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)是(shi)(shi)燃氣渦輪(lun)發動(dong)(dong)機，根(gen)據熱(re)力學原理，渦輪(lun)燃氣溫度(du)越(yue)高(gao)，流過發動(dong)(dong)機單位(wei)體(ti)積(ji)或重量的(de)空(kong)氣產(chan)生(sheng)的(de)功(gong)就(jiu)越(yue)多(duo)。也就(jiu)是(shi)(shi)說，為了增大(da)發動(dong)(dong)機的(de)功(gong)率最(zui)好是(shi)(shi)不斷(duan)提高(gao)渦輪(lun)燃氣的(de)溫度(du)。然而，大(da)多(duo)數金屬(shu)的(de)熔(rong)點(dian)是(shi)(shi)1500攝氏度(du)左右，也就(jiu)是(shi)(shi)說，當發動(dong)(dong)機工作時，一旦溫度(du)達到熔(rong)點(dian)，發動(dong)(dong)機很多(duo)部件就(jiu)會(hui)熔(rong)化掉！因此，如何讓發動(dong)(dong)機部件耐得(de)了高(gao)溫，是(shi)(shi)一個極大(da)的(de)難題。

2、大風扇的制造問題

當今大(da)飛機(ji)普(pu)遍采用渦(wo)輪風(feng)扇(shan)發動(dong)機(ji)作為(wei)其動(dong)力(li)來源。如果(guo)說渦(wo)輪的(de)(de)(de)重點(dian)是要解(jie)決耐高溫的(de)(de)(de)問題(ti)(ti)，那么風(feng)扇(shan)的(de)(de)(de)問題(ti)(ti)重點(dian)是要解(jie)決離(li)(li)心(xin)(xin)力(li)和重量的(de)(de)(de)問題(ti)(ti)。適用于大(da)飛機(ji)的(de)(de)(de)航(hang)空發動(dong)機(ji)，其風(feng)扇(shan)直徑在(zai)3米左右，如此巨大(da)的(de)(de)(de)風(feng)扇(shan)倘若(ruo)采用質量重的(de)(de)(de)金屬材(cai)料，即(ji)使(shi)做成(cheng)空心(xin)(xin)葉片，強大(da)的(de)(de)(de)離(li)(li)心(xin)(xin)力(li)也(ye)可(ke)以瞬(shun)間撕裂風(feng)扇(shan)。因此，如何(he)讓大(da)風(feng)扇(shan)葉片變輕并耐得了離(li)(li)心(xin)(xin)力(li)，就成(cheng)為(wei)一個必須攻克的(de)(de)(de)難(nan)題(ti)(ti)。

3、材料與制造工藝問題

不管是(shi)熱端(duan)(duan)的(de)(de)渦(wo)輪、燃燒室也好，冷端(duan)(duan)的(de)(de)風扇大葉片也好，其(qi)(qi)特殊(shu)的(de)(de)材料與制(zhi)造(zao)(zao)工藝(yi)的(de)(de)研制(zhi)都必須過關。另外，航(hang)(hang)空(kong)發(fa)動(dong)機(ji)內(nei)部極為(wei)復(fu)雜精密，對制(zhi)造(zao)(zao)裝配的(de)(de)要(yao)求是(shi)“零差錯”，如何提升制(zhi)造(zao)(zao)裝配工藝(yi)水平也是(shi)一項(xiang)難(nan)度(du)極高(gao)的(de)(de)挑戰。正因為(wei)航(hang)(hang)空(kong)發(fa)動(dong)機(ji)極難(nan)制(zhi)造(zao)(zao)，所以至今能夠生產的(de)(de)國家(jia)屈(qu)指可數(shu)。也正是(shi)認識到(dao)航(hang)(hang)空(kong)發(fa)動(dong)機(ji)的(de)(de)高(gao)技(ji)(ji)術(shu)含量(liang)及(ji)其(qi)(qi)高(gao)附加值，航(hang)(hang)空(kong)發(fa)達國家(jia)歷來將其(qi)(qi)作為(wei)高(gao)度(du)壟(long)斷、嚴密封鎖的(de)(de)高(gao)科技(ji)(ji)尖端(duan)(duan)技(ji)(ji)術(shu)，其(qi)(qi)核心技(ji)(ji)術(shu)嚴禁向(xiang)國外轉讓(rang)，并且在(zai)西方國家(jia)之間也不例外。

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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？

一部航空發(fa)(fa)動機(ji)的零部件動輒幾(ji)十萬個(ge)之多，構造連接(jie)彼此(ci)傳(chuan)導，發(fa)(fa)揮非(fei)常重要(yao)的動力(li)能量，但(dan)是也容不得一點(dian)馬虎和誤差，甚(shen)至一點(dian)微(wei)小的錯誤，都會讓航空發(fa)(fa)動機(ji)出現故障，輕則造成(cheng)損失，重則傷及(ji)生命，機(ji)械建造要(yao)求(qiu)是非(fei)常嚴(yan)苛的。那么真比光刻機(ji)還要(yao)難(nan)嗎？確(que)實如此(ci)。

首先(xian)來看航空發(fa)動(dong)機的(de)(de)建(jian)造難度，重要一(yi)點(dian)在于材質(zhi)的(de)(de)建(jian)造，用最通俗簡單的(de)(de)解(jie)釋來闡(chan)述(shu)，航空發(fa)動(dong)機工作時(shi)，風扇(shan)葉片使用單晶(jing)材質(zhi)，能夠耐一(yi)定高溫，發(fa)動(dong)機啟動(dong)后，把(ba)空氣壓縮壓入燃燒室(shi)。

在(zai)內(nei)部(bu)(bu)和(he)燃(ran)燒劇烈燃(ran)燒，猛烈的(de)噴射流推動葉片高(gao)速旋(xuan)轉產生總值驚人的(de)動力，而燃(ran)燒室內(nei)部(bu)(bu)的(de)溫度(du)不低于1600度(du)，發動機(ji)外部(bu)(bu)必(bi)須不能(neng)感知到溫度(du)，這(zhe)個要求說起(qi)來何其(qi)簡單(dan)，但是想(xiang)要實現這(zhe)個加工目標是非常艱(jian)難的(de)。

燃(ran)燒室的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)一(yi)千多(duo)度(du)(du)，發(fa)動(dong)(dong)機外(wai)部卻連燙手的(de)(de)溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)都(dou)沒(mei)有，因為發(fa)動(dong)(dong)機的(de)(de)風(feng)扇葉片熔點(dian)很(hen)低，燃(ran)燒室的(de)(de)保溫(wen)(wen)(wen)和阻燃(ran)工藝是最難的(de)(de)重(zhong)點(dian)，不(bu)然發(fa)動(dong)(dong)機的(de)(de)外(wai)部零部件都(dou)會損傷，不(bu)堪(kan)設想，但是想要(yao)達到這個外(wai)部感知不(bu)到溫(wen)(wen)(wen)度(du)(du)，發(fa)動(dong)(dong)機內(nei)部穩定充分燃(ran)燒的(de)(de)建造(zao)(zao)要(yao)求，談(tan)何容易？這融合了多(duo)項學(xue)科的(de)(de)高端科技，目(mu)前能建造(zao)(zao)出來的(de)(de)國家也(ye)不(bu)是很(hen)多(duo)。

航空發動(dong)機屬于渦扇發動(dong)機，各(ge)個組成部件應對和承受的溫(wen)度上限各(ge)有(you)不同(tong)(tong)，使(shi)用(yong)的材料也(ye)各(ge)不相同(tong)(tong)，燃燒室最高溫(wen)度需要阻燃鈦(tai)合金(jin)材質(zhi)來打造，飛(fei)機的尾噴管也(ye)要和燃燒室使(shi)用(yong)同(tong)(tong)樣的材質(zhi)，才(cai)能確保飛(fei)機的安全。

但是(shi)阻燃鈦(tai)合金的(de)加工非常難，鈦(tai)合金的(de)鈦(tai)熔點(dian)能夠高(gao)達1660度的(de)高(gao)溫(wen)，一(yi)般飛機(ji)發動機(ji)工作中，除(chu)了燃燒(shao)室，最高(gao)溫(wen)度都(dou)在600度左右，所以鈦(tai)是(shi)很安全的(de)。

但是(shi)如(ru)果(guo)一(yi)些(xie)異常情況發生會引發鈦(tai)火事故，只(zhi)有(you)做阻(zu)燃涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)多一(yi)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)保險，在(zai)鈦(tai)合金的(de)表(biao)面做了阻(zu)燃涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)工藝處理(li)，而這種(zhong)阻(zu)燃涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)的(de)構成(cheng)，是(shi)成(cheng)分非常復雜的(de)材料，需(xu)要(yao)注意這種(zhong)涂(tu)(tu)層(ceng)(ceng)(ceng)(ceng)在(zai)一(yi)定條(tiao)件(jian)和環境下，會存在(zai)脫落(luo)的(de)風險。

而且(qie)功(gong)能單(dan)一，只能阻止和延緩(huan)燃燒，不會提高(gao)鈦合(he)金(jin)的耐熱溫(wen)度(du)(du)上限，就(jiu)連(lian)鎳基高(gao)溫(wen)合(he)金(jin)能承受的溫(wen)度(du)(du)也只有600度(du)(du)左右，一般用在(zai)高(gao)壓壓氣機部分(fen)的建(jian)造。

而光(guang)刻機的(de)(de)建造難(nan)度(du)(du)則是另外一種情況(kuang)，光(guang)刻機的(de)(de)電路投影精(jing)(jing)度(du)(du)要求到了納米量級，極(ji)其精(jing)(jing)細微(wei)小(xiao)，光(guang)刻機制造芯(xin)片(pian)時簡直就像在沖洗照片(pian)，高清像素(su)的(de)(de)“照片(pian)”就是芯(xin)片(pian)的(de)(de)精(jing)(jing)度(du)(du)指標，建造光(guang)刻機的(de)(de)工藝是最難(nan)的(de)(de)，而相比之(zhi)(zhi)下，航(hang)空發(fa)動機的(de)(de)材料建造起(qi)來(lai)更難(nan)一些(xie)，總而言之(zhi)(zhi)兩種都屬于(yu)目前(qian)世界上的(de)(de)尖端科(ke)技之(zhi)(zhi)一，各有各的(de)(de)難(nan)度(du)(du)。

現在世界上先進的(de)光刻機技術，已經(jing)開展了(le)紫外(wai)光照(zhao)射電(dian)路(lu)設計(ji)圖(tu)模板，簡單的(de)工作流程就是紫外(wai)光利用(yong)物鏡把(ba)模板上電(dian)路(lu)圖(tu)縮小比例(li)，投影到(dao)硅片(pian)刻電(dian)路(lu)圖(tu)。這(zhe)種光源必須足夠穩定，保證精度(du)和純凈的(de)光源，光刻機的(de)超精度(du)測量(liang)要求極高，否則也(ye)無法加(jia)工出納(na)米級(ji)的(de)精度(du)芯(xin)片(pian)。

和航空發動機(ji)相比較的話，航發雖然不需(xu)要(yao)那么多(duo)芯片大(da)小的零件(jian)，但是動輒幾(ji)十萬個零部(bu)件(jian)也是總(zong)體(ti)建(jian)造難度(du)非常(chang)大(da)，甚至比光刻機(ji)的建(jian)造難度(du)還要(yao)高。

航空發動機渦輪(lun)葉片要用到單晶材(cai)(cai)(cai)料(liao)，能夠耐高溫(wen)，而(er)不(bu)同(tong)部位的(de)(de)(de)零部件能夠耐高溫(wen)的(de)(de)(de)程度(du)又不(bu)相(xiang)同(tong)，使用的(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)料(liao)也(ye)不(bu)一樣，不(bu)同(tong)的(de)(de)(de)材(cai)(cai)(cai)質都組裝到發動機上，對于動力學(xue)和各個學(xue)科間的(de)(de)(de)協同(tong)和組裝融合(he)，相(xiang)互配(pei)合(he)傳動工作，也(ye)是非(fei)常大的(de)(de)(de)設計(ji)考(kao)驗(yan)。