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助中国航空工业腾飞欧瑞康美科先进技术铸强心脏

A-A+2016年11月24日09:37商家供稿

  中国航空产业正处于高速发展之中,面对无限的市场潜力,航空发动机力量偏弱成为一道瓶颈。如何给中国航空装上一颗更加强劲的心脏呢?时至深秋,上海市航空学会2016综合性学术年会召开,笔者从来自瑞士的著名表面工程材料与技术供应商欧瑞康美科得到了解答。

  围绕如何通过表面工程技术和先进的材料等途径提高航空发动机性能,欧瑞康美科全球CTO Richard Schmid博士、欧瑞康美科表面技术(上海)有限公司总经理托马斯·施魏策尔先生(Thomas Schweizer)、中国区负责人肖庆先生向笔者作出了详尽的诠释。

  中国航空工业急需先进技术

  关于中国航空产业尤其是航空发动机领域发展的关键,Richard Schmid博士一针见血指出,如果要取得进展则离不开尖端技术和业界合作。首先需要有一定的技术基础,包括最基本的热气机和涡轮方面的设计、工艺应用和检测方法。他表示:“你需要从某一个点起步,然后取得更好的表现。”在最初的起步阶段,总归“万事开头难”,这就需要通过协作与联合,各取所需,缩短研发时间并提升实力。

  以航空发动机作为分析对象,Richard Schmid博士称,当今航空发动机具备高效率、高可靠性的特点,而优化动力输出和发动机减重直接反映在推重比这项指标上。

  中国长期以来缺少高推重比涡喷和涡扇发动机,那么该如何怎样进行改进呢?Richard Schmid博士从最底层的架构层面解释道,如果要提高发动机效率,取决于布雷顿循环(Brayton Cycle);这种封闭循环是航空发动机的基本热力循环,从计算公式可知,不考虑定压比热容、绝热指数和环境温度几个常量,功率和效率的相关变量有两个:压气机的压缩比和涡轮入口处的气体温度。

  那么又该怎样提升压气机的压缩比和涡轮入口处的气体温度呢?Richard Schmid博士表示,“这方面的改进,对于表面处理工序、材料和结构设计要求都比较特殊,欧瑞康美科可以提供正确的表面处理工序、恰当的材料方案用于零部件,既制造高性能航空发动机零部件,也提供表面涂层解决方案和设备,这些构成提升发动机推重比和效率的关键要素。”

  从性能领先的高温段零部件到高超的热喷涂工艺,再到尖端测试设备和严格的内部标准,这位瑞士绅士开始滔滔不绝向记者如数家珍。

  欧瑞康美科尖端技术可提升航发性能

  Richard Schmid博士先是提到了欧瑞康美科在航发零部件方面的产品,包括优质性能的高压压缩机HPC(High Pressure Compressor)叶片总成、蜂巢箔和发动机密封件等等。

  HPC叶片总成可以选择高性能不锈钢甚至超级合金,作为压缩机定子叶片,其结构较为复杂,经常分成多段,对选材、结构和工艺提出较高要求。

  蜂巢密封材料成为如今航空工业高温密封件的标准材料,为了获得更好的效果,欧瑞康美科开发出了带有独家技术的抗氧化MI 2100蜂巢材料,能够适应高达1,200摄氏度(或1,473开尔文)的工作条件,得到全球航空发动机制造公司的认证并广泛应用,明显超过了国内自产的同类产品性能。自然,蜂巢密封材料还可选用不锈钢、Hastelloy X镍基超级合金、钴镍基变形高温合金以及其他可焊接延展性材料。

  封严涂层同样是欧瑞康美科的拿手好戏,一直处于全球领先地位。从高压涡轮HPT、低压涡轮LPT到高压压气机,这些工作部件的封严涂层技术采用特殊设计的复合材料和等离子或火焰喷涂工艺打造,涵盖不同的工作温度区间,从而在机匣,叶尖和封严环部位达到严格的间隙控制,进而降低油耗,提高发动机效率。

  然后Richard Schmid博士又表示,欧瑞康美科在热喷涂方面,无论是喷涂设备、材料还是工艺应用,都走在全球前列水平。从间隙控制涂层到耐磨涂层、抗微震磨损到高温热障涂层的陶瓷粉末,欧瑞康美科都做到业界领跑。

  对于产品、工艺和标准,欧瑞康美科在三者之间实现了相互促进发展的良性循环,开发出性能优秀的产品,用最精良的工艺去加工,用最严格的标准去测试,符合美国国家航空航天和国防合同方授信项目Nadcap(National Aerospace and Defense Contractors Accreditation Program)标准,并且制造设备得到ISO 9001、AS 9100等标准认证。此外,欧瑞康美科还注重OEM客户的个性化要求。

  关于热喷涂涂层,业界公认软肋在于结合强度,在某些重要应用领域需要高的涂层结合力,甚至需要涂层与零件基体间达到冶金结合。为克服热喷涂涂层界面机械结合的不足,业界伤透了脑筋。不过当记者就此提问Richard Schmid和托马斯·施魏策尔,他们却笑着表示:“这对欧瑞康美科来说绝对不是问题。如今你看有各种可靠性极高的涂层技术,包括热障涂层TBC(Thermal Barrier Coating),寿命能够达到5,000小时以上,经受苛刻的热振循环考验,完全与航空发动机寿命匹配。”

  中国重点地位日渐突出

  随着中国航空市场的不断扩大,越来越多的跨国公司将中国作为未来发展重心,欧瑞康美科也不例外。

  欧瑞康美科中国区总经理托马斯·施魏策尔先生表示:“中国业务是欧瑞康美科全球布局重要的组成部分,其重要性在日益提升;同时公司也将继续注重中国与欧美市场的同步发展,这一点是确信无疑的,欧瑞康美科对于未来中国市场发展前景充满信心”。

  另外,热喷涂领域在中国缺少统一的检测标准。Richard Schmid博士为此支招,指出,首先要了解国际通行标准,以及相关的行业术语,从而建立完善的国内行业标准,同时也要注重人才的交流和培养。未来欧瑞康美科在这方面有望在中国有更大作为。

  欧瑞康美科材料与技术中国区负责人肖庆先生特别强调了一点:李总理将两机专项作为中国的重点工程,举全国之力大力发展航空发动机和地面燃机;而两机专项所使用的表面涂层技术,恰好是欧瑞康美科的长项。欧瑞康美科从产品、技术支持到产品开发,都已形成现成的实力,有强大的国内技术服务队伍,也有愿景做出更大贡献,帮助广大客户实现两机专项的任务。这其实也意味着中国市场前景对欧瑞康美科有着无限的吸引力。

  航空年会之后,接踵而至的是今年的珠海航展,中国航空产业的发展潜力吸引了国内外各大厂家。欧瑞康美科以其独到的领先技术工艺,瞄准了这一宝地,以发动机领域为重心,将与中国航空产业实现双赢,在扩大自身业务规模的同时,也帮助中国航空“强心”,从而展翅腾飞。

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