近日，一則看似平淡的學(xué)術(shù)新聞在軍工圈引起了不小的震動(dòng)——大連理工大學(xué)青年團(tuán)隊(duì)研發(fā)出一種全新的高溫合金冷卻技術(shù)，冷卻速率達(dá)到驚人的673°C/分鐘，比傳統(tǒng)工藝提升3.75倍，冷速控制范圍提高了5倍多，晶粒尺寸范圍提高了4倍多，冷速與組織控制精度已處于國(guó)際領(lǐng)先水平。

這個(gè)數(shù)字背后隱藏著什么？當(dāng)美國(guó)正在研發(fā)第六代戰(zhàn)機(jī)、中國(guó)殲-20剛剛換裝國(guó)產(chǎn)"心臟"之際，一項(xiàng)看似普通的材料加工工藝突破，為何能讓業(yè)內(nèi)專(zhuān)家如此關(guān)注？

答案或許比我們想象的更加深遠(yuǎn)——這可能是一把能夠解鎖中國(guó)多項(xiàng)尖端航空項(xiàng)目，橫跨三代機(jī)的"拱心石"技術(shù)。

◆ 01 核心爭(zhēng)議：冷卻工藝真的能改變戰(zhàn)斗機(jī)命運(yùn)嗎？

在航空發(fā)動(dòng)機(jī)的世界里，有一個(gè)殘酷的真理：溫度決定推力，工藝決定可靠性。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)本質(zhì)上是個(gè)“燒開(kāi)水”的鍋爐，只不過(guò)燒的是航空煤油，追求的是極致的溫度和壓力 。溫度越高，推力越大。但問(wèn)題是，渦輪盤(pán)和葉片這些核心部件，在數(shù)千攝氏度高溫和數(shù)萬(wàn)倍重力的離心力下，隨時(shí)都可能“散架”。所以，發(fā)動(dòng)機(jī)的性能極限，說(shuō)白了就是材料的耐溫極限，這就是所謂的“熱障” 。

長(zhǎng)期以來(lái)，我們的發(fā)動(dòng)機(jī)制造受制于油淬這類(lèi)“傻大黑粗”的工藝，它的不可控性導(dǎo)致產(chǎn)品良率和性能一致性難以保證 。這可能是導(dǎo)致我們的發(fā)動(dòng)機(jī)可靠性、壽命（TBO，檢修間隔時(shí)間）與西方存在差距的重要原因之一。

即使我們?cè)O(shè)計(jì)出了先進(jìn)的DD6、DD9等高溫合金材料 ，但落后的加工工藝讓我們無(wú)法完全發(fā)揮其潛力，就像有好劇本卻找不到好導(dǎo)演，最終效果大打折扣。

大連這項(xiàng)新技術(shù)的出現(xiàn)，正是補(bǔ)上了這最關(guān)鍵的一環(huán)。爭(zhēng)議的核心在于：

這項(xiàng)冷卻技術(shù)能否真正解決WS-15發(fā)動(dòng)機(jī)的可靠性問(wèn)題？

它是否具備支撐第六代戰(zhàn)機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)的潛力？

從實(shí)驗(yàn)室到批量生產(chǎn)，還需要跨越多少技術(shù)鴻溝？

◆ 02 技術(shù)解密：從"被動(dòng)受冷"到"主動(dòng)控冷"的革命

想象一下，你要給一個(gè)直徑1米、重達(dá)幾百公斤的巨大鐵餅降溫，而且這個(gè)"鐵餅"的不同部位要求不同的冷卻效果——中心要韌性好，邊緣要耐高溫。傳統(tǒng)的油淬工藝就像是把整個(gè)鐵餅扔進(jìn)一個(gè)油池里，完全靠"運(yùn)氣"來(lái)控制效果。這就是傳統(tǒng)工藝的"阿喀琉斯之踵"。

傳統(tǒng)油淬的三大缺陷：

大連技術(shù)的"四大突破"

這項(xiàng)新技術(shù)的厲害之處，就在于它把“火候”的掌控提升到了一個(gè)全新的維度。

一、高速多介質(zhì)射流

這是新技術(shù)的核心，它不是簡(jiǎn)單的噴水或噴氣，而是將微量水霧化后注入高速空氣中，形成完美的微細(xì)噴霧。這種組合利用了液體蒸發(fā)的強(qiáng)大吸熱能力，可以更快地冷卻，以及高速氣流吹走零件表面阻礙散熱的“蒸汽膜”，讓冷卻效率始終保持在最高水平。

實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，它對(duì)1200°C盤(pán)件的最高冷卻速率達(dá)到每分鐘673°C，是傳統(tǒng)工藝的3.75倍 。這意味著，再厚的部件也能被瞬間“冷透”，獲得理想的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

二、分區(qū)可控冷卻

通過(guò)計(jì)算機(jī)仿真建模，精確控制每個(gè)噴嘴的位置和水氣比例及速度，實(shí)現(xiàn)了對(duì)一個(gè)零件不同區(qū)域的“定制化”冷卻：

輪轂區(qū)域可以快速冷卻以獲得高韌性細(xì)晶組織，輪緣區(qū)域控制冷卻獲得抗蠕變組織，而過(guò)渡區(qū)域則度冷卻以實(shí)現(xiàn)平滑過(guò)渡。

這種“功能梯度材料”的制造能力，是一種制造哲學(xué)的飛躍。

三、微觀結(jié)構(gòu)精控

鎳基高溫合金的強(qiáng)度，來(lái)源于內(nèi)部一種叫“γ'相”的強(qiáng)化粒子。你可以把它想象成混凝土里的鋼筋，冷卻速度決定了這些“鋼筋”是粗壯均勻，還是細(xì)小脆弱。

快速冷卻（淬火）能形成細(xì)小、均勻的“鋼筋網(wǎng)”，材料強(qiáng)度最高；緩慢冷卻會(huì)導(dǎo)致“鋼筋”粗細(xì)不均、分布混亂，甚至在關(guān)鍵位置形成“豆腐渣工程”，成為部件失效的源頭。

這項(xiàng)技術(shù)通過(guò)微觀結(jié)構(gòu)精控，把晶粒尺寸控制范圍提升了4倍多，這意味著γ'強(qiáng)化相分布更均勻，材料缺陷大幅減少，抗疲勞性能顯著提升。

四、環(huán)保與安全

使用水和空氣作為冷卻介質(zhì)，徹底告別油煙和明火，既環(huán)保又安全。

◆ 03 對(duì)比分析：中美俄航發(fā)制造工藝大PK

技術(shù)水平對(duì)比表

歷史案例：工藝決定成敗

回顧航空發(fā)動(dòng)機(jī)發(fā)展史，工藝突破往往會(huì)帶來(lái)巨大的代際飛躍：

1950年代：英國(guó)發(fā)明單晶葉片鑄造工藝，推力提升30%；

1970年代：美國(guó)掌握定向凝固技術(shù)，發(fā)動(dòng)機(jī)壽命翻倍；

1990年代：粉末冶金技術(shù)成熟，推重比突破10:1；

2020年代：大連分區(qū)控冷技術(shù)，有望實(shí)現(xiàn)功能梯度制造。

◆ 04 現(xiàn)實(shí)挑戰(zhàn)：從TRL-4到TRL-9的漫長(zhǎng)征程

當(dāng)然，這項(xiàng)技術(shù)目前還處在TRL-4階段（實(shí)驗(yàn)室環(huán)境驗(yàn)證），距離實(shí)際應(yīng)用可能還有較長(zhǎng)的路要走：

TRL-4→TRL-6（工程化階段）面臨的挑戰(zhàn)：

規(guī)?；y題：從小尺寸試驗(yàn)件到全尺寸渦輪盤(pán)

穩(wěn)定性要求：批量生產(chǎn)時(shí)每件產(chǎn)品質(zhì)量一致性

檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)：建立新的無(wú)損檢測(cè)方法和標(biāo)準(zhǔn)

TRL-6→TRL-9（產(chǎn)業(yè)化階段）的關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)：

地面臺(tái)架驗(yàn)證：數(shù)千小時(shí)的發(fā)動(dòng)機(jī)試車(chē)

飛行測(cè)試認(rèn)證：裝機(jī)驗(yàn)證和全包線測(cè)試

批量生產(chǎn)能力：建立完整的工業(yè)化生產(chǎn)線

根據(jù)航空發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)規(guī)律，我們預(yù)計(jì)可能的時(shí)間表為：

2025-2027年：完成工程化驗(yàn)證（TRL-6）

2027-2030年：通過(guò)地面臺(tái)架測(cè)試（TRL-7）

2030-2035年：實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)應(yīng)用（TRL-8-9）

◆ 05 未來(lái)展望：三代發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)支撐

一是治愈第五代發(fā)動(dòng)機(jī)的"心臟病"

對(duì)于WS-15這樣的第五代發(fā)動(dòng)機(jī)，新技術(shù)可能充分釋放其性能。例如提升渦輪盤(pán)可靠性，允許更高的工作溫度；推力有望從150kN提升到160kN以上；發(fā)動(dòng)機(jī)壽命和維護(hù)間隔可能顯著改善。

二是第六代發(fā)動(dòng)機(jī)自適應(yīng)變循環(huán)的基石

第六代戰(zhàn)機(jī)將采用自適應(yīng)變循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)（ACE），其特點(diǎn)是能根據(jù)飛行狀態(tài)改變涵道比。這種"變形"能力對(duì)部件提出了極端要求，例如頻繁的溫度和壓力循環(huán)，分區(qū)控冷制造的功能梯度部件將可能完美解決這一挑戰(zhàn)，讓燃油效率提升25%，推力增加20%。

可以說(shuō)，沒(méi)有這項(xiàng)制造技術(shù)，可靠的六代機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)就無(wú)從談起。

三是高超音速TBCC發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)保障

渦輪基組合循環(huán)發(fā)動(dòng)機(jī)（TBCC）在發(fā)動(dòng)機(jī)從渦輪模式切換到?jīng)_壓模式的一瞬間，上千度的高溫氣流會(huì)直接沖擊渦輪葉片，形成一次毀滅性的致命熱沖擊。

新技術(shù)制造的近乎"完美"、高度均勻的微觀結(jié)構(gòu)部件，可以均勻分散應(yīng)力，承受高馬赫的瞬間高溫沖擊，為高超音速飛行器掃清了技術(shù)障礙。

◆ 06深層思考：技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)的本質(zhì)是什么？

從更深層次來(lái)看，這場(chǎng)航空發(fā)動(dòng)機(jī)的技術(shù)競(jìng)爭(zhēng)反映了不同發(fā)展模式的較量：

西方模式：市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)，企業(yè)主導(dǎo)，技術(shù)迭代相對(duì)緩慢；

中國(guó)模式：國(guó)家意志，舉國(guó)體制，集中資源突破重點(diǎn)。

大連技術(shù)的意義不僅在于技術(shù)本身，更在于它體現(xiàn)了中國(guó)在關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域的系統(tǒng)性布局和長(zhǎng)期堅(jiān)持。從"兩機(jī)專(zhuān)項(xiàng)"到航發(fā)集團(tuán)成立，從基礎(chǔ)材料研究到制造工藝突破，形成了完整的技術(shù)創(chuàng)新生態(tài)。

這項(xiàng)技術(shù)的突破，有可能成為中國(guó)航空工業(yè)發(fā)展史上的一個(gè)重要節(jié)點(diǎn)。它不是萬(wàn)能的"銀彈"，但確實(shí)為解決長(zhǎng)期困擾的技術(shù)瓶頸提供了新的可能性。

未來(lái)的天空將見(jiàn)證什么樣的較量？答案或許就在這673°C/分鐘的冷卻速度中。

參考文獻(xiàn)：

科技日?qǐng)?bào)：新技術(shù)破解航空發(fā)動(dòng)機(jī)熱力處理難題