9月初,，一則《中國(guó)發(fā)現(xiàn)超級(jí)金屬“錸”》的消息引起熱議,，稱這一稀有金屬能突破航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制的瓶頸。

“錸”是個(gè)什么金屬,，與航空發(fā)動(dòng)機(jī)的關(guān)系是什么,？有了“錸”，我國(guó)航空發(fā)動(dòng)機(jī)就能有質(zhì)的飛躍嗎,？9月11日,，北京天驕航空產(chǎn)業(yè)投資有限公司創(chuàng)新研究院副院長(zhǎng)、國(guó)家“千人計(jì)劃”專家王光秋在接受科技日?qǐng)?bào)記者采訪時(shí)稱,，航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制是一個(gè)系統(tǒng)工程,，不會(huì)單靠“錸”就有大的突破，其僅是增加發(fā)動(dòng)機(jī)材料性能的因素之一,。

稀有,、高熔點(diǎn)、結(jié)實(shí)難開裂

先看看“錸”的前世今生,。

錸,，一種金屬元素,，是高熔點(diǎn)金屬之一。根據(jù)業(yè)內(nèi)權(quán)威的《蘭氏化學(xué)手冊(cè)》,，錸是僅次于鎢（3308攝氏度）的第二難熔金屬,，熔點(diǎn)為3180攝氏度。

百度百科查詢,，錸還是一個(gè)真正的稀有元素,，在地殼中的含量?jī)H僅大于鏷和鐳。再加上它不形成固定礦物,，通常與其他金屬伴生,，使它成為自然界最后被發(fā)現(xiàn)的稀有元素。

1872年,，門捷列夫根據(jù)元素周期律預(yù)言,，在自然界中存在一個(gè)尚未發(fā)現(xiàn)的，原子量為190的“類錳”元素,。直到1925年,，德國(guó)化學(xué)家諾達(dá)克用光譜法在鈮錳鐵礦中發(fā)現(xiàn)了這個(gè)元素，取萊茵河稱謂將其命名為“錸”,。

據(jù)《蘭氏化學(xué)手冊(cè)》,，除高熔點(diǎn)外，錸有極高的強(qiáng)度且塑形很好（俗稱“既結(jié)實(shí)又難以開裂”）,，在高溫,、急速冷卻和猛烈加熱并帶有強(qiáng)烈機(jī)械沖擊和振動(dòng)的條件下，“錸”也具備極佳的長(zhǎng)時(shí)間工作抵御變形和開裂能力,。

增加渦輪葉片合金材料性能的元素之一

渦輪葉片為現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī)中一個(gè)關(guān)鍵部件,，在發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)不僅需同時(shí)承受約1600攝氏度高溫、數(shù)十個(gè)大氣壓和以每分鐘數(shù)萬的轉(zhuǎn)速,，還要承受強(qiáng)大離心力的持續(xù)作用,。

“如此嚴(yán)苛的工作條件，發(fā)動(dòng)機(jī)所用材料仍需做到不能熔化,，不能變形,，不能斷裂。而錸的一系列特性,，使之成為極佳選材之一,。”王光秋說,，比起上一代航空發(fā)動(dòng)機(jī)采用的定向結(jié)晶的普通葉片,，新一代則普遍采用單晶葉片，這可增加200攝氏度左右的渦輪燃燒溫度,，有錸加入單晶葉片,，可以增強(qiáng)材料各方面的性能,。

錸加入單晶葉片的歷史或有20年左右。但由于錸量少且提純成本高,，使其價(jià)格十分昂貴,，不可能大范圍用于航空發(fā)動(dòng)機(jī)研制。據(jù)《南方財(cái)富網(wǎng)》援引美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局報(bào)告稱,，全球探明的錸儲(chǔ)量?jī)H為2500噸左右，其價(jià)格跟白金價(jià)格相仿,，一克大概需要兩三百塊錢,。另據(jù)資料顯示，2010年,，中國(guó)陜西某礦山勘探到176噸,。

“航空發(fā)動(dòng)機(jī)有上萬個(gè)零部件，渦輪葉片是其中一個(gè)關(guān)鍵部件,，即使有錸加入,，需要在合金中怎么加，加多少,，這些都是要認(rèn)真研究的課題,。”王光秋說,。

新一代發(fā)動(dòng)機(jī)總效率是熱效率和推進(jìn)效率之積

“航空發(fā)動(dòng)機(jī)是一個(gè)綜合的系統(tǒng)工程,，其總效率是熱效率和推進(jìn)效率之積?！蓖豕馇镎f,，增加航空發(fā)動(dòng)機(jī)的效率來自兩個(gè)部分，分別是熱效率和推進(jìn)效率,。目前最新一代發(fā)動(dòng)機(jī)的熱效率大約是50%,，推進(jìn)效率約為80%。

王光秋告訴記者,，以目前最先進(jìn)的波音787和空客350為例,，其使用的發(fā)動(dòng)機(jī)總效率即略高于40%。

“通過使用含有錸元素的單晶渦輪葉片,，提高燃?xì)鉁囟仍黾訜嵝?，是?shí)現(xiàn)提高發(fā)動(dòng)機(jī)總效率的路徑之一。另一方面,，當(dāng)今航空發(fā)動(dòng)機(jī)也通過增加推進(jìn)效率達(dá)到提高總效率的目標(biāo),。”王光秋說,。

兩種效率各占多少,，也是研制航空發(fā)動(dòng)機(jī)的難點(diǎn),。“通過提高燃?xì)鉁囟?，相?yīng)也增加了氮氧化物的排放,；溫度高又增加空氣流速，噪聲也加大了,?！蓖豕馇镎f。

航空發(fā)動(dòng)機(jī)工作原理顯示,，一臺(tái)航空發(fā)動(dòng)機(jī)包括低壓壓氣機(jī),、高壓壓氣機(jī)、高壓渦輪和低壓渦輪,，中間還有一個(gè)環(huán)形燃燒室,。“這些結(jié)構(gòu),，工作的溫度,、壓力環(huán)境都不一樣，其使用的材料也不同,。而金屬錸,，則主要是針對(duì)主壓渦輪葉片?！蓖豕馇镎J(rèn)為,，由于物理?xiàng)l件的限制，通過增加溫度提高熱效率比較困難,，現(xiàn)代航空發(fā)動(dòng)機(jī),，主要是通過增大涵道比提高推進(jìn)效率，從而達(dá)到提高發(fā)動(dòng)機(jī)總效率,，并實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目標(biāo),。

（原標(biāo)題：先進(jìn)航空發(fā)動(dòng)機(jī)不會(huì)只因“錸”而到來）