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美国试图断供C919发动机?从关键材料——陶瓷基复合材料深度剖析
来源:米乐体育m6官网下载  添加时间:2024-08-04 05:01:01

  美国航空制造巨头波音公司深陷泥潭,而中国国产大飞机C919项目却在稳步推进,订单破千、投入运营指日可待。眼红于此,有美国政客开始拿C919中的“美制发动机”大做文章,但断供发动机一事却突然有了意想不到的反转......

  据美国有线日报道称,尽管一些美国官员称出售发动机给中国一事会“危及国家安全”,特朗普政府依旧将批准通用电气(GE)向中国出口喷气发动机。

  美国通用电气与法国赛峰集团(SAFRAN)以各50%的资金比例,合资建立的大型客机发动机生产商CFM国际公司,多年来一直在为中国引进、以及自行研制的客机提供发动机。中国C919客机使用的就是CFM提供的LEAP-1C发动机,目前其慢慢的开始试飞,预计在明年投入使用。

  今天就跟小编共同来了解下LEAP发动机关键材料——陶瓷基复合材料(CMC)吧!

  陶瓷基复合材料(CMC)包括两部分,增韧材料和陶瓷基体。目前采用连续纤维增韧是陶瓷基复合材料增韧效果较好的一种方法。陶瓷材料一般脆性较大,限制其在热结构材料领域的应用。通过在陶瓷材料中引入纤维材料,制备连续纤维增强陶瓷基复合材料可有效解决以上问题,大幅度提升强度的同时可改善脆性并提高材料的使用温度。

  陶瓷基复合材料优点很多,比如低密度(仅为高温合金的1/4~1/3)、高硬度、耐高温、耐腐蚀、抗氧化等,其工作时候的温度可高达1650℃,因此是一种高温复合材料,在航空航天、国防军工、能源等领域具有广阔的应用。

  目前,使用比较广泛的陶瓷基复合材料有碳化硅纤维增强碳化硅陶瓷基 (SiC/SiC)复合材料以及碳纤维增强碳化硅陶瓷基(C/SiC)复合材料两种,而SiC/SiC复合材料的研究最为广泛,其使用温度可达1450℃,高温强度大且重量轻、耐腐蚀,众多优点可改善发动机的性能,因此可用于长寿命航空发动机、核能包壳材料等领域。

  美、日等发达国家在SiC纤维和SiC/SiC复合材料的工程产业化方面是走在世界前列。国际一致认为,SiC陶瓷基复合材料是发动机高温结构材料的技术制高点之一,反映出一个国家先进武器装备的设计、制造能力。为了研究陶瓷基复合材料在航空发动机热端部位的应用,美、日等国家先后推出了一系列国家级的研究计划与项目,包括IHPTET项目、UEET项目和AMG项目等。

  SiC/SiC复合材料的应用最重要的包含发动机燃烧室内衬、燃烧室筒、喷口导流叶片、涡轮叶片和涡轮罩环等部位。以美国为首的发达国家在航空用陶瓷基复合材料领域进行了大量的研究,美国GE公司是产业界与科研界的代表之一。

  美国GE公司在二十多年前就开始与NASA合作开发高速民用运输机用陶瓷基复合材料燃烧室内衬。GE公司很看重对航空事业的研发,投入了巨额研发资金,陶瓷基复合材料正是GE航空部门最为依赖的技术之一。几年前,美国GE公司就开始在阿拉巴马州亨茨维尔市建设SiC纤维工厂,大幅度的提高美国耐2400°F(约1316℃)高温的SiC陶瓷纤维产能。而此前,SiC陶瓷纤维市场被日本公司牢牢占据。

  在美国能源部橡树岭国家实验室的领导下,美国展开了对陶瓷基复合材料的研发工作。CFM公司研发的LEAP航空发动机,成为第一个大范围的应用的陶瓷基复合材料产品。

  国内在SiC/SiC 复合材料研究方面起步相对较晚,在航空领域,近年来国家通过项目支持,包括中航复合材料有限责任公司、西北工业大学、国防科学技术大学等单位已经具备构件研制和小批量生产能力。中航复合材料有限责任公司经过多年工程化应用研究,突破了多项关键技术。

  SiC/SiC复合材料在多领域应用广泛,虽然我国在近几年加大投入力度,联合多家单位对SiC/SiC复合材料进行技术进行研发,但是在SiC纤维及构件工程化方面仍然具有一定差距。

  此次美国政府迅速“改口”,批准出售发动机,CNN解释称,这还在于禁售将对处于困境中的通用电气造成重大打击。由于波音737 Max飞机在事故以后处于停飞状态,在失去波音订单以后,目前通用航空处于亏损状态,而中国商飞的C919项目是其第二大发动机订单。特朗普政府批准GE继续供应发动机,也还是为了避免“伤敌一千,自损八百”的情况出现。

  “美国发动机断供”虽然是虚惊一场,但给我国民用客机工业敲响了警钟,我们一定要时刻做好准备应对美国断供。一方面要求加强与欧洲技术合作,逐步将美国技术和设备替代,甚至引进客机的时候也要减少美制系统。另外一方面要加大国内研发技术,实现国产化,避免受制于人。

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