發(fā)動(dòng)機(jī)的壽命關(guān)鍵在于發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片,發(fā)動(dòng)機(jī)的葉片越好,則壽命越長(zhǎng)。葉片分渦輪葉片和壓氣機(jī)葉片。渦輪葉片一般要在1500℃和接近15000轉(zhuǎn)/分這種極大離心力的惡劣工況下運(yùn)轉(zhuǎn),在這種條件下工作,要求極高。渦輪葉片工作溫度高,負(fù)荷大,應(yīng)力復(fù)雜,要求材料具有很強(qiáng)的熱強(qiáng)性、抗沖擊性、抗疲勞性、耐腐蝕能力及損傷容限特征。它的工作溫度已經(jīng)超過(guò)鋼鐵承受的溫度,只能用高溫合金。但高溫合金在這么高的溫度和這么大的離心力下要產(chǎn)生蠕動(dòng),一蠕動(dòng),葉片就要變形,很容易失效。在這種惡劣工況下,過(guò)去我們用的是多晶體合金。它的特點(diǎn)是:你把合金一弄斷,看它的斷面有很多閃亮的晶點(diǎn)。這種晶格結(jié)構(gòu)有缺陷的地方首先會(huì)斷裂。而單晶體合金就避免了多晶體合金的缺陷,它是均勻的整體,沒(méi)有缺陷。如采用定向凝固制造成定向單晶合金,就消除了晶界,可將使用溫度提高一個(gè)臺(tái)階,約為30℃,從而使渦輪進(jìn)口溫度提高30℃-60℃左右。它的整體輻射非常均勻,具有更高的疲勞壽命。多晶體合金容易疲勞,在高溫下容易沿著晶界產(chǎn)生裂紋,而單晶把這個(gè)條件提高了1~2個(gè)數(shù)量級(jí)。在壓氣機(jī)葉片上,有很大的氣動(dòng)彈性,沒(méi)有優(yōu)秀的壓氣機(jī)葉片,承受不了氣動(dòng)彈性引起的疲勞和裂紋。美國(guó)裝備波音747、767的JT9D發(fā)動(dòng)機(jī)采用PWAl422單晶合金,壽命達(dá)9 600小時(shí)以上。F-15的F-100發(fā)動(dòng)機(jī)用的是第一代定向凝固合金葉片,美國(guó)的第二代單晶合金PWAl484和第三代Re-neN6的性能又遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了第一代的水平。你可以看到空客和波音的飛機(jī)日夜在空中飛行,發(fā)動(dòng)機(jī)可靠地工作著。有的CFM-56發(fā)動(dòng)機(jī)壽命達(dá)到了1.4萬(wàn)小時(shí)。相比之下,俄國(guó)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命就要短很多AL-31F大修間隔原來(lái)只有640小時(shí),后來(lái)做了延壽才達(dá)到800小時(shí),盡管戰(zhàn)斗機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)與民用渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)定位不同,但還是能看出基礎(chǔ)研究的差距。中國(guó)目前能生產(chǎn)的定向凝固單晶葉片與國(guó)際水平差距就更大,人家一臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)頂咱們10臺(tái)以上。就原先的米格-21(殲7),大修時(shí)間在100小時(shí),這個(gè)絕對(duì)是非常差的,頻繁的換裝會(huì)耽誤飛機(jī)的部署和戰(zhàn)斗的。當(dāng)然,現(xiàn)在的發(fā)動(dòng)機(jī)壽命有所提高,但差距仍然非常大歐美在這方面的技術(shù)是非常先進(jìn)的,很多民航的飛機(jī),大修時(shí)間在10000小時(shí)以上。軍用飛機(jī),與米格-21同時(shí)期的F-4所用的J-79發(fā)動(dòng)機(jī),壽命就達(dá)到4000小時(shí)F-15用的F-110發(fā)動(dòng)機(jī)壽命可達(dá)6000-8000小時(shí)F-22用的F-136發(fā)動(dòng)機(jī)壽命為13000小時(shí)以上
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