又一堡壘被攻破，中國航發未來能超越F119！

軍情 12-27

近日，據國內有關媒體報道，中國某科研單位成功研製出新一代熱障塗層材料——稀土鉭酸鹽高溫鐵彈相變陶瓷材料。該材料能大幅提升國產航發渦輪前溫度，為國產航發的進步奠定了夯實的基礎。

渦輪前溫度，是燃氣蘊含內能的重要指標，其等於氣流在流動中滯止時的溫度，可以通過靜止溫度和流動速度換算出來；一般流動速度不太高時，比靜止溫度高不太多。渦輪前溫度的概念，是衡量發動機做功能力的重要指標；渦輪前總溫越高，這意味著發動機渦輪的做功能力越強，且耗油率也越低，但渦輪前總溫受到渦輪葉片材料的限制，溫度不能太高，否則渦輪葉片將熔化變形。

渦輪發動機，是一種利用旋轉的機件自穿過它的流體中，汲取動能的發動機形式；其主要由壓縮機、燃燒室、渦輪機三大部分構成。渦輪增壓發動機是一個空氣壓縮機，其利用發動機排出的廢氣作為動力，來推動位於排氣道內的渦輪，渦輪轉動的同時帶動位於進氣道內同軸的葉輪，葉輪壓縮由空氣濾清器管道送來的新鮮空氣，再送入氣缸。當發動機轉速加快，高速的廢氣推動渦輪提速，廢氣排出速度與渦輪轉速同步加快，空氣壓縮程度得以加大，發動機的進氣量就相應地增加，氣缸內燃燒更充分，動力輸出就更高。

據有關資料顯示，四代航空發動機渦輪前總溫已高達1600度（例如：F-119發動機），通過採用氧化鋯基陶瓷材料研製的（具有熔點高、強度大、熱導率低等特點）發動機熱障塗層，能讓發動機材料承受的溫度降低100度，再加上氣膜冷卻技術，提供400度左右的冷卻效果；四代航空發動機的材料仍要承受1100度的高溫。現代航空發動機高壓渦輪，通常由鎳基高溫合金製造而成，這種材料能承受的最大溫度不超過1100度；這樣一來，未來燃氣溫度高達2000多度的航發，如果還用現有的熱障塗層，氣膜冷卻技術或鎳基高溫合金等技術，就無法讓發動機正常工作。

在無法找到替代鎳基高溫合金材料與無法擁有更先進的氣膜冷卻技術時，尋找性能更優異的熱障塗層材料，成為各國航發研製的工作重點。有人嘗試使用傳統的、高熔點的氧化鋯陶瓷材料來當熱障塗層，但是通過實驗研究發現隨著溫度的提升，氧化鋯陶瓷材料迅速下降，熱導率增加，材料氧化，最後熱障塗層失去效用。

但中國某研究單位成功研製的稀土鉭酸鹽高溫鐵彈相變陶瓷材料當熱障塗層，能讓製造航發材料所承受的溫度下降200-300度；也就是說中國該研究單位研製的這種熱障塗層材料，能讓航發的渦輪前溫度承受1800度以上的高溫。除此之外，相較傳統材料，中國研製的新材料具有韌性強的特性，這一特性不僅能提高材料的熱循環次數，在同等應力狀態下，其還能塗更厚的熱障塗層，從而提高航發的可靠性。