第620章 喷气式研发,长沙会战打响,苏联空军志愿队邀约
飞机降落在缅北基地机场。
方文下机后,第一时间便前往泰山研究院,召集了涡轮式航空发动机项目组成员开会。
这个项目组,因为研究项目过于高端,参与人数并不多,很多还在别的项目组任职。
比如:火箭弹项目组的姜文瑾,军事化学研究组的霍端阳。
会议开始,方文直接讲述了从欧洲了解的情况。
“这次我去了欧洲,签署了技术合作协议,虽然技术资料还没有正式交换,但我也发现了一些目前我们研究上的问题。比如涡轮叶片的冷却结构,我现在已经知道该如何改进。”
项目组成员们顿时欣喜。
涡轮叶片作为涡轮发动机涡轮段的关键组成部分,承担着一项核心任务:通过高速旋转将高温高压气流导入燃烧器,以此保障发动机持续稳定运行。
而目前泰山涡轮发动机使用的叶片,在高温高压的极端条件下,无法做到长期可靠的运转。
这是方文没有在技术合作协议签署会议中提及的,也是泰山军工在喷气式发动机研究上的重大短板。
(涡轮喷气式发动机结构图)
方文继续道:“我们现有的涡轮叶片材质,和空气动力公司的材质比起来,有差异,需要更换更好的高温合金。目前空气动力公司采用的是蒙德镍公司为其研发的高温合金nimonic 75。但这种合金配方,属于英国绝密资料,我没法获得,因此需要从其他方面想办法,寻求类似高温合金配方作为替补。”
顿了下,方文继续道:“除了叶片材质,还要搭配多种冷却手段——比如内部气流冷却、边界层冷却,或是在叶片表面施加具有保护作用的热障涂层,通过这些设计共同抵御恶劣工况的影响。”
他开了头,喷气式发动机项目组成员们讨论起来。
姜文瑾:“高温合金目前是各国都在研发的方向,我在国外的时候,对此也有所了解。其实在欧洲以及美国都有一些类似的合金配方,但它们使用的方向却不是发动机,而是在其他的行业。或许我们可以从这方面着手,全球采购一批耐高温合金样本,然后从中找出合适的。”
这是个不错的方向,方文继续,准备交给泰山航空总部那边去执行,通过欧洲和美国的分公司对耐高温材质合金进行收集。
随后,讨论转向其他冷却手段。
大家集思广议,准备从多方面同时入手,找出合适的冷却手段。
方文决定加入项目组,一同进行技术攻关。
一连三天,方文都待在实验室中,与项目组的其他人员一同研究如何改善发动机。
在尝试了几种方式后,方文突然发现,泰山军工竟然有一种技术储备,可以应用于改善涡轮式发动机的耐高温结构。
那就是原本为了改善火箭弹摆动喷管系统的耐高温特质而研发的耐高温陶瓷内衬。
这种技术,可以用在火箭弹上,难道就不能用在涡轮发动机上吗?
随即,方文大胆的对涡轮式发动机进行了技术改进。
通过泰山军工掌握的特殊烧结技术,在合金表明产生陶瓷化涂层。
为此,火箭弹项目组的两名景德镇技师调了过来,开始尝试。
时间一点点过去。
沉浸在技术研究过程中的方文,对时间流逝不知所觉。
拥有异能的他,能够更好了解设备结构性能,也能对材质优劣有清晰的判断。
一份份国外购买的耐高温合金样品通过航空公司的航班运来,再被他挑选。
铬钼钢、镍铬钢、高硅铸铁,这些材质首先被排除,它们以中高温环境和耐腐蚀为主,达不到方文想要的要求。
镍铬钼钢、高锰钢这类用于军舰蒸汽轮机的高压缸壳体、柴油机的气缸套材质,也不行。
镍铬电热合金,是目前“标准化”的高温电热材料,耐热温度:900-1100c。虽然上限高,但材质没法在航空发动机的高离心力环境下使用。
高铝铸铁,用于连续退火炉炉辊、高温输送带支架、钢厂浇铸模具材质,耐高温温度800-900c。和上面情况一样,不行。
而剩下的高铬钢,镍铜合金也达不到方文的要求。
他要的是耐高温,耐高离心力,轻量化材质的优质合金材料。
难道这个时代,就没有可以替代的好材料了吗?
方文不禁为之头痛,不甘心喷气式发动机的研发卡在耐高温材质上。
直到,美国那边的冷藏船抵达,顺便带来了新的一批样本。
带着希望,方文重新检测这批样本。
一件件样品被检测,方文逐渐有些情绪低落。
他拿起一块很小的金属方块,放进了电热检测器中继续。
随着高温,他的异能突然发现这块金属竟然与众不同。
电热检测器的温度指针缓缓攀升,从 600c到 700c,再到 800c,方文盯着检测窗口内的金属方块,指尖因专注而微微绷紧。
此前连续多批样本的失望,让他几乎以为这次又会重蹈覆辙——直到异能触碰到金属内部的瞬间,他突然瞳孔一缩,原本紧绷的肩膀竟不自觉地放松下来。
“不对劲……”
方文俯身凑近检测器,异能清晰地捕捉到金属方块的状态:850c下,它的晶界没有出现丝毫松动,原本在其他合金上常见的“高温蠕变”迹象完全消失,甚至表面氧化膜的生成速度比镍铬合金慢了近一半。
他立刻暂停加热,戴着手套用镊子取出金属块,翻过来查看样本标签——一行英文小字铭文映入眼帘:“vitallium alloy,u.s. austenal lab,1938 batch”。
“vitallium……钴基合金?”方文迅速回忆起在伦敦时查阅的材料手册,手册中并没有这种耐高温材料。
为了对它有更多了解,方文立即电报美国那边,询问更详细情况。
美国那边很快发回电报,这种材料,是用在牙科和骨科,作为外科手术修补的材质。
可以说,它从研究出来,就一直用于医学。
不过技术资料上标注有耐高温特性,才被美国分公司收集运了过来。
而现在,方文觉得,这种医学材料,很可能是让泰山军工的喷气式飞机实现的重要门槛。
随后,他回到实验室继续研究。
将金属块固定在力学测试机上,同时调出检测仪记录的参数:常温下屈服强度 360mpa,800c时仍保持 210mpa,已经快要接近他想要的要求。
更关键的是,在模拟涡轮叶片 12000r/min的离心力测试中,金属块的形变率仅 0.03%,完全满足高速旋转的工况需求。
“姜文瑾、霍端阳,你们快来看!”
方文的声音打破了实验室的宁静。
正在调试冷却装置的姜文瑾和霍端阳立刻围了过来,当看到测试机上的参数时,两人脸上同时露出震惊的神色。
“800c还能保持这么高的强度?”姜文瑾分析道:“比我们之前试过的 nimonic 75原型料差一点,但已经是目前最好的了。”
霍端阳则盯着氧化膜样本,眉头微蹙:“表面这层 cro膜很致密,厚度均匀,抗腐蚀能力应该不错——咱们之前的叶片总出问题,就是因为高温下氧化膜剥落,导致合金基体被燃气侵蚀。这材料要是能用在叶片上,至少能解决一半的寿命问题。”
方文点点头:“我查过资料,这是美国 austenal实验室研发的钴基合金,原本用于牙科义齿和骨科植入体,含钴 65%、铬 30%、钼 5%,还有少量碳。之前没人把它往航空发动机上想,但测试数据不会骗人——它的耐热温度、力学强度,刚好能补上我们的短板。不过它的合金配方我觉得还要调整下,或许可以有更好的耐高温效果。只要耐高温温度能上到1000c,就可以进行表面陶瓷化涂层烧结。”
姜文瑾和霍端阳对这种偶然发现的合金材料大感兴趣,立即请求由他们俩进行复核检测。
方文同意了。
将材料交给两人,自己离开实验室。
他的心中,却在围绕着新材料思绪。
这种材料,现在没有被发现,不代表未来不会用于航空发动机。
或许以后,美国的涡轮喷气式发动机就是用的这种材质。
可能性非常高。