終於突破殲20發動機最關鍵技術:渦扇15進展已到這裡

　　眾所周知，我國鈦礦資源極為豐富，僅四川攀枝花和西昌地區，就蘊藏有釩鈦磁鐵礦近百億噸，但在21世紀前，不論是產量和品種，還是技術和製造水平，都不能與俄、美、日三國相比。進入21世紀後，世界航空市場大幅增長，對客機的需求量暴增，鈦合金這種航空高技術材料由於被上述三家壟斷。到2010 年，鈦材的產能及產量已居世界第一。到2017年，我國鈦材產量為5.5萬噸，是原世界第一大鈦材生產國俄羅斯的2倍以上。由於我國鈦材生產企業的產業優勢，價格跌回到21世紀前的水平，全世界的鈦合金生產生產廠商紛紛倒閉，美國，俄羅斯只剩下一家公司生產鈦合金材料 ，日本也只剩兩家企業生產鈦材。

　　由於鈦材極難冶煉和加工，我國上世紀60年代投產的殲-7飛機的鈦零件質量只有9千克，70年代殲-8白天型飛機的鈦零件質量增至60千克，80年代抓住殲-8II研製的機遇,使飛機的鈦合金零件用量達93千克，殲-10A的鈦用量進一步增至飛機結構重量的3%左右，而殲11飛機的鈦合金用量達15%。目前，我國鈦合金用量比例最高的是「鶻鷹」殲-31隱身戰鬥機，達25%，其次是殲-20，為結構重量的20%。預計正式投入批產時殲-20將做進一步改進，鈦合金用量將達到25%至30%左右。鈦合金是發動機減重、提高推重比必須採用的材料，也有一個擾人的重大缺陷，它傳熱導熱極慢，一旦發生鈦合金葉片故障，互相摩擦，會形成「鈦火」， 自上世紀70年代以來，國外已發生發動機鈦火事故200餘起，造成巨大的經濟損失。

　　美國的F-18艦載戰鬥機曾在一年之類墜毀過4架，不得不將發動機鈦合金部件改為高強度鋼，導致發動機增重30千克。美國是目前唯一報導將阻燃鈦合金投入應用的國家，其第五代戰機22的發動機F119-PW-100高壓壓氣機機匣、尾噴管魚鱗片和加力燃燒室筒體均採用阻燃鈦合金，大大降低了發動機重量，為其發動機推比超過10，飛機超音速巡航做出了貢獻。我國研製的阻燃鈦合金已經研製成功，有望用在殲20的正選動力——渦扇15發動機上，其發動機高壓壓氣機前機匣，壓氣機整流葉片、噴口收斂調節片、噴口外部調節片、加力燃燒室筒體及尾噴管都有可能使用。

　　值得一提的是，由於阻燃鈦合金鑄錠開坯熱變形嚴重開裂，導致我國長期無法將阻燃鈦合金投入應用，我國自行研製的渦扇-15發動機也僅為這個原因遲遲不能通過地面試車臺測試，直到我國研製出3.6萬噸黑色金屬擠壓機後，情況才得到改善，一系列阻燃鈦合金，高溫鈦合金紛紛得到應用。隨著我國河北宏潤5萬噸熱擠壓機，青海6.8萬噸擠壓和模鍛雙功能重型壓機紛紛投入使用，我國的航空和航空發動機鈦合金的用途將會更加廣泛，特別是解決了渦扇-15發動機的幾個重要材料難題，目前，渦扇-15發動機已經完成大部分地面試車和地面高空臺測試，即將進行上機測試。

　　除此之外，我國船用鈦合金工業經過幾十年的發展，其研究、製造水平有了很大的提高，基本形成了自己的船用鈦合金體系。由於鈦合金在海水裡幾乎完全不被腐蝕，某鈦金合金已成功用於核潛艇餘熱排出海水冷卻器，是一迴路餘熱排出系統的主要設備，而Ti75鈦合金也已用於製作我國永磁推進電機所需的鈦合金轉子支架，可用在哈電電機無錫分廠研製的功率達 6萬千瓦的艦船推進電機上，據公開資料推測，這個電機很可能是055A萬噸級驅逐艦的全電推進動力。另據報導，我國研製出厚42毫米，寬度3.66米，長度12.53米的超大規格鈦合金板，標誌著我國潛艇外殼用鈦材也取得了重大突破。