同为世界尖端的科技技术,航空发动机与光刻机,两者谁更难造

航空发动机的建造涉及人类知识领域的多个学科组合,属于最尖端的科技之一,也是最复杂不过的机械,承载着人类的飞天梦想,保障着飞行器的安全和动力,航空发动机的建造水平确实很难,甚至比光刻机还要难吗?

同为世界尖端的科技技术,航空发动机与光刻机,两者谁更难造

一部航空发动机的零部件动辄几十万个之多,构造连接彼此传导,发挥非常重要的动力能量,但是也容不得一点马虎和误差,甚至一点微小的错误,都会让航空发动机出现故障,轻则造成损失,重则伤及生命,机械建造要求是非常严苛的。

就连以手工精致顶级制造水准著称于世的劳斯莱斯,都在研发航空发动机领域,具有百年资深的经验,曾经也差点折戟而归,甚至为了投入资金研发航空发动机,资金链供应不上差点放弃。

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此后终于攻克艰险获得成功,劳斯莱斯直到现在,仍是世界上三大顶级的飞机发动机制造商之一,由劳斯莱斯生产的航空发动机,主要安装在美国的波音和法国空客等商务飞机上,如果采用了劳斯莱斯发动机的飞机,引擎上会有著名的双R标志,象征尊贵和高端。

连以精细严谨著称的劳斯莱斯都认为建造难度大,由此可见航空发动机的建造真的不是简单的事,那么真比光刻机还要难吗,确实如此。

首先来看航空发动机的建造难度,重要一点在于材质的建造,用最通俗简单地解释来阐述,航空发动机工作时,风扇叶片使用单晶材质,能够耐一定高温,发动机启动后,把空气压缩压入燃烧室。

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在内部和燃烧剧烈燃烧,猛烈的喷射流推动叶片高速旋转产生总值惊人的动力,而燃烧室内部的温度不低于1600度,发动机外部必须不能感知到温度,这个要求说起来何其简单,但是想要实现这个加工目标是非常艰难的。

燃烧室的温度一千多度,发动机外部却连烫手的温度都没有,因为发动机的风扇叶片熔点很低,燃烧室的保温和阻燃工艺是最难的重点,不然发动机的外部零部件都会损伤,不堪设想,但是想要达到这个外部感知不到温度,发动机内部稳定充分燃烧的建造要求,谈何容易?

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这融合了多种学科的高端科技,目前能建造出来的国家也不是很多。

航空发动机属于涡扇发动机,各个组成部件应对和承受的温度上限各有不同,使用的材料也各不相同,燃烧室最高温度需要阻燃钛合金材质来打造,飞机的尾喷管也要和燃烧室使用同样的材质,才能确保飞机的安全。

但是阻燃钛合金的加工非常难,钛合金的钛熔点能够高达1660度的高温,一般飞机发动机工作中,除了燃烧室,最高温度都在600度左右,所以钛是很安全的。

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但是如果一些异常情况发生会引发钛火事故,只有做阻燃涂层多一层保险,在钛合金的表面做了阻燃涂层的工艺处理,而这种阻燃涂层的构成,是成分非常复杂的材料,需要注意这种涂层在一定条件和环境下,会存在脱落的风险。

而且功能单一,只能阻止和延缓燃烧,不会提高钛合金的耐热温度上限,就连镍基高温合金能承受的温度也只有600度左右,一般用在高压压气机部分的建造。

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而光刻机的建造难度则是另外一种情况,光刻机的电路投影精度要求到了纳米量级,极其精细微小,光刻机制造芯片时简直就像在冲洗照片,高清像素的“照片”就是芯片的精度指标,建造光刻机的工艺是最难的,而相比之下,航空发动机的材料建造起来更难一些,总而言之两种都属于目前世界上的尖端科技之一,各有各的难度。

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现在世界上先进的光刻机技术,已经开展了紫外光照射电路设计图模板,简单的工作流程就是紫外光利用物镜把模板上电路图缩小比例,投影到硅片刻电路图。这种光源必须足够稳定,保证精度和纯净的光源,光刻机的超精度测量要求极高,否则也无法加工出纳米级的精度芯片。

和航空发动机相比较的话,航发虽然不需要那么多芯片大小的零件,但是动辄几十万个零部件也是总体建造难度非常大,甚至比光刻机的建造难度还要高。

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航空发动机涡轮叶片要用到单晶材料,能够耐高温,而不同部位的零部件能够耐高温的程度又不相同,使用的材料也不一样,不同的材质都组装到发动机上,对于动力学和各个学科间的协同和组装融合,相互配合传动工作,也是非常大的设计考验。