涡扇发动机:风扇叶片与涡轮叶片的作用及材料有何差异? 乘坐民航大飞机时,大家都清楚机翼下方的大圆罐子是航空发动机,然而鲜有人能分清:最外侧的大风扇叶片和发动机内部的涡轮叶片,究竟各自有何作用,又是由何种特殊材料制成。 先说风扇叶片,它位于发动机进气口,一眼便能看到。 它是涡扇发动机的“主力推进器”,发动机的大部分推力都由它提供。飞机起飞与巡航的绝大部分动力,皆源于大风扇转动向后吹风所产生。它转速快、受风面积大,还要承受飞鸟撞击、冰雹击打以及强气流冲击,因此对韧性、抗疲劳和抗冲击性能要求极高。 风扇叶片常用材质分为两代:早期多采用钛合金,其结实耐撞、强度高;如今主流的民航大涵道发动机,普遍使用碳纤维复合材料。这种材料比钛合金轻很多,强度却不逊色,还耐腐蚀、不易疲劳,能够大幅减轻发动机自重,间接实现省油增效,C919配套的长江1000以及国外的LEAP发动机都在使用碳纤维风扇叶片。 再谈谈深藏于发动机核心机内的涡轮叶片,普通人从外部根本看不到。 它相当于发动机的“心脏动力源”。燃烧室喷出上千度高温燃气,高速冲击涡轮叶片,带动涡轮高速旋转,进而反向驱动前面的压气机和大风扇,形成循环动力。它长期在一千五六百度的超高温、高压、高转速环境下工作,工况极为苛刻。 涡轮叶片不能使用普通钢材,主流采用镍基单晶高温合金,还添加了铼、钴等稀有金属,具备耐高温、抗蠕变、不易变形断裂的特性。同时,叶片内部设有空心冷却结构,布满细密的冷却气孔,通入冷空气降温,如此才能承受极端高温并持续运转。 简单概括:风扇叶片在外,负责吹风产生推力,依靠轻、结实、抗撞击的特性;涡轮叶片在内,承受高温带动整机运转,依靠耐高温合金支撑。一外一内、一冷一热,材质各有所长,共同保障民航大飞机的安全飞行。


