3月14日發(fā)布的最新消息顯示：IHI與新能源與產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合開發(fā)機(jī)構(gòu)（NEDO）開發(fā)出了一種可以承受1400℃的陶瓷復(fù)合材料（CMC）技術(shù)。即使飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)在飛行過程中吸入沙子或火山灰，渦輪機(jī)也不易受到腐蝕。

耐1400℃高溫，可經(jīng)受長達(dá)400小時(shí)腐蝕測試

經(jīng)過相關(guān)的測試表明，該種陶瓷基復(fù)合材料即使在1400攝氏度下進(jìn)行400小時(shí)的腐蝕測試后，腐蝕反應(yīng)也僅停留在最外表面，材料強(qiáng)度的下降程度被控制在20%以下。隨著結(jié)構(gòu)件的耐高溫性的提高，飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃油效率有望也隨之提高。

當(dāng)火山灰被吸入發(fā)動(dòng)機(jī)時(shí)，鈣、鎂、鋁和硅的氧化物在高溫下熔融，加速 對(duì)陶瓷基復(fù)合材料的侵蝕。這種陶瓷基復(fù)合材料也受到環(huán)境屏障層 (EBC) 的保護(hù)。在熱力學(xué)計(jì)算中優(yōu)化EBC組成并在CMC上熔射成膜進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，它經(jīng)受住了1400攝氏度下400小時(shí)的腐蝕測試。

與之對(duì)比，以往的材料3小時(shí)內(nèi)就會(huì)遭到嚴(yán)重破壞。與此同時(shí)，在模擬實(shí)際發(fā)動(dòng)機(jī)環(huán)境的耐久性測試中，這種性能優(yōu)異的陶瓷基復(fù)合材料即使經(jīng)過100小時(shí)，也幾乎沒有觀察到剝離或變薄。

這種陶瓷基復(fù)合材料是使用碳化硅（SiC）纖維來增強(qiáng)的，通過提高碳化硅纖維的織造規(guī)格，從而大大抑制了陶瓷基復(fù)合材料內(nèi)部的缺陷結(jié)構(gòu)。將稀土硅氧化物浸漬到織物中，然后將具有共晶點(diǎn)組成的氧化物熔化并浸漬，其結(jié)果是形成了具有優(yōu)異耐熱性和耐水蒸氣氧化性的氧化物基體。

該項(xiàng)研究成果是 NEDO 下一代復(fù)合材料創(chuàng)造和成型技術(shù)開發(fā)項(xiàng)目的一部分。由于陶瓷基復(fù)合材料的重量約為耐熱合金的三分之一，因此可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)耐熱性和輕量化。1300度C級(jí)的陶瓷基復(fù)合材料可以用于飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)。

1、陶瓷基復(fù)合材料，航空航天領(lǐng)域的“黃金”

現(xiàn)代戰(zhàn)機(jī)，尤其是五代機(jī)，以其超音速巡航能力和隱身性能而聞名。然而，六代機(jī)更進(jìn)一步提高了速度，這使得發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫耐受材料成為關(guān)鍵。陶瓷基復(fù)合材料是一種高新技術(shù)材料，以先進(jìn)的高溫陶瓷為基礎(chǔ)，與高強(qiáng)度、高彈性的纖維復(fù)合。這種材料的突出特點(diǎn)是輕巧且具有出色的韌性，使其成為提高發(fā)動(dòng)機(jī)推重比的理想選擇。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)的推力源于空氣受熱膨脹產(chǎn)生的能量，經(jīng)過進(jìn)氣、加壓、燃燒和排氣四個(gè)階段。進(jìn)排氣是決定發(fā)動(dòng)機(jī)性能的關(guān)鍵指標(biāo)之一。高溫高壓燃?xì)庠谖矅姽苤信蛎洠峁┓醋饔猛屏Α０l(fā)動(dòng)機(jī)由進(jìn)氣道、壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪和尾噴管組成。渦輪葉片和渦輪盤的高溫承受能力直接影響發(fā)動(dòng)機(jī)性能和推重比。

渦輪葉片是關(guān)鍵零部件之一，制成高溫合金。然而，其承受高溫的極限相對(duì)有限，限制了發(fā)動(dòng)機(jī)的推重比。提高渦輪葉片的高溫承受能力將顯著改善發(fā)動(dòng)機(jī)性能。研究表明，當(dāng)渦輪葉片的高溫承受極限提高一百度時(shí)，推重比可增加約8%。這將極大地提高飛機(jī)的速度，無論是五代機(jī)還是六代機(jī)。

盡管有新型復(fù)合材料，但仍需要冷卻技術(shù)相輔相成。

然而，渦輪葉片的制冷技術(shù)仍然是一個(gè)難題。盡管渦輪葉片承受極高溫度，但沒有足夠先進(jìn)的制冷技術(shù)，其使用壽命仍然無法達(dá)到預(yù)期目標(biāo)。提高渦輪葉片的冷卻能力是未來發(fā)動(dòng)機(jī)研究的另一個(gè)關(guān)鍵領(lǐng)域。

中國在航發(fā)領(lǐng)域取得的突破，特別是陶瓷基復(fù)合材料的成功應(yīng)用，為未來的六代機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)打下了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這一突破不僅提高了飛機(jī)性能，還彰顯了中國在航空航天領(lǐng)域的實(shí)力和雄心。在未來，隨著更多技術(shù)挑戰(zhàn)的攻克，中國航發(fā)將繼續(xù)取得更多創(chuàng)新和突破。

2、航空發(fā)動(dòng)機(jī)啟示

航空發(fā)動(dòng)機(jī)作為飛機(jī)的“心臟”，在國家航空航天領(lǐng)域扮演著至關(guān)重要的角色。中國在航發(fā)技術(shù)領(lǐng)域雖然存在一定的差距，但不斷努力迎頭趕上。最近的陶瓷基復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)成功標(biāo)志著中國取得了一項(xiàng)關(guān)鍵突破，為六代機(jī)的研發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。這為我們帶來了以下幾個(gè)重要的啟示：

首先，中國已經(jīng)意識(shí)到了航發(fā)技術(shù)的重要性，不僅是軍用航發(fā)，還包括民用航發(fā)。航發(fā)是國家綜合實(shí)力的象征，不僅影響著軍事實(shí)力，還對(duì)國家的經(jīng)濟(jì)和科技水平有著深遠(yuǎn)影響。

其次，科研和創(chuàng)新是取得突破的關(guān)鍵。中國的陶瓷基復(fù)合材料實(shí)驗(yàn)是自主研制的，沒有外國技術(shù)的參與，這顯示了中國在材料科學(xué)和工程方面的實(shí)力。繼續(xù)鼓勵(lì)科研和創(chuàng)新，是提高國家科技水平的必由之路。

再者，耐高溫材料的研發(fā)是提高航發(fā)性能的關(guān)鍵。高溫渦輪葉片的耐溫度提升可以顯著提高航發(fā)的推重比，進(jìn)而提高飛機(jī)的性能。這為未來的飛機(jī)設(shè)計(jì)提供了更大的靈活性和性能改進(jìn)的可能性。

總結(jié)：

航空發(fā)動(dòng)機(jī)在國家航空航天領(lǐng)域具有重要地位，軍用和民用航發(fā)在技術(shù)上存在差異。陶瓷基復(fù)合材料的成功實(shí)驗(yàn)標(biāo)志著中國在航發(fā)技術(shù)領(lǐng)域取得了突破，為六代機(jī)的研發(fā)提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。這一進(jìn)展啟示我們，科研和創(chuàng)新是提高國家綜合實(shí)力和科技水平的關(guān)鍵，特別是在關(guān)鍵領(lǐng)域如航發(fā)技術(shù)方面。耐高溫材料的研發(fā)將在提高航發(fā)性能方面發(fā)揮關(guān)鍵作用，為未來飛機(jī)設(shè)計(jì)和國防實(shí)力的提升提供了有力支持。因此，中國應(yīng)該繼續(xù)投資和支持航發(fā)技術(shù)的研究和創(chuàng)新，以確保國家在航空航天領(lǐng)域的競爭力和領(lǐng)導(dǎo)地位。

此外，中國在航空發(fā)動(dòng)機(jī)領(lǐng)域的進(jìn)步也提醒我們，國際競爭日益激烈，航空航天領(lǐng)域不僅僅是國防安全的問題，還涉及到國家的產(chǎn)業(yè)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展。在全球化的背景下，技術(shù)創(chuàng)新和自主研發(fā)成為國家綜合實(shí)力的重要組成部分，決定了一個(gè)國家在國際競爭中的地位。

中國的航發(fā)技術(shù)發(fā)展也需要與國際接軌，加強(qiáng)國際合作。在世界范圍內(nèi)，航空航天領(lǐng)域的技術(shù)研究和發(fā)展通常需要國際合作，共同面對(duì)挑戰(zhàn)。通過與其他國家合作，中國可以加速航發(fā)技術(shù)的進(jìn)步，分享先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)和知識(shí)，從而更好地提高國內(nèi)航發(fā)的水平。

此次陶瓷基復(fù)合材料的成功實(shí)驗(yàn)也提醒我們，科技創(chuàng)新是漸進(jìn)的，需要長期堅(jiān)持和投入。在航發(fā)技術(shù)領(lǐng)域，每一項(xiàng)突破都是積累的結(jié)果，需要持之以恒的研究和努力。中國已經(jīng)取得了一定的成就，但要想在國際航發(fā)領(lǐng)域占據(jù)領(lǐng)先地位，還需要不斷追求卓越，不斷創(chuàng)新，以確保技術(shù)的不斷進(jìn)步。

最后，航空發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的進(jìn)步不僅僅關(guān)乎國家安全和國防實(shí)力，還對(duì)國家的經(jīng)濟(jì)和產(chǎn)業(yè)發(fā)展有著深遠(yuǎn)的影響。隨著中國航空產(chǎn)業(yè)的迅速發(fā)展，航發(fā)技術(shù)的提高將進(jìn)一步推動(dòng)國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈的完善和發(fā)展，創(chuàng)造就業(yè)機(jī)會(huì)，促進(jìn)國家經(jīng)濟(jì)增長。因此，繼續(xù)加大對(duì)航發(fā)技術(shù)的研究和創(chuàng)新，將有助于中國在國際航空航天領(lǐng)域取得更大的競爭優(yōu)勢(shì)。

總之，中國在航發(fā)技術(shù)領(lǐng)域的進(jìn)步為我們提供了許多重要的啟示。這不僅僅是一項(xiàng)技術(shù)的突破，更是國家綜合實(shí)力和國際競爭力的體現(xiàn)。中國應(yīng)該堅(jiān)持科研和創(chuàng)新，與國際合作，持之以恒，以確保航發(fā)技術(shù)的不斷提高，為國家的繁榮和發(fā)展作出更大的貢獻(xiàn)。航空航天領(lǐng)域的成功實(shí)驗(yàn)，為中國的科技進(jìn)步和國家安全帶來了新的希望和機(jī)遇。