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)燃氣(qi)渦(wo)輪(lun)發(fa)(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji)，根據熱力學原理，渦(wo)輪(lun)燃氣(qi)溫(wen)度(du)越高，流過發(fa)(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji)單(dan)位體(ti)積或重(zhong)量的(de)空氣(qi)產生的(de)功(gong)就(jiu)(jiu)越多(duo)。也就(jiu)(jiu)是(shi)說，為了增大發(fa)(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji)的(de)功(gong)率最好是(shi)不斷(duan)提高渦(wo)輪(lun)燃氣(qi)的(de)溫(wen)度(du)。然而(er)，大多(duo)數金屬的(de)熔(rong)點是(shi)1500攝(she)氏度(du)左右(you)，也就(jiu)(jiu)是(shi)說，當發(fa)(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji)工作時，一旦(dan)溫(wen)度(du)達到熔(rong)點，發(fa)(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji)很(hen)多(duo)部件就(jiu)(jiu)會熔(rong)化掉！因此，如何讓(rang)發(fa)(fa)(fa)動(dong)機(ji)(ji)部件耐得了高溫(wen)，是(shi)一個極大的(de)難題。

2、大風扇的制造問題

當今大飛機(ji)普遍采(cai)用(yong)渦(wo)輪(lun)風(feng)扇發動機(ji)作為(wei)其動力(li)來源。如果說渦(wo)輪(lun)的(de)(de)重(zhong)(zhong)點是要解(jie)決(jue)(jue)耐(nai)高溫(wen)的(de)(de)問題(ti)，那么(me)風(feng)扇的(de)(de)問題(ti)重(zhong)(zhong)點是要解(jie)決(jue)(jue)離(li)心力(li)和重(zhong)(zhong)量的(de)(de)問題(ti)。適用(yong)于大飛機(ji)的(de)(de)航空發動機(ji)，其風(feng)扇直徑在3米左右，如此巨大的(de)(de)風(feng)扇倘若(ruo)采(cai)用(yong)質量重(zhong)(zhong)的(de)(de)金(jin)屬材料，即使做(zuo)成空心葉(xie)片，強(qiang)大的(de)(de)離(li)心力(li)也可以瞬間(jian)撕裂風(feng)扇。因(yin)此，如何讓大風(feng)扇葉(xie)片變輕并耐(nai)得(de)了離(li)心力(li)，就成為(wei)一個必須攻克的(de)(de)難題(ti)。

3、材料與制造工藝問題

不管是(shi)(shi)熱端(duan)的(de)(de)(de)(de)渦(wo)輪、燃燒室(shi)也好，冷端(duan)的(de)(de)(de)(de)風扇大葉(xie)片(pian)也好，其(qi)特殊的(de)(de)(de)(de)材(cai)料與制(zhi)造(zao)工藝(yi)的(de)(de)(de)(de)研制(zhi)都必(bi)須過關。另(ling)外，航空發(fa)(fa)(fa)動機(ji)內部極為復雜精密，對制(zhi)造(zao)裝(zhuang)配(pei)的(de)(de)(de)(de)要求(qiu)是(shi)(shi)“零差錯(cuo)”，如(ru)何提升(sheng)制(zhi)造(zao)裝(zhuang)配(pei)工藝(yi)水(shui)平也是(shi)(shi)一項難(nan)度極高的(de)(de)(de)(de)挑(tiao)戰。正(zheng)因為航空發(fa)(fa)(fa)動機(ji)極難(nan)制(zhi)造(zao)，所以至今能夠生產的(de)(de)(de)(de)國家(jia)屈指(zhi)可數(shu)。也正(zheng)是(shi)(shi)認識到航空發(fa)(fa)(fa)動機(ji)的(de)(de)(de)(de)高技術(shu)含量及其(qi)高附加值(zhi)，航空發(fa)(fa)(fa)達(da)國家(jia)歷來將其(qi)作(zuo)為高度壟斷、嚴密封鎖的(de)(de)(de)(de)高科技尖(jian)端(duan)技術(shu)，其(qi)核心(xin)技術(shu)嚴禁向國外轉(zhuan)讓，并且在西(xi)方國家(jia)之(zhi)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？

一部航空發動(dong)(dong)機(ji)的(de)(de)(de)零(ling)部件動(dong)(dong)輒幾十萬個之(zhi)多(duo)，構造連接(jie)彼此傳導，發揮非(fei)常重要的(de)(de)(de)動(dong)(dong)力(li)能量，但是也容不得一點(dian)馬虎和誤差，甚至(zhi)一點(dian)微(wei)小的(de)(de)(de)錯誤，都會讓航空發動(dong)(dong)機(ji)出現故障，輕則造成損失，重則傷及生命，機(ji)械(xie)建造要求是非(fei)常嚴苛(ke)的(de)(de)(de)。那么(me)真比光刻機(ji)還要難嗎？確實如此。

首(shou)先(xian)來看航(hang)空(kong)(kong)發(fa)動(dong)(dong)機的建造難度，重(zhong)要一點在于(yu)材質(zhi)的建造，用最通俗簡(jian)單的解釋來闡述，航(hang)空(kong)(kong)發(fa)動(dong)(dong)機工(gong)作時，風扇葉片使用單晶材質(zhi)，能(neng)夠(gou)耐一定高溫，發(fa)動(dong)(dong)機啟(qi)動(dong)(dong)后，把空(kong)(kong)氣壓縮(suo)壓入燃燒室(shi)。

在(zai)內(nei)部和(he)燃燒(shao)(shao)劇烈燃燒(shao)(shao)，猛烈的(de)噴(pen)射流推(tui)動葉片(pian)高速旋轉產生總值(zhi)驚(jing)人的(de)動力(li)，而(er)燃燒(shao)(shao)室內(nei)部的(de)溫(wen)度(du)(du)(du)不低于1600度(du)(du)(du)，發動機(ji)外部必須(xu)不能感知到溫(wen)度(du)(du)(du)，這(zhe)個要求說(shuo)起來何其簡單，但是想要實現(xian)這(zhe)個加工目標(biao)是非常艱難(nan)的(de)。

燃(ran)燒室的(de)(de)(de)溫度一千多(duo)度，發動(dong)機外部(bu)(bu)卻連燙手(shou)的(de)(de)(de)溫度都(dou)沒有，因為發動(dong)機的(de)(de)(de)風(feng)扇葉片熔點很(hen)低，燃(ran)燒室的(de)(de)(de)保溫和阻燃(ran)工藝(yi)是(shi)最難(nan)的(de)(de)(de)重點，不(bu)然發動(dong)機的(de)(de)(de)外部(bu)(bu)零部(bu)(bu)件都(dou)會損(sun)傷，不(bu)堪設想，但(dan)是(shi)想要達到(dao)這(zhe)個外部(bu)(bu)感知不(bu)到(dao)溫度，發動(dong)機內部(bu)(bu)穩定充(chong)分燃(ran)燒的(de)(de)(de)建(jian)造要求，談何(he)容易？這(zhe)融合了多(duo)項學科(ke)的(de)(de)(de)高端科(ke)技，目前能建(jian)造出來的(de)(de)(de)國家也(ye)不(bu)是(shi)很(hen)多(duo)。

航空發動(dong)機(ji)屬于渦扇(shan)發動(dong)機(ji)，各(ge)個組成部件應對和承受的(de)溫度(du)上限各(ge)有不(bu)同(tong)，使用的(de)材料(liao)也(ye)各(ge)不(bu)相同(tong)，燃(ran)燒室最高溫度(du)需要(yao)阻燃(ran)鈦合(he)金材質來打(da)造，飛機(ji)的(de)尾噴(pen)管也(ye)要(yao)和燃(ran)燒室使用同(tong)樣的(de)材質，才能確(que)保(bao)飛機(ji)的(de)安全(quan)。

但是(shi)阻(zu)燃鈦(tai)合金的(de)加(jia)工非常難，鈦(tai)合金的(de)鈦(tai)熔點能夠高(gao)(gao)達1660度的(de)高(gao)(gao)溫，一(yi)般(ban)飛(fei)機發動機工作中，除了(le)燃燒室，最高(gao)(gao)溫度都在600度左(zuo)右，所(suo)以鈦(tai)是(shi)很安全的(de)。

但是(shi)如(ru)果一(yi)些異常(chang)情況發生會(hui)引發鈦(tai)火事故，只有(you)做(zuo)阻燃(ran)(ran)涂層(ceng)(ceng)多一(yi)層(ceng)(ceng)保險，在鈦(tai)合金的(de)(de)表面做(zuo)了阻燃(ran)(ran)涂層(ceng)(ceng)的(de)(de)工藝處理(li)，而這(zhe)種(zhong)阻燃(ran)(ran)涂層(ceng)(ceng)的(de)(de)構成(cheng)，是(shi)成(cheng)分非常(chang)復雜(za)的(de)(de)材料，需要(yao)注意(yi)這(zhe)種(zhong)涂層(ceng)(ceng)在一(yi)定條件和環境下，會(hui)存在脫落的(de)(de)風險。

而且功(gong)能(neng)單一(yi)，只能(neng)阻止和(he)延緩燃燒，不會提高鈦合(he)金的(de)(de)耐熱溫度上限，就(jiu)連鎳(nie)基高溫合(he)金能(neng)承受的(de)(de)溫度也只有600度左右，一(yi)般(ban)用在高壓(ya)壓(ya)氣(qi)機部分的(de)(de)建造。

而(er)(er)光(guang)刻機(ji)的(de)(de)建(jian)(jian)造難度(du)則是(shi)另外一種(zhong)情(qing)況，光(guang)刻機(ji)的(de)(de)電路投影精(jing)度(du)要求到了納(na)米量(liang)級，極(ji)其精(jing)細微小，光(guang)刻機(ji)制造芯片(pian)時簡直就像在沖(chong)洗照(zhao)片(pian)，高清(qing)像素的(de)(de)“照(zhao)片(pian)”就是(shi)芯片(pian)的(de)(de)精(jing)度(du)指標，建(jian)(jian)造光(guang)刻機(ji)的(de)(de)工藝是(shi)最難的(de)(de)，而(er)(er)相比(bi)之下，航(hang)空發動機(ji)的(de)(de)材料建(jian)(jian)造起來更難一些，總(zong)而(er)(er)言之兩種(zhong)都(dou)屬于目前世界上(shang)的(de)(de)尖端科技之一，各有各的(de)(de)難度(du)。

現(xian)在(zai)世(shi)界上先進的光(guang)刻機技術(shu)，已經開展了紫外(wai)光(guang)照射(she)電路設計圖模板，簡單的工作(zuo)流程就是紫外(wai)光(guang)利(li)用物鏡把(ba)模板上電路圖縮(suo)小比例，投影(ying)到(dao)硅(gui)片刻電路圖。這種光(guang)源必須足夠穩定，保(bao)證精度(du)和純(chun)凈的光(guang)源，光(guang)刻機的超精度(du)測量要求(qiu)極高(gao)，否則(ze)也無法(fa)加工出納(na)米級的精度(du)芯片。

和(he)航(hang)空發動機相比(bi)較的(de)(de)話，航(hang)發雖然不需要(yao)那(nei)么(me)多芯片大(da)小的(de)(de)零件(jian)，但(dan)是動輒幾十萬個零部件(jian)也(ye)是總(zong)體(ti)建造(zao)難(nan)度(du)非常大(da)，甚至比(bi)光刻機的(de)(de)建造(zao)難(nan)度(du)還要(yao)高。

航空發動機渦輪葉片(pian)要(yao)用到單晶(jing)材料(liao)，能夠耐高(gao)溫，而(er)不同(tong)部位的(de)(de)零部件能夠耐高(gao)溫的(de)(de)程度又不相(xiang)同(tong)，使用的(de)(de)材料(liao)也不一樣，不同(tong)的(de)(de)材質(zhi)都組裝(zhuang)到發動(dong)機上，對于動(dong)力學(xue)和各(ge)個學(xue)科間的(de)(de)協同(tong)和組裝(zhuang)融合(he)，相(xiang)互配(pei)合(he)傳動(dong)工作，也是非(fei)常(chang)大的(de)(de)設計(ji)考(kao)驗。