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中企打破美國壟斷自主研發(fā)航空發(fā)動機單晶葉片

2017-10-25 11:37?來源綜合

　　中企打破美國壟斷：中國企業(yè)自主研發(fā)航空發(fā)動機單晶葉片，航空火箭發(fā)動機用到一種稀有金屬錸。中企克服技術難題，終于成功制造出高速高溫的火箭發(fā)動機葉片，打破美國長期壟斷。

　　不斷打破國外壟斷中國航空發(fā)動機關鍵零件國際領先

　　在河北廊坊科技園，一款為無人機和商務機而設計的航空發(fā)動機正在進行150小時試車，考核發(fā)動機在各種狀態(tài)下技術性能和可靠性及壽命等綜合指標。

　　中國科學院工程熱物理所所長朱俊強：150小時做完了，首飛保證就沒問題了，可以到不同高度進行試飛了，這個發(fā)動機基本定型。

　　十三五期間，我國啟動了航空發(fā)動機和燃氣輪機重大專項，航空工業(yè)持續(xù)發(fā)力，不斷縮小與國際一流發(fā)動機生產企業(yè)的差距。

　　中國科學院工程熱物理所輕型動力實驗室實任徐綱：這一款渦扇發(fā)動機它的耗油率、壽命指標都達到了國際先進水平，國內也是個空白，所有的零件都是自主設計、自主生產，尤其是像里面的高溫的單晶渦輪葉片，實際上就是可以說發(fā)動機里面加工的難點中的難點。

　　單晶葉片處于航空發(fā)動機中溫度最高、應力最復雜、環(huán)境最惡劣的部位，是航空產品第一關鍵零件，它的鑄造工藝直接決定了航空發(fā)動機的性能。

　　在這臺1000公斤推力的發(fā)動機中心，核心部件就是眼前這60片單晶葉片。發(fā)動機將空氣進行壓縮之后壓入燃燒室，在有限的空間內和燃料發(fā)生劇烈燃燒，產生猛烈的燃氣噴射流，推動這些葉片高速旋轉，讓看似單薄的零件迸發(fā)出驚人的動力，每一片葉片輸出的馬力都相當于一臺2.0排量的SUV汽車，溫度大概在1720多度。

　　在1700度的高溫之下，普通金屬是不夠耐熱的。生產單晶葉片，就一定離不開一種珍貴的稀有金屬-錸。

　　在成都航宇超合金技術有限公司，我們見到了單晶葉片生產中最為關鍵的金屬—錸。這是人類發(fā)現(xiàn)最晚的天然元素，因為發(fā)現(xiàn)者是德國化學家，因此以萊茵河的名稱命名為錸。它在地殼中的含量比所有的稀土元素都小，比鉆石更難以獲取。根據美國地質調查局的報告，全球探明的錸儲量僅為2500噸左右。錸的價格跟白金的價格相仿，一克大概需要兩三百塊錢。

　　能夠提純錸金屬的，是成都航宇超合金技術有限公司的母公司，這是一家上市的礦業(yè)公司。2010年，這家公司在其下屬的陜西省洛南縣黃龍鋪鉬礦區(qū)礦山中斟探到錸，儲量達到176噸，約占全球儲量的7%，僅次于智利、美國、俄羅斯和哈薩克斯坦。近年來，隨著航空工業(yè)的發(fā)展，錸消費量的年均增長率為3%，雖然價格不菲，卻一直處于供不應求的狀態(tài)。

　　成都航宇超合金技術有限公司董事長張政：我們原來最初的想法是把錸生產出來。交給國內的用戶。我們每年增加我們的收益，對上市公司就是一個很好的幫助。

　　美國是最大的錸金屬消費國，控制著全球銷售市場，一直處于壟斷地位。由于錸可以廣泛應用于噴氣式發(fā)動機和火箭發(fā)動機，全球約80%的錸用于生產航空發(fā)動機，其在軍事戰(zhàn)略上有重要意義。為了維持在航空工業(yè)的優(yōu)勢地位，美國和其它一些西方國家常年針對中國進行材料和技術封鎖。

　　成都航宇超合金技術有限公司副總經理宋陽：它有一些區(qū)域是限制中國人進入的，他們不希望這樣的一些技術機密，或者是技術信息被中國所了解和掌握。

　　越是封鎖，就越說明航空發(fā)動機的戰(zhàn)略重要性，就越需要突破。礦業(yè)公司董事長張政拍板做了一個重要的決定：自己生產用于航空發(fā)動機的單晶渦輪葉片。

　　2012年7月，國務院印發(fā)《“十二五”國家戰(zhàn)略性新興產業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，將航空裝備產業(yè)列為高端裝備制造產業(yè)中的第一個項目，明確提出要突破航空發(fā)動機核心關鍵技術，加快推進航空發(fā)動機產業(yè)化。國家層面大力倡導，然而生產設備的采購卻面臨著巨大的困難——國外巨頭再次相對中國進行技術封鎖，生產設備中的關鍵環(huán)節(jié)——熱處理爐因為西方國家的封鎖卡了殼。

　　幾大航空發(fā)動機生產公司所使用的，都是航空工業(yè)專用的一級熱處理爐。但是因為西方國家的嚴密封鎖，能夠生產這類設備的廠商根本無法將設備銷售給中國的企業(yè)，而國內的企業(yè)也只能生產二級爐。

　　宋陽：二級爐，就是溫度差正負5度，從正負3到正負5度，這一點點的差距，設備的結構熱處理之后的效果差距是非常明顯的。

　　時間不等人，專家組另辟蹊徑，嘗試用電子行業(yè)的一級熱處理爐來替代傳統(tǒng)的航空工業(yè)一級熱處理爐。這種跨行業(yè)的混搭在航空發(fā)動機的生產領域是一個前所未有的大膽嘗試，成功與否誰都沒有把握，幸運的是這個爐子比原來想象的，正負3度的偏差更低，它正負只偏差了2.1度，這幾乎是比一級爐還要精密。

　　解決好了熱處理爐的問題，但他們緊繃的神經依然沒有絲毫放松。因為整條生產線依然還差一臺單晶澆鑄環(huán)節(jié)最重要的設備—單晶爐。幾經輾轉，他們又找到英國一家單晶爐的供應商，提出了定制化要求。

　　宋陽：剛開始的時候它對于一個中國的廠商能夠生產單晶葉片，他們更多是想賣一臺設備到中國來，但是并沒有想幫助我們把這件事給做成。