(gong)藝水(shui)平(ping)也(ye)(ye)是一項難度極高的(de)(de)挑戰(zhan)。正(zheng)因為航空(kong)(kong)發(fa)動(dong)機極難制(zhi)造(zao)，所(suo)以至(zhi)今能夠(gou)生產的(de)(de)國(guo)家屈(qu)指(zhi)可數(shu)。也(ye)(ye)正(zheng)是認(ren)識到航空(kong)(kong)發(fa)動(dong)機的(de)(de)高技術(shu)含量及(ji)其(qi)(qi)(qi)(qi)高附加值(zhi)，航空(kong)(kong)發(fa)達國(guo)家歷來將(jiang)其(qi)(qi)(qi)(qi)作為高度壟斷(duan)、嚴密封鎖的(de)(de)高科技尖端技術(shu)，其(qi)(qi)(qi)(qi)核(he)心技術(shu)嚴禁向(xiang)國(guo)外(wai)轉(zhuan)讓，并且(qie)在(zai)西方國(guo)家之(zhi)間也(ye)(ye)不例外(wai)。

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二、航空發動機和光刻機哪個難

航空發動機的建造涉及到人類知識領域的多個學科組合，屬于最尖端的科技之一，也是最復雜不過的機械，承載著人類的飛天夢想，保障著飛行器的安全和動力，航空發動機的建造水平確實很難，甚至比光刻機還要難嗎？

一(yi)部航(hang)(hang)空發(fa)動(dong)機的零部件(jian)動(dong)輒幾十萬個之(zhi)多，構造(zao)連(lian)接彼此傳導，發(fa)揮非常(chang)重要(yao)的動(dong)力能(neng)量，但是也容不(bu)得一(yi)點馬(ma)虎和(he)誤(wu)差(cha)，甚至一(yi)點微小的錯誤(wu)，都會讓航(hang)(hang)空發(fa)動(dong)機出現故(gu)障，輕則(ze)造(zao)成(cheng)損(sun)失(shi)，重則(ze)傷及(ji)生(sheng)命，機械(xie)建造(zao)要(yao)求是非常(chang)嚴(yan)苛的。那么真(zhen)比光(guang)刻機還(huan)要(yao)難嗎？確實如此。

首先來(lai)看航空發(fa)(fa)動機的建造(zao)難度，重要一點在于材(cai)(cai)質的建造(zao)，用最通俗(su)簡單(dan)的解釋來(lai)闡述，航空發(fa)(fa)動機工作時，風扇葉(xie)片使(shi)用單(dan)晶材(cai)(cai)質，能夠耐(nai)一定高溫，發(fa)(fa)動機啟動后(hou)，把空氣壓(ya)縮壓(ya)入燃燒室。

在內(nei)部和燃(ran)(ran)燒(shao)劇烈(lie)燃(ran)(ran)燒(shao)，猛烈(lie)的(de)(de)噴射流(liu)推動(dong)葉片高速旋轉產生總值驚人(ren)的(de)(de)動(dong)力，而燃(ran)(ran)燒(shao)室(shi)內(nei)部的(de)(de)溫(wen)度(du)不低(di)于1600度(du)，發動(dong)機外部必須不能感知(zhi)到溫(wen)度(du)，這(zhe)個要求(qiu)說起來何(he)其簡(jian)單(dan)，但是想要實現這(zhe)個加工(gong)目標是非常(chang)艱難的(de)(de)。

燃(ran)燒(shao)室(shi)的(de)(de)(de)溫(wen)度一千多度，發(fa)(fa)(fa)動(dong)機(ji)外部(bu)卻連燙(tang)手的(de)(de)(de)溫(wen)度都沒有，因(yin)為發(fa)(fa)(fa)動(dong)機(ji)的(de)(de)(de)風(feng)扇葉片熔點很低，燃(ran)燒(shao)室(shi)的(de)(de)(de)保溫(wen)和阻燃(ran)工(gong)藝(yi)是最難的(de)(de)(de)重點，不然發(fa)(fa)(fa)動(dong)機(ji)的(de)(de)(de)外部(bu)零部(bu)件都會(hui)損(sun)傷，不堪設想，但是想要達(da)到這(zhe)(zhe)個外部(bu)感知(zhi)不到溫(wen)度，發(fa)(fa)(fa)動(dong)機(ji)內(nei)部(bu)穩(wen)定充分(fen)燃(ran)燒(shao)的(de)(de)(de)建(jian)造要求(qiu)，談何容(rong)易？這(zhe)(zhe)融合(he)了(le)多項(xiang)學科(ke)的(de)(de)(de)高(gao)端科(ke)技(ji)，目前能建(jian)造出(chu)來的(de)(de)(de)國家(jia)也(ye)不是很多。

航空發(fa)動機(ji)(ji)屬于渦扇發(fa)動機(ji)(ji)，各(ge)個組成(cheng)部(bu)件應對和(he)承受的溫度上限各(ge)有不同(tong)，使用(yong)的材料也各(ge)不相(xiang)同(tong)，燃燒室(shi)最高溫度需(xu)要(yao)阻燃鈦合金材質來打(da)造，飛機(ji)(ji)的尾噴(pen)管也要(yao)和(he)燃燒室(shi)使用(yong)同(tong)樣的材質，才能確保(bao)飛機(ji)(ji)的安全。

但是阻燃(ran)鈦(tai)合(he)金的加工非(fei)常難，鈦(tai)合(he)金的鈦(tai)熔點能(neng)夠高(gao)(gao)(gao)達(da)1660度的高(gao)(gao)(gao)溫，一般飛機發動機工作中，除了燃(ran)燒室，最高(gao)(gao)(gao)溫度都在600度左右，所以鈦(tai)是很安全(quan)的。

但(dan)是如果(guo)一(yi)些異常情況(kuang)發生(sheng)會引發鈦火事故，只(zhi)有做阻燃(ran)涂層(ceng)多一(yi)層(ceng)保險，在(zai)鈦合金的(de)表面做了阻燃(ran)涂層(ceng)的(de)工(gong)藝(yi)處理，而這種(zhong)阻燃(ran)涂層(ceng)的(de)構成，是成分非常復雜(za)的(de)材(cai)料，需要注意這種(zhong)涂層(ceng)在(zai)一(yi)定(ding)條件(jian)和環境下，會存在(zai)脫落的(de)風(feng)險。

而(er)且功能(neng)單一(yi)，只能(neng)阻(zu)止和延(yan)緩燃(ran)燒，不會提(ti)高(gao)(gao)鈦合(he)金(jin)的(de)耐熱溫(wen)度(du)(du)上限(xian)，就連鎳基高(gao)(gao)溫(wen)合(he)金(jin)能(neng)承受的(de)溫(wen)度(du)(du)也(ye)只有600度(du)(du)左右，一(yi)般(ban)用(yong)在高(gao)(gao)壓(ya)壓(ya)氣機部分的(de)建造。

而(er)光刻(ke)機(ji)的建(jian)(jian)造(zao)(zao)難(nan)(nan)度(du)(du)則是(shi)另(ling)外一(yi)種情況，光刻(ke)機(ji)的電路投影精(jing)度(du)(du)要求到(dao)了納(na)米量級，極其精(jing)細微小，光刻(ke)機(ji)制造(zao)(zao)芯片(pian)(pian)時簡直就像在(zai)沖洗(xi)照片(pian)(pian)，高清像素的“照片(pian)(pian)”就是(shi)芯片(pian)(pian)的精(jing)度(du)(du)指標，建(jian)(jian)造(zao)(zao)光刻(ke)機(ji)的工(gong)藝(yi)是(shi)最難(nan)(nan)的，而(er)相比(bi)之(zhi)下(xia)，航空(kong)發動機(ji)的材料建(jian)(jian)造(zao)(zao)起(qi)來更難(nan)(nan)一(yi)些，總而(er)言(yan)之(zhi)兩種都屬于目前世界上的尖端科(ke)技之(zhi)一(yi)，各有(you)各的難(nan)(nan)度(du)(du)。

現在(zai)世界上先(xian)進的光(guang)(guang)(guang)刻(ke)機技術，已經(jing)開展了紫外(wai)光(guang)(guang)(guang)照射電路設計圖模板(ban)，簡單的工作流程就是紫外(wai)光(guang)(guang)(guang)利用物鏡把(ba)模板(ban)上電路圖縮小比例，投影到(dao)硅片(pian)刻(ke)電路圖。這種光(guang)(guang)(guang)源必須足夠(gou)穩定(ding)，保證精度和純凈的光(guang)(guang)(guang)源，光(guang)(guang)(guang)刻(ke)機的超精度測量要(yao)求(qiu)極高，否(fou)則也無法加工出(chu)納米級(ji)的精度芯片(pian)。

和航空(kong)發動機相(xiang)比較的(de)話，航發雖然不(bu)需要(yao)那么多(duo)芯片大小(xiao)的(de)零件(jian)，但是動輒幾十萬(wan)個零部件(jian)也是總體建造(zao)難度(du)非(fei)常大，甚至比光刻機的(de)建造(zao)難度(du)還要(yao)高。

航空發動機渦輪葉片要用到單晶材料，能(neng)(neng)夠耐(nai)(nai)高(gao)溫(wen)，而不同部位(wei)的(de)零部件能(neng)(neng)夠耐(nai)(nai)高(gao)溫(wen)的(de)程度又不相同，使用的(de)材料也不一樣，不同的(de)材質都(dou)組裝到發動機上，對于動力學和各個學科間的(de)協同和組裝融(rong)合，相互配合傳動工作(zuo)，也是(shi)非常大的(de)設計考驗。