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(ran)氣渦輪發動(dong)(dong)機(ji)，根據熱力學原理，渦輪燃(ran)氣溫(wen)度(du)越高(gao)(gao)，流過發動(dong)(dong)機(ji)單(dan)位體(ti)積或重(zhong)量(liang)的(de)空氣產生的(de)功就(jiu)越多。也就(jiu)是(shi)(shi)說(shuo)，為了增大(da)發動(dong)(dong)機(ji)的(de)功率最好是(shi)(shi)不斷提高(gao)(gao)渦輪燃(ran)氣的(de)溫(wen)度(du)。然而，大(da)多數金屬的(de)熔點是(shi)(shi)1500攝氏(shi)度(du)左右，也就(jiu)是(shi)(shi)說(shuo)，當(dang)發動(dong)(dong)機(ji)工作(zuo)時，一(yi)(yi)旦(dan)溫(wen)度(du)達到熔點，發動(dong)(dong)機(ji)很(hen)多部件就(jiu)會(hui)熔化掉(diao)！因此，如何讓發動(dong)(dong)機(ji)部件耐得了高(gao)(gao)溫(wen)，是(shi)(shi)一(yi)(yi)個極(ji)大(da)的(de)難題。

2、大風扇的制造問題

當(dang)今大飛機普遍采(cai)用渦(wo)輪(lun)風(feng)(feng)扇(shan)(shan)(shan)發(fa)動機作(zuo)為(wei)其動力(li)(li)來源。如果說渦(wo)輪(lun)的(de)(de)(de)重點是(shi)要(yao)解(jie)(jie)決(jue)耐高溫的(de)(de)(de)問題，那么風(feng)(feng)扇(shan)(shan)(shan)的(de)(de)(de)問題重點是(shi)要(yao)解(jie)(jie)決(jue)離心力(li)(li)和(he)重量的(de)(de)(de)問題。適(shi)用于大飛機的(de)(de)(de)航空發(fa)動機，其風(feng)(feng)扇(shan)(shan)(shan)直(zhi)徑在3米左右，如此巨大的(de)(de)(de)風(feng)(feng)扇(shan)(shan)(shan)倘若采(cai)用質(zhi)量重的(de)(de)(de)金(jin)屬材(cai)料，即(ji)使做成(cheng)空心葉片，強大的(de)(de)(de)離心力(li)(li)也可以瞬間(jian)撕裂風(feng)(feng)扇(shan)(shan)(shan)。因(yin)此，如何讓大風(feng)(feng)扇(shan)(shan)(shan)葉片變(bian)輕并耐得了離心力(li)(li)，就成(cheng)為(wei)一個(ge)必須(xu)攻(gong)克的(de)(de)(de)難(nan)題。

3、材料與制造工藝問題

不管是(shi)熱端的(de)渦輪(lun)、燃燒室也(ye)好，冷端的(de)風(feng)扇(shan)大葉片也(ye)好，其(qi)特殊的(de)材料與制(zhi)造(zao)(zao)工藝的(de)研制(zhi)都(dou)必須過關。另外(wai)(wai)(wai)，航空(kong)發動機內部極為(wei)復雜精(jing)密(mi)，對制(zhi)造(zao)(zao)裝配(pei)的(de)要(yao)求是(shi)“零差錯”，如何(he)提(ti)升制(zhi)造(zao)(zao)裝配(pei)工藝水平也(ye)是(shi)一項難(nan)度(du)極高的(de)挑戰。正因(yin)為(wei)航空(kong)發動機極難(nan)制(zhi)造(zao)(zao)，所(suo)以至今(jin)能夠(gou)生產的(de)國家屈指可(ke)數。也(ye)正是(shi)認識到航空(kong)發動機的(de)高技(ji)術(shu)(shu)含量(liang)及(ji)其(qi)高附加值，航空(kong)發達國家歷來將其(qi)作為(wei)高度(du)壟斷、嚴密(mi)封鎖的(de)高科技(ji)尖端技(ji)術(shu)(shu)，其(qi)核心技(ji)術(shu)(shu)嚴禁向國外(wai)(wai)(wai)轉(zhuan)讓，并且在西方國家之間也(ye)不例外(wai)(wai)(wai)。

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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(bu)航空發動(dong)機的零部(bu)件動(dong)輒(zhe)幾十萬個之(zhi)多，構造連接彼(bi)此(ci)傳導，發揮非(fei)常重要(yao)的動(dong)力能(neng)量(liang)，但是也容不得一點(dian)馬虎和(he)誤差，甚至一點(dian)微小的錯誤，都(dou)會讓航空發動(dong)機出現故障，輕則造成損失，重則傷及生命，機械(xie)建(jian)造要(yao)求(qiu)是非(fei)常嚴苛的。那么真(zhen)比(bi)光刻機還要(yao)難嗎(ma)？確實如此(ci)。

首先來(lai)看航空(kong)發(fa)動機(ji)的(de)建造(zao)難度(du)，重要(yao)一點在于材(cai)質的(de)建造(zao)，用最通俗簡(jian)單的(de)解釋來(lai)闡述，航空(kong)發(fa)動機(ji)工作時，風扇葉片使用單晶(jing)材(cai)質，能夠耐(nai)一定高溫，發(fa)動機(ji)啟動后，把空(kong)氣壓縮壓入燃燒室。

在(zai)內(nei)部和燃(ran)(ran)燒劇烈燃(ran)(ran)燒，猛烈的噴射流(liu)推動葉片高速旋轉產生總值驚人的動力，而燃(ran)(ran)燒室內(nei)部的溫度不低于1600度，發動機(ji)外部必須不能感(gan)知到溫度，這個(ge)(ge)要求說起來何其簡(jian)單，但是(shi)想要實(shi)現這個(ge)(ge)加工目標是(shi)非常艱難的。

燃燒(shao)(shao)室的(de)(de)溫度一千(qian)多(duo)(duo)(duo)度，發動(dong)機(ji)(ji)外(wai)部(bu)卻(que)連燙手的(de)(de)溫度都(dou)沒有，因為發動(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)風扇葉(xie)片熔點(dian)很低，燃燒(shao)(shao)室的(de)(de)保溫和阻(zu)燃工藝(yi)是最難(nan)的(de)(de)重點(dian)，不(bu)(bu)然發動(dong)機(ji)(ji)的(de)(de)外(wai)部(bu)零部(bu)件都(dou)會損傷(shang)，不(bu)(bu)堪(kan)設(she)想，但是想要達到這個外(wai)部(bu)感知不(bu)(bu)到溫度，發動(dong)機(ji)(ji)內部(bu)穩(wen)定(ding)充分(fen)燃燒(shao)(shao)的(de)(de)建(jian)(jian)造(zao)(zao)要求，談(tan)何(he)容易？這融合(he)了多(duo)(duo)(duo)項學科的(de)(de)高端(duan)科技，目前能(neng)建(jian)(jian)造(zao)(zao)出來的(de)(de)國家也(ye)不(bu)(bu)是很多(duo)(duo)(duo)。

航(hang)空發動(dong)機(ji)屬于渦扇(shan)發動(dong)機(ji)，各個組成部(bu)件應對(dui)和(he)承受的(de)溫(wen)度(du)上限各有不(bu)同，使(shi)用的(de)材料也(ye)各不(bu)相(xiang)同，燃燒(shao)室最高溫(wen)度(du)需要阻(zu)燃鈦合金材質來打造，飛(fei)機(ji)的(de)尾(wei)噴(pen)管也(ye)要和(he)燃燒(shao)室使(shi)用同樣的(de)材質，才能確保(bao)飛(fei)機(ji)的(de)安(an)全。

但(dan)是(shi)阻(zu)燃鈦(tai)合金(jin)(jin)的加工非(fei)常(chang)難，鈦(tai)合金(jin)(jin)的鈦(tai)熔點能夠高(gao)達(da)1660度(du)(du)的高(gao)溫，一般飛機發動機工作(zuo)中，除了燃燒室，最高(gao)溫度(du)(du)都在600度(du)(du)左(zuo)右，所以鈦(tai)是(shi)很(hen)安(an)全(quan)的。

但是如果一些異常情況(kuang)發生會(hui)引(yin)發鈦火事故，只有做阻(zu)燃涂層(ceng)多一層(ceng)保險，在(zai)鈦合(he)金(jin)的表面做了阻(zu)燃涂層(ceng)的工藝處理，而這(zhe)種阻(zu)燃涂層(ceng)的構成(cheng)，是成(cheng)分(fen)非常復雜的材(cai)料，需(xu)要注意這(zhe)種涂層(ceng)在(zai)一定條件和(he)環境下，會(hui)存在(zai)脫(tuo)落的風險。

而且功能(neng)單一(yi)，只能(neng)阻止和(he)延緩燃(ran)燒，不會提高(gao)鈦合金的耐熱溫(wen)(wen)度(du)(du)上限，就連鎳基高(gao)溫(wen)(wen)合金能(neng)承(cheng)受的溫(wen)(wen)度(du)(du)也只有600度(du)(du)左右(you)，一(yi)般用在高(gao)壓(ya)壓(ya)氣機(ji)部分(fen)的建(jian)造。

而光刻(ke)機的(de)(de)建(jian)造(zao)(zao)難度則是(shi)另(ling)外一(yi)種情況，光刻(ke)機的(de)(de)電路投影(ying)精(jing)度要求到了納米量級(ji)，極其精(jing)細微小，光刻(ke)機制(zhi)造(zao)(zao)芯片(pian)(pian)時簡直就像(xiang)在(zai)沖洗照(zhao)片(pian)(pian)，高清(qing)像(xiang)素(su)的(de)(de)“照(zhao)片(pian)(pian)”就是(shi)芯片(pian)(pian)的(de)(de)精(jing)度指標，建(jian)造(zao)(zao)光刻(ke)機的(de)(de)工(gong)藝(yi)是(shi)最難的(de)(de)，而相比(bi)之(zhi)下，航空發動(dong)機的(de)(de)材料(liao)建(jian)造(zao)(zao)起來更難一(yi)些，總而言之(zhi)兩種都屬于(yu)目(mu)前(qian)世界上的(de)(de)尖端科技(ji)之(zhi)一(yi)，各有(you)各的(de)(de)難度。

現(xian)在世(shi)界上先進的(de)光(guang)(guang)刻機技術(shu)，已(yi)經開展了紫(zi)(zi)外(wai)光(guang)(guang)照射電路(lu)設計圖(tu)(tu)(tu)模(mo)板，簡單的(de)工作流程就是紫(zi)(zi)外(wai)光(guang)(guang)利(li)用(yong)物(wu)鏡(jing)把模(mo)板上電路(lu)圖(tu)(tu)(tu)縮(suo)小比例，投影到硅片刻電路(lu)圖(tu)(tu)(tu)。這種光(guang)(guang)源(yuan)必須足夠(gou)穩定(ding)，保(bao)證精度(du)和純凈的(de)光(guang)(guang)源(yuan)，光(guang)(guang)刻機的(de)超精度(du)測量要求極高，否(fou)則也無(wu)法加工出(chu)納(na)米級的(de)精度(du)芯片。

和航空發動機(ji)相(xiang)比較的(de)話，航發雖然(ran)不(bu)需要那么多芯片大(da)小(xiao)的(de)零(ling)件(jian)，但(dan)是(shi)動輒幾十萬個零(ling)部件(jian)也(ye)是(shi)總體建(jian)造難度非常大(da)，甚至比光刻機(ji)的(de)建(jian)造難度還(huan)要高。

航空發動機渦輪葉片要用到單晶材料，能夠耐高(gao)溫(wen)，而不同部位(wei)的(de)(de)(de)零部件能夠耐高(gao)溫(wen)的(de)(de)(de)程度又不相同，使用的(de)(de)(de)材料也(ye)不一樣，不同的(de)(de)(de)材質都(dou)組(zu)裝(zhuang)到發動(dong)機(ji)上，對于動(dong)力學和各個學科間的(de)(de)(de)協同和組(zu)裝(zhuang)融合，相互配(pei)合傳動(dong)工作(zuo)，也(ye)是非(fei)常大(da)的(de)(de)(de)設計考驗。