9月初,，一則《中國發(fā)現(xiàn)超級金屬“錸”》的消息引起熱議,，稱這一稀有金屬能突破航空發(fā)動機研制的瓶頸,。

“錸”是個什么金屬，與航空發(fā)動機的關(guān)系是什么,？有了“錸”，我國航空發(fā)動機就能有質(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、國家“千人計劃”專家王光秋在接受科技日報記者采訪時稱,，航空發(fā)動機研制是一個系統(tǒng)工程,，不會單靠“錸”就有大的突破，其僅是增加發(fā)動機材料性能的因素之一,。

稀有,、高熔點、結(jié)實難開裂

先看看“錸”的前世今生,。

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

百度百科查詢,，錸還是一個真正的稀有元素,，在地殼中的含量僅僅大于鏷和鐳。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)元素周期律預言,，在自然界中存在一個尚未發(fā)現(xiàn)的，原子量為190的“類錳”元素,。直到1925年,，德國化學家諾達克用光譜法在鈮錳鐵礦中發(fā)現(xiàn)了這個元素，取萊茵河稱謂將其命名為“錸”,。

據(jù)《蘭氏化學手冊》,，除高熔點外，錸有極高的強度且塑形很好（俗稱“既結(jié)實又難以開裂”）,，在高溫,、急速冷卻和猛烈加熱并帶有強烈機械沖擊和振動的條件下，“錸”也具備極佳的長時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)動機中一個關(guān)鍵部件,，在發(fā)動機工作時不僅需同時承受約1600攝氏度高溫、數(shù)十個大氣壓和以每分鐘數(shù)萬的轉(zhuǎn)速,，還要承受強大離心力的持續(xù)作用,。

“如此嚴苛的工作條件，發(fā)動機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)動機采用的定向結(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,，使其價格十分昂貴,，不可能大范圍用于航空發(fā)動機研制。據(jù)《南方財富網(wǎng)》援引美國地質(zhì)調(diào)查局報告稱,，全球探明的錸儲量僅為2500噸左右,，其價格跟白金價格相仿，一克大概需要兩三百塊錢,。另據(jù)資料顯示,，2010年,，中國陜西某礦山勘探到176噸,。

“航空發(fā)動機有上萬個零部件，渦輪葉片是其中一個關(guān)鍵部件,，即使有錸加入,，需要在合金中怎么加，加多少,，這些都是要認真研究的課題,。”王光秋說,。

新一代發(fā)動機總效率是熱效率和推進效率之積

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

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

“通過使用含有錸元素的單晶渦輪葉片,，提高燃氣溫度增加熱效率,，是實現(xiàn)提高發(fā)動機總效率的路徑之一。另一方面,，當今航空發(fā)動機也通過增加推進效率達到提高總效率的目標,。”王光秋說,。

兩種效率各占多少,，也是研制航空發(fā)動機的難點,。“通過提高燃氣溫度,，相應(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)動機工作原理顯示,，一臺航空發(fā)動機包括低壓壓氣機,、高壓壓氣機、高壓渦輪和低壓渦輪,，中間還有一個環(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,，則主要是針對主壓渦輪葉片?！蓖豕馇镎J為,，由于物理條件的限制，通過增加溫度提高熱效率比較困難,，現(xiàn)代航空發(fā)動機,，主要是通過增大涵道比提高推進效率，從而達到提高發(fā)動機總效率,，并實現(xiàn)節(jié)能減排的目標,。

（原標題：先進航空發(fā)動機不會只因“錸”而到來）