殲20的新國產發動機與世界第一還差多遠？專家的話讓人清醒

由於飛機和航空發動機經常工作在高空、高速、高溫、高頻振動、鹽霧腐蝕等極端惡劣的環境里，航空金屬構件的金屬疲勞和腐蝕失效將嚴重影響飛行安全。預防或減少金屬構件上述失效形式是航空領域的關鍵技術問題之一。2007年11月，美國一架F15戰鬥機發生空中解體事故，經初步調查後認為是腐蝕疲勞所致。全球多個國家裝備的768架F15戰機不得不立刻全部停飛，進行檢查。有消息透露，至少有一架F15戰機的機翼大梁和座艙蓋骨架已產生嚴重腐蝕。據美媒報道，有180多架F15飛機因此而提前退役，美國空軍損失巨大。同為2007年，美空軍在擴大性緊急檢查中還發現，剛剛裝備部隊的F-22A戰鬥機也出現了結構腐蝕，占其裝備數量的67%，這讓美空軍十分尷尬。更為嚴重的是，更換耐腐蝕部件後增加了F-22A飛機雷達波反射率，顯著降低了隱身性能，但是發動機的抗高速、高溫、高頻振動方面的能力確實有目共睹的強悍，在渦扇-15發動機因為內部振動問題還在進行調試的時候，F/A-22A的F-119發動機已經服役20年之久，這就是最大的差距。

2008年10月和12月，俄羅斯空軍接連發生兩起米格-29戰鬥機墜毀事故，俄空軍對米格-29戰鬥機進行全面檢查時發現，90架以上的米格-29戰鬥機存在嚴重腐蝕，對飛機飛行安全構成很大隱患，因而造成了米格-29機群291架飛機提前退役，占其裝備數量的97%，而其中一些飛機飛行時間還不足150飛行小時。雖然米格-29的「黯然離場」有各方面的因素，但腐蝕問題是導致這些飛機退役的最直接原因。我國戰鬥機也有因腐蝕而造成重大損失的案例。據瀋陽601所孫聰、王向明總師合著的《飛機結構典型故障分析與設計改進》一書中披露，2001年某系列飛機42框下半框發生腐蝕斷裂導致1架飛機報廢，幸好發現及時，未釀成嚴重事故。此外，國產殲20戰鬥機的渦扇-15發動機在抗高溫腐蝕材料方面的差距還很明顯，特別是鎳基含錸合金材料、第四代單晶葉片等等，在發動機高低壓渦輪葉片上如何進行精密加工，以保證表面強化工藝的能力，應該說，我們才剛剛趕上。

近日，裝甲兵工程學院下屬的裝備再製造技術國防科技重點實驗室是我國維修工程、表面工程、再製造工程學科的先行者之一，早在70年代末，其研發的等離子噴塗修復技術使59式坦克某重要易損零部件壽命延長了3倍，而成本只有新品價格的1/8，節約了大量維修使用經費。獲軍隊獎勵的此項科研成果曝光後甚至被羅馬尼亞軍方看中，用其剛裝備的俄制T-72坦克與我方進行技術交換，使我國新型主戰坦克的研發得到了寶貴的數據和參考對象。為解決飛機和航空發動機金屬構件的金屬疲勞和腐蝕失效難題，人們常常採用噴丸、孔擠壓、超聲衝擊、滾壓等表面強化技術，來提高這些構件的抗高周疲勞、抗應力腐蝕開裂、耐磨損性能。

其中的滾壓強化技術，由於其無污染、成本低、效率高、效果好、兼容性好，十分理想的滿足了航空領域對提高構件相應性能的需求。滾壓強化的原理是是利用金屬在常溫狀態下的冷塑性特點，通過滾壓工具對構件表面施加一定的壓力，促使構件表層金屬發生彈塑性變形，使表層組織冷作硬化，強度大幅提高。據最新公開資料披露，裝甲兵工程學院最新研發的超聲振動滾壓強化技術（UDAR）有效的解決了飛機和航空發動機金屬構件的金屬疲勞和腐蝕失效難題，該技術通過特殊設計，實現了「近無摩擦」的衝擊滾壓，不僅不會造成材料表面劃傷，還大幅提高了工具頭使用壽命。裝甲兵工程學院採用UADR技術處理航空發動機風扇葉片、壓氣機葉片和渦輪葉片的疲勞危險部位後，疲勞強度提高了2倍，疲勞極限提高了3倍，壽命提高了10倍，且葉片沒有明顯的變形和回彈。

起落架是飛機的關鍵受力部件，長壽命、高可靠性是其基本要求，而起落架的主要承力構件，如外筒、活塞桿、輪軸等，多選用300M、4340、AF-1410等超高強度鋼，這些鋼材對加工中產生的應力集中、應力腐蝕開裂和腐蝕疲勞非常敏感，加工中的表面粗糙度要求極高，甚至有些重要的部位接近鏡面。國產某300M飛機起落架經UADR技術處理後，平均疲勞壽命提高了4倍，還大幅度提高了抗腐蝕能力。裝甲兵工程學院還採用UADR技術處理了20根某進口三代機（蘇27？）上已到設計壽命的高強度鋼製飛機平尾大軸，成功的實現平尾大軸的延壽，使其疲勞壽命增加了一個大修周期，避免了大量昂貴的換件費用，為我國蘇27戰機的超期服役創造了條件。

在對已腐蝕材料上，UADR技術也有良好的表現。裝甲兵工程學院研究發現，航空用鋁合金材料，輕度腐蝕後其疲勞壽命下降到未腐蝕樣件的68.8%，在重度腐蝕後其疲勞壽命更進一步下降到38.9%。而採用UADR技術後，可將輕度腐蝕樣件的疲勞壽命恢復到未腐蝕樣件的96.1%，將重度腐蝕樣件的疲勞壽命恢復到未腐蝕樣件的60.8%。在已腐蝕的高強度鋼製樣件上，也有著同樣良好的表現。該資料稱，UADR技術作為一種延長新機航空結構零部件和老齡飛機結構零部件壽命的有效方法，可在商業飛機和軍用飛機維護、修理和製造中廣泛應用，大幅提高航空部件（如發動機、起落架、結構件）抗腐蝕和疲勞性能，未來發展的潛力巨大，甚至可替代價格昂貴的激光衝擊強化技術。

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