以下是对该段文字的润色版本:
据媒体报道,中国南京理工大学材料评价与设计教育部工程研究中心陈光教授团队在新型航空航天材料钛铝合金领域取得了重大突破,其研发的高温PST钛铝单晶具有世界领先性能,将成为改变中国航空发动机落后现状的重要技术基础。
众所周知,发动机是飞行器的核心部件,其性能最核心的指标是推重比。推重比越高,发动机的性能越好,随之带来的就是战斗机的性能更加优越。从二代战斗机的发动机推重比4-5,到典型的三代战斗机如F-15、F-18、苏-27等,其使用的发动机推重比提升到7-8。而美国的F-22战斗机装备的第四代发动机F-119,其推重比更是超过了10,最新的F-35装备的F-135发动机,推重比已经达到12。这看似微小的差距,实则反映出中国航空发动机技术的滞后。
而军事上对高推重比航空发动机的需求从未满足,随着飞机航程和飞行速度的提高,尤其是临近空间高超声速飞行器,为了获得高机动性和长航程,美国等西方国家开始研制推重比在15-20的新一代发动机。这几乎是现有发动机性能的一倍。超高的推重比意味着航空发动机服役环境更加苛刻,对结构材料的性能要求也越来越高。简单来说,未来发动机需要的是重量轻、硬度高、耐高温、有韧性、抗烧蚀的新型材料,用于发动机叶片等关键部位。
钛铝合金正是这种新材料的典型代表。国外对钛铝合金的研究已进行了十余年,以美国GE公司的Ti-48Al-2Nb-2Cr(简称4822钛铝合金)为例,该材料在CF6-80C2型发动机和GEnx发动机上进行了广泛应用,并实现了显著的减重效果。然而,即使在这样的进展下,高推重比发动机材料的研究仍面临诸多难题。
这次中国专家研发的新型钛铝合金,在900度时的拉伸屈服强度达到了637MPa,并具有优异的抗蠕变性能,其最小蠕变速率和持久寿命均优于美国4822钛铝合金1~2个数量级。这意味着中国能够在重量占大头的压气机部分,大量使用新材料,从而大幅降低发动机重量,提高发动机的推重比。
此外,未来推重比15-20的发动机,涡轮前温度将达到2400度左右。国际上普遍认为,涡轮叶片将使用陶瓷基复合材料。据媒体报道,中航复合材料有限责任公司的陶瓷基复合材料热结构件已在某型号国产航空发动机上进行挂片考核,性能达到国际同类陶瓷基复合材料的先进水平。
可以说,正是由于中国在钛铝合金、陶瓷基复合材料等方面的进步,束缚中国研制推重比10-15的新型航空发动机的技术门槛已经基本消失,甚至具备了预研推重比20发动机的基础。中国航空发动机集团有限公司的成立,标志着中国在发动机研发上的巨大跨越。早在2013年,中国科学院的战略研究报告就透露,中国将有可能研制出新原理航空发动机,并在国际上首次实现推重比15以上样机的演示实验。
北京航空材料研究院曹春晓院士对此给予了高度评价,他指出:“陈光教授团队发明的TiAl单晶合金,将承温能力提高了150~250℃以上,是重大突破,属引领性成果。这项关键材料技术诞生于我国,是我们国家和民族的骄傲与自豪!不仅对我国的航空航天事业的发展具有重大价值,有助于中国飞机拥有一颗更强的‘中国心’,也必将对维护世界和平、促进社会发展起到积极作用。”
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