航發科普
這場舞蹈,成為氣膜散熱的科學靈感
來源:       發布時間:2020-10-22

  靈感往往來源于生活。對于科學家來說,許多科學上的發現都來自于對生活細致入微的觀察。航空發動機研制歷史上也有許多這樣的故事,在發動機工作過程中,進入的空氣經過燃燒室燃燒做功,變成高溫高壓的燃氣,讓渦輪葉片面臨嚴峻“烤”驗。科學家通過觀看生活中的舞蹈表演,激發出幫助渦輪葉片散熱的靈感。
  蹈火舞表演者的腳為什么不會燙傷?

  1971年,一名叫戈德斯坦的年輕人,被公司要求研發新的高溫合金材料。當時,各大航空發動機制造商都在尋找新材料和冷卻技術,來提高葉片的耐溫性能。

  經歷了無數次的失敗,戈德斯坦的研究始終得不到實質性的進展,他決定去旅行放松心情。在保加利亞,戈德斯坦被當地盛大的蹈火舞表演所吸引。在蹈火舞表演中,表演者需要赤腳在篝火余燼上踏著炭火翩翩起舞。

  戈德斯坦發現,盡管炭火溫度很高,但表演者的腳掌并沒有留下任何燒傷的痕跡。當地人告訴他,這是由于表演者跳舞時滿身大汗,腳底的汗液在烘烤下蒸發形成一層薄薄的氣膜,起到了瞬時隔熱作用,保護表演者不被燙傷。

  能不能在單通道渦輪葉片表面打很多類似人體毛孔的小孔,使一部分對流冷卻的氣體從小孔中噴出形成氣膜,進而對葉片表面隔熱呢?
  這一發現,讓戈德斯坦大受啟發,他當即啟程,回到工作崗位撰寫論文,并發表在當時的科技雜志上,這是世界范圍內第一次提出氣膜冷卻的概念。

  當時,這篇論文并沒有引起太多關注。主要原因是氣膜冷卻需要在葉片表面加工出大量氣膜孔,而渦輪葉片鑄造用的高溫合金屬于難加工材料,并不具備相關的工藝技術,這一問題限制了氣膜孔的廣泛應用。

  既然不能消除,能不能利用?

  第二次工業革命后,各式各樣的電器進入千家萬戶,但那時的人們發現,電器插頭在插入插座的瞬間經常會產生電火花,用得久了,更會損壞插頭的材料。

  一位名為拉扎連科的年輕人正在研究防止插頭損壞的方法。起初,他試圖尋找一種既能夠導電、又能夠耐受電火花腐蝕的新材料。但由于電火花產生的局部溫度實在太高,當時沒有任何材料能耐受住如此高溫。實驗失敗后,拉扎連科又轉而尋找一種在插頭接觸瞬間消除電火花的方法,可還是無果。

  郁悶的拉扎連科回到家后向夫人傾訴自己的苦惱,夫人安慰他,“既然不能消除它,能否想辦法利用它?”

  這令拉扎連科大受啟發——既然電火花可以腐蝕那么多種材料,為什么不對它加以控制,讓它有目的地蝕除金屬,對難加工材料進行加工呢? 拉扎連科和夫人立即申請了發明專利,1943年4月,拉扎連科夫婦獲得了“導電材料電火花加工方法”的發明證書。

  自此,電火花加工技術迅速發展起來,電火花成型加工和電火花線切割加工分別在模具制造、金屬切割等領域得到廣泛應用。

  氣膜孔遇上電火花,會發生什么樣的反應?

  這兩個同樣來源于生活的靈感相互碰撞,成就了氣膜冷卻技術的發展。

  隨著電火花加工技術的發展,逐漸衍生出高速電火花小孔加工技術。讓高壓水質工作液從電極內孔中噴出,從而對小孔中的加工間隙實施強制排屑及冷卻,可以大大提高小孔加工的深度和效率。

  氣膜冷卻技術以其優異的加工性能,得到航空發動機制造行業的關注和應用。流進發動機渦輪的燃氣溫度最高可達1500℃,為了保護渦輪葉片不受高溫侵蝕,在噴涂隔熱材料的同時,工程師還將葉片內部設計成空心的通道,引入冷空氣降溫,用電火花加工技術在葉片表面加工出小孔,讓冷空氣在小孔周圍形成氣膜來保護葉片。

  氣膜孔與電火花,都來自于先輩們對于科學嚴謹深刻的思考、對于生活細致入微的觀察。它們相遇,互相成就,一起在航空發動機發展史上寫下濃墨重彩的一筆。

偷窥浓密毛茸茸厕所小便,男女一边脱一边亲一边膜,夫洗澡30分钟被公侵犯,亚洲精品二区360偷拍