编者按:2023年5月起,“学习强国”学习平台与中国科学报社联合发起“科学家回信”活动,邀请广大读者向自己心中向往尊敬的科学家、科技工作者提问、留言。活动启动后,“学习强国”“科学网App”收到了读者的踊跃留言。我们精选了读者孙中远的提问,请西北工业大学教授高丽敏发出第六十一期手书回信。
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读者孙中远:航空发动机的技术难点主要是材料吗?
高丽敏:航空发动机是为飞机提供动力的“心脏”,是决定飞机综合性能的最重要因素。但实质上,航空发动机是独立于飞机的大工程热机系统,其研制不仅涉及气动热力学、燃烧学、传热学、结构力学、控制理论等学科,而且还涉及电子、材料、机械加工等基础工业。因此,材料是航空发动机的技术难点之一,而非唯一技术难点。
在此以发动机压缩部件为例进行说明。当发动机运转时,进入发动机的气流先后经过高速转子和静子而被压缩至进口压强的40倍。简单说,就是将原来四十个瓶子中的空气装进一个瓶子。在这个过程中,气流就像鲤鱼跃龙门一样克服激波、漩涡、分离等种种“磨难”,然后“逆流而上”才能进入燃烧室进行等压燃烧。这个过程的“完美”程度直接影响到发动机的推力大小、耗油率、安全裕度、重量等等关键性能参数。而且上述参数相互矛盾、相互制约、困难重重。这就需要气动设计人员利用气体动力学知识,并进行大量实验和试验,对叶片的形状进行“精雕细琢”地设计,才能实现对空气的高效压缩。因此,高效、高负荷、宽稳定的发动机叶片设计也是发动机的技术难点。
发动机不仅需要在高达2000K的温度、约40倍以上的进气压力、500m/s(米/秒)以上线速度、高达90吨的离心载荷等严酷条件下工作,而且需要实现高推/功重比、高可靠性等基本要求,更需满足高经济性、高安全性、长寿命、环境友好(低噪声、低排放)等众多十分苛刻而又互相矛盾的要求。
总体来说,航空发动机的研制是经典力学在工程应用上逼近极限的一门技术,也是当今世界上最复杂、多学科集成的工程机械系统,代表了人类工程技术水平的最高峰,被誉为“工业皇冠上的明珠”,对包括材料在内的多个学科、各个技术领域均提出了极为苛刻的要求和挑战。
12月11~15日,第32届Texas相对论天体物理学研讨会(Texas Symposium on Relativistic Astrophysics)在上海交通大学李政 12月14日,美国《科学》杂志公布了2023年度十大科学突破,胰高糖素样肽-1(GLP-1)受体激动剂的研发以及今年发现的可缓解肥 NewsGuard的团队已识别出614个不可靠的人工智能生成的新闻和信息网站,涵盖15种语言。其中一些网站每天会生成数百甚至数 一种使用深度学习方法设计出来的新蛋白质。图片来源:华盛顿大学医学院蛋白质设计研究所 美国科学家借助机器学习 随着人们生活节奏的加快和对便捷食品需求的增加,预制菜产业正呈现强劲的发展势头。2月13日,《中共中央、国务院关于做 科技日报讯 (记者张梦然)美国罗切斯特大学研究人员报告了一种策略,用于了解在具有完全化学复杂性的溶剂中,分子如何失去 。本文链接:科学家回信|高丽敏:材料是航空发动机的技术难点之一http://www.sushuapos.com/show-11-8248-0.html
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