我国“一级静叶”的成功出世,打破西方了70多年燃气轮机技术封锁

游龙科普 2024-08-22 15:37:01

2018年,年仅37岁的女博士段方苗,带领团队成功研制出我国第一批一级静叶。打破了西方长期垄断的局面,为中国的燃气轮机技术的发展贡献了关键力量。从2015年到2018年,仅三年就取得如此进步,真可谓是“中国速度”。团队成员在过程中经历了什么?而一级静叶的研发成功,又给燃气轮机技术带来怎样突破性进展?

别看燃气轮机是这两年的研究热点,实际上人家已经诞生了百来年了,是妥妥的第二次工业革命的产物。之所以被再受到关注,主要是因为当前能源紧张的背景下,重型燃气轮机有着较好的热功转换的效率。在能源发电、舰船驱动等领域有着广泛的应用,是上述领域的核心技术点。

当然,如此重要的技术,西方国家不可能放手,层层设卡防止技术外泄。加上这种重型燃气轮机本身结构较为复杂,牵涉到多个技术领域。因此,长期以来这一领域都是西方国家的主场,一封锁就封了70年之久。

直到,中国女博士段方苗成功在叶片设计和加工领域取得突破性进展,中国燃气轮机技术往前大迈进了一步。我们才算彻底摆脱西方的封锁,打破他们垄断,让中国燃气轮机在世界舞台上占据一席之地。

那么,重型燃气轮机的叶片打造究竟难在了哪里?

首先,无论一般的燃气轮机还是高级别的燃气轮机,其关键就在于其叶片的承受力,特别是耐高温能力。当燃气轮机功率较大时,它所释放的热量不可小觑。而这就出现了技术关键点,燃气轮机的性能如何,关键就看叶片能耐多少热了!

通常,燃气轮机运行时,其温度将会达到惊人的1600摄氏度。但是普通的合金其承载力只能达到900摄氏度。因此,摆在段博士面前的就是解决,如何提高叶片制作材料耐高温的能力。

目前,国际上下针对这一问题主要有两种方法,一种是去寻找全新的合金材料,让它可以达到1600度的承受点;第二种就是不改变原材料,但提高叶片的散热能力,从而实现温度的降低。

很显然,相较于第一种漫无目的去寻找,还不如第二种来的可靠。想要叶片有更好的散热能力,通常做法就是在叶片上钻孔。而想要让合金可以从900度的耐热程度上升到1600度,至少需要在叶片上打400多个孔。

这种孔不仅规格有限制,而且要求要有序排列,精度必须要控制在0.1毫米之内。任何一个失误出现,都意味着此前所钻的所有孔统统白费,需要从头再来。

可想而知,段博士和她的团队遇上了一个怎样的麻烦。好在在经过千百次的失败后,他们终于研制成功了一级静叶。而距离段方苗接下这个任务组建团队以来,仅过去3年,不愧是“中国速度”。

当然,正如我们前头所说,重型燃气轮机本身结构非常复杂,研发难度巨大,而段方苗的一级静叶的成功研制,只能说取得阶段性的胜利。中国重型燃气轮机的研发之路,依旧任重而道远。

但就在2020年,重型燃气轮机的研制方面再次传来好消息。立足于一级静叶、透平部件级试验台等核心技术完备,东方电气公司成功自研出了国内首台F级的功率为50兆瓦重型燃气轮机,并成功运行。这标志着我们终于打破了西方70多年的技术垄断,实现重型燃气轮机的国产化。

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