美国人:中国在空间站造出稀有金属,才解决了六代机航发大难题?

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2024年12月26日那天,中国航空圈子炸了锅。成飞和沈飞两家同时试飞了新一代战机原型,外界一看那线条和布局,就直呼这是六代机的验证机。成飞的那个编号36011,三发并列设计,看起来像是要冲超音速巡航;沈飞的则双发,隐身性能拉满。4 V% f# }; x! z' l7 R: z
消息一出,美国那边军事分析师们坐不住了,他们在报告里直指,这事儿离不开中国空间站上的一项材料突破——工业级铌合金的量产。  ^* ?8 X6 k: v7 X6 E" n' N- J
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航空发动机这玩意儿,核心就是叶片,得在高温高压下高速转动。现有五代机上用的单晶高温合金,顶多扛1100摄氏度,碳纤维增韧碳化硅能到1600度,但韧性差,容易裂。
2 j- T9 `  {$ G8 l六代机要更高推力、更快速度,叶片转得飞起,温度直奔1700度以上。没有好材料,发动机就卡壳了。中国航发技术这些年追得紧,但材料瓶颈一直在那儿。美国也一样,他们的F-35用的是F135,性能牛但材料极限也明显。
5 }: i% [% E- T' t' N! B美国专家为啥这么笃定铌合金是关键?因为铌这金属耐热性变态,熔点2477度,合金版能稳住1700度高温,还轻质高强。过去,铌合金实验室能做,但工业级量产难:冷却慢,得100小时在1600度下慢慢来,成本高;加上室温脆,高速转动时离心力一扯就碎。' Y7 f6 n) m' v0 w! s
南华早报2025年1月7日报道,中国科学家在天宫空间站三年实验后,破解了这两关。3 W( T" |/ e/ j4 {2 w2 t. ?( t
微重力环境让合金颗粒悬浮熔融,冷却速到每秒9厘米,晶体均匀不脆。加点铪元素,强度翻三倍,韧性也上去了。9 w9 G  e2 _4 w9 w6 G0 s6 M

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这事儿得从魏炳波院士说起。/ F/ \8 l4 h3 Q* V, n9 B, y
2021年4月天和核心舱上天,他的团队就备好10多种铌硅合金样品,数百个颗粒,分六批随天舟飞船上去。第一批5月到,航天员用无容器实验柜激光熔融,记录过冷数据。魏炳波在地面控中心实时指挥,调整功率捕捉晶核。
8 @1 O3 e' G) v/ k, I) ~2022年第二批加铪测试,拉伸强度数据回来,团队复现地面工艺。2023年第三四批验证韧性,振动模拟转动应力,微孔减少。2024年第五六批全流程优化,产量翻十倍。成果写进《中国空间站科学研究与应用进展报告2024》,央视8月25日还播了类似钨合金进展,魏炳波团队继续领衔。
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  y) B5 V2 W/ N4 D美国人看到这,估计心里不是滋味。他们在航发上用铼合金,耐热牛但稀缺贵,中国铌合金是平替,成本低资源足。兰德公司报告直说,这让中国变循环发动机领先。变循环发动机是六代机标配,能动态调涵道比:低速大涵道省油,高速小涵道爆发。# T! q9 \8 B; `& O+ Y
2010年代中国预研,2018年核心机验证,2023年样机测试。WS-20变循环版,推力25%跃升,重量轻8%。歼-36三发布局用它,超巡航稳;歼-50双发,机动性爆表。美国XA100也卡在材料,铼限产,中国铌解锁后,弯道超车稳了。
1 e9 K6 x7 [; l8 j) t3 c$ z) x" S7 i( ~话说回来,没铌合金,中国航发也不会瘫。现有WS-15、WS-10C够试飞用,先飞平台再换心。成飞沈飞2024年底那两飞,就是小步快跑。
; c: Q0 X; G! x" C7 }2 i美国NGAD 2020年试飞,但3亿刀一架,空军喊停。中国呢,专利堆积,变后掠翼舰载机设计都批了。铌合金加持,六代机不光快,还耐打。未来3-6马赫,核心温1800度,铌扛住,隐身+AI+激光武器全上。6 K, F+ k' ^3 L" s* G5 w* g

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4 f, f8 l8 [$ W4 Y6 ?  S这突破不光军用,民用也沾光。高超音速飞行、火箭热防护,全靠它。魏炳波团队2025年5月上钨合金,抗辐射强,核聚变材料潜力大。, y0 k$ p4 ^- L, _& w1 \
7月厦门材料大会,他报告空间凝固路径,9月日内瓦访欧,交换铌数据。61岁的他,还每周三次进实验室,指导新项目。空间站这平台,中国建的,实验全自主,三年数据堆成山,工业级铌落地快。4 _8 U0 a8 {9 t" j0 I( C

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美国专家的担心有道理。中国航发从跟跑到并跑,现在材料上超车。过去发动机弱项,现在变强项。六代机试飞后,歼-20伴飞视频满天飞,美媒“动力”网站说,这威胁加油机运输机。
5 V$ b5 G, ]2 Z( x) i8 R% }RFI、VOA热议,无尾设计先进。中国官方没吱声,但事实摆着。变循环中国投数百亿,部件预研全覆盖。环球网文章说,美国变循环数十亿打水漂,中国机会大。$ _2 P* b; D* Z  M) v
细想,铌合金这事儿接地气。它不是科幻,是实打实实验堆出来的。空间站微重力,消了对流干扰,晶体长得匀。
, w* e/ b4 s1 A  K0 y" W. \地面复现,喷枪涂层测试,叶片1650度不裂。推重比优化,六代机续航机动全提升。美国落后在工业化,他们实验室多,量产慢。中国呢,样机小批量2025年上半年出,测试基地上海成都两头跑。
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美国那边,空军实验室7月报告超合金冷却技术,但还是镍钛基,1500度顶天。中国铌1700,差距拉开。NGAD F/A-XX 2030交付,中国估计早两年。专利显示,变循环调节机构几何变位,热力循环涡喷涡扇切换,自如。
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这不光技术赛,还资源赛。铌中国储量足,巴西澳洲进口稳。美国铼依赖,贵。工业级铌,生产速快,成本降。发动机直径定涵道比,铌叶片轻,机身瘦。六代机想象图,三发并列科幻?现实中可行,溢流阻力小。
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