第111章 合金材料的难题

9那样的大家伙，一台燃气涡轮发动机无论大小，都有以下几个部分组成，他们分别是风扇、低压压气机（lpc)、核心机、低压涡轮(hpt)和附件齿轮箱等组成，这些部件通过一系列的热力学工作循环，改变着气流的状态。

    这里面核心机是发动机最最重要的部件，它由高压压气机（hpc）、燃烧室和高压涡轮（hpt)组成。

    在位置上，高压涡轮被按在燃烧室的后面，因此高压涡轮是直接面临着发动机高温燃气的冲击，如果高压涡轮的质量不好，在高温火焰的冲击下就会融化，导致发动机会被烧毁。

    冲击高压涡轮的燃气刚从燃烧室里出来，因此燃气的温度是非常的高，这个温度也叫涡轮前温度。

    我们通常说的，要想提高发动机的推力，就得提高发动机的涡轮前温度，指的就是燃烧室到高压涡轮这一段的燃气温度。

    这么高得温度下，高压涡轮的材料必须具备很高的耐高温性能，同时重量还得足够的轻，否则哪怕这个材料抗高温性能在好，可是重量太重，飞机也飞不起来。

    为了尽可能的减轻发动机的重量，高压涡轮的叶片用的都是轻合金，但轻合金有个缺点，那就是受不得高温，而耐得住高温的合金钢呢又太重，因此在耐高温材料的选择上就变得非常狭窄。

    第一代涡扇发动机，用的镍基高温合金，涡轮前温度不会超过1300摄氏度，因此第一代低涵道军用涡扇发动机只有五到六的推重比。

    第二代涡扇发动机，用的是单晶合金，它的涡轮前温度可以达到了1400摄氏度以上，推重比可以达到七到八。比如，俄罗斯的rd-93发动机，就是中巴联合研制的枭龙战机的发动机，也是米格-35的发动机，它的涡轮前温度就高达1464摄氏度，发动机推重比接近8。

    看看，涡轮前温度只仅仅提高了100摄氏度，发动机就在推力获得了巨大的提升，这都是材料技术功劳。

    第三代涡扇发动机推重比超过了10以上，其高温合金用的铼基高温合金，它藏于锰矿之中，是一种伴生稀有金属元素，它的熔点高达3180c，因此在耐高温合金中适当加入稀有金属铼，就能大大提高发动机的涡轮前温度，据传美国的f-119发动机上就用了这种合金。

    不过铼是地球上非常稀有的金属，仅仅大于镤和镭这些元素储量极少，矿点也非常的分散，这让铼的价格变得极其昂贵。

    由于铼基高温合金的成本太高，除了美国这样财大气粗的国家外，其他国家根本就用不起，所以后来人们在单晶合金的基础上又发明了定向单晶合金，作为铼基高温合金的替代品，定向单晶合金中其实也含有铼，只不过铼在合金中所占的比率比铼基高温合金低多了，虽然耐高温的效果不如铼基合金，但它的成本要相对低了不少，于是欧洲国家的第三代涡扇发动机基板上都是用的定向单晶，就连俄罗斯也都选用了它。

    比如，俄罗斯的s114和英国的ge200发动机，就是用的定向单晶，包括法国阵风战斗机用的m88发动机用的也是定向单晶合金。

    倪文峰手里拿着的高压涡轮，用的材料也是定向单晶合金。

    倪文峰刚说了个开头，李怡炫就知道他的意思了，这个时代不要说定向单晶了，就是单晶合金也才刚刚诞生，如果这时候就把这样的发动机推出市场，肯定会在全球掀起巨大的风波。

    看来还要去31世纪的那家博物馆一趟，看他们有没有其他的办法，如果有其他的替代材料那就更好了，而李怡炫也不打算使用定向单晶。

    这不光会引起风波，更重要的是定向单晶合金冶炼和加工的难度非常大，热处理也是非常的麻烦。

    以英国的罗罗公司为例，每年生产的定向单晶合金的良品率还不足40%，至于铼基合金的它的冶炼工艺就更难了，而且它的合金配方被美国列为了最高机密。