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涡扇15量产!航空发动机、原枪弹都造出来了芯片咋还被卡脖子?_芯片_技巧

雨夜梧桐 2024-08-28 19:55:49 0

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在第三届中国航空投资峰会暨第七届中国航空创新创业大赛总决赛上,中航航材研究院卖力人称:

涡扇-10、涡扇-15已经批生产交付。
涡扇-19/20以及变循环发动机正在“路上”。

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不仅如此,现场还有评审专家表示:

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(图片来自网络侵删)

我们的很多装备受制于发动机的时期已经结束了,涡扇-10、涡扇-15已经装机。

要知道涡扇-15(代号“峨眉”)紧张用于我国第五代双发隐身战斗机歼-20。
由于之前并未量产,以是不少人认为歼-20的短板正是发动机。

航空发动机作为飞机的心脏,被誉为制造业皇冠上的明珠,然而一贯以来,它都是我国被掐脖子的关键技能之一。

被誉为“制造业皇冠上的明珠”的技能有不少,比如:重型燃气轮机、LNG船(大型液化天然气运输船,)、光刻机等。
而LNG船又与航空母舰、大型豪华邮轮一起被誉为造船业皇冠上的“三颗明珠”。

无论是LNG船、豪华游轮、航母,还是航空发动机,我国不仅冲破了西方国家的技能封锁,还在这些领域得到了相称不错的成绩,即便是燃气轮机,我国也在这些年有许多重大打破。

不仅如此,提及大国重器,很多人会想到两弹一星,还有人会想到火箭、空间站,这些技能我们也都是位居天下前列。

客不雅观地说,上述提到的“制造业皇冠上的明珠”真的都是相称的难。
就以航空发动机为例,节制这项技能的国家,一个手就能数过来。

网上曾经流传着一种说法:我国航空发动机技能掉队美国30年。
而从芯片的角度来看,2004年,台积电首次量产了90纳米芯片;2011年,台积电实现了28纳米芯片的量产。
由于卡脖子的缘故,我国没有自主研制的高端光刻,也就没制造更前辈的芯片。

原来操持在2020年验收28纳米制程的光刻,但由于验收标准的提高,到了现在还没有成功验收。
从这个角度来看,我国在芯片领域掉队大概15年-20年。
这实在没有航空发动机掉队得多,彷佛该当更早实现打破才对。
那么问题来了,芯片难道会比原子弹、航空发动机难造吗?为何迟迟造不出来?

芯片有多难造?

客不雅观地说,无论是芯片、原子弹和航空发动机,还是刚才说到的重型燃气轮机、LNG船又与航空母舰、大型豪华邮轮,它们的制造难度都属于地狱级别的,但它们之间有很大差异,属于不同类型的难。

我们这里着重说一下芯片、原子弹和航空发动机。
原子弹的制造事理实在不算非常繁芜,说白了便是核裂变和链式反应,要实现的核心是:原材料铀的纯度要足够高。

在自然界中铀本身就不多,以是制备原子弹就很困难。
二战期间,英国就创造自己储存的铀根本不足造原子弹的,于是他们就找美国商量,把自己的铀给美国,而美国要跟他们分享技能。

即便是手中有了足够多的铀,还须要对其进行提纯,这就须要用到大规模的离心机。
一旦有了浓缩铀,那接下来造原子弹的过程就会相对随意马虎一些,对付武器专家而言,不算很难。

不过,通过检测到离心机,基本可以判断这个国家是不是在造原子弹,且由于铀的流利铀受到很强的监管,以是才使得节制原子弹技能的国家并不多。

至于航空发动机,最难的便是在材料和设计方面。

发动机对付安全性和可靠性的哀求非常高,以民用发动机为例,按照现在技能标准,哀求稳定事情3万个小时,而未来乃至可能哀求超过10万个小时。
为了验证发动机的安全性和可靠性,对新研发的发动机还会做抛鸟实验和吞并实验,所谓“抛鸟实验”便是仿照飞鸟撞击飞灵活员机后,飞机还能稳定事情;所谓“吞并实验”便是在一分钟内,把一吨的冰打到发动机里,发动机的叶片要担保无缺无损,这实在便是仿照在翱翔过程中,冰雹被飞灵活员机吞进去的场景。

其次,航空发动机的转速非常高,每分钟要达到15000转-16000转,使叶片本身要承受超过自身一万倍的离心力,同时发动机叶片的温度还是处于极高的温度之下。

末了便是航空发动机事情温度极高,军用发动机在事情时,温度达到了2000K以上,民用飞灵活员事情时也要达到1800K-1900K,这里补充一句,K是开氏温度,它和我们平时所用的摄氏温度℃之间的关系是:0K=-273.15℃。

而发动机事情时的温度,实在已经超过了金属合金的熔点,尤其是飞灵活员机的叶片常采取镍基高温合金的初熔点还不到1600K,这意味着发动机事情时,叶片是处于熔化状态,同时还要承受着10000倍的离心力,还要确保在鸟击和吞冰情形下正常运转。

当然,还远不止这些。
飞机在翱翔过程中,发动机前面有个风扇,压气机把风吹到燃烧室当中,这相称于17级的风速,而发动机还要确保在这样的风速下,火焰还须要温度燃烧,相称于在超强台风中点燃一根火柴。

在这种极致的工况下,想要确保发动机不出问题,就须要找到得当的材料,同时由于涉及到上万个零部件一起协同事情,对付加工精度的哀求也是出奇的高,达到了微米级,乃至一些特定零件达到了纳米级。

之前印度曾经花了25年33亿美元研发卡佛里涡扇发动机,在这过程中,设计指标一降再降,也没有能够成功。
足以见得航空发动机制造之难,也可以看出我国科研职员在过去几十年里,为了占领战斗灵活员机付出了多大的努力。

而涡扇-15的量产,是不是意味着芯片要比航空发动机还要难呢?

实在无论是原子弹,还是航空发动机,由于涉及到国防安全,以是许多国家一开始都是举国之力去制造,投入大量人力物力。
而我们现在常说的芯片,实在紧张指的是:商业芯片,属于民用范畴。
致力于这个领域的,紧张是民间商业公司,也便是说,投入的力度是原子弹、航空发动机有很大不同的。

除此之外,如果我们仅从商业芯片的角度来看,芯片确实是难到了极限,由于天下上现在还没有任何一个国家可以独立生产芯片。
很多人可能要说了,难道美国也弗成吗?

事实上还真弗成!
如果没有荷兰阿斯麦的光刻机,没有中国台湾的台积电,美国也造不出芯片。
不仅如此,准确来说,如果没有芯片供应链上的各国企业,美国也无法独立造出芯片。

举个例子,光刻机作为制造芯片最主要的设备,荷兰阿斯麦自己也只能生产15%的零部件,其他零件都须要借助其他企业来研发。

荷兰阿斯麦的供应商就有数千家,分布在世界各地,个中光刻机中最主要的两个零部件“激光器”和“镜子”由德国的蔡司公司供应的,光源系统是美国的Cymer公司所供应。

以是,前辈制程的商业芯片的制造实在是站在环球供应链上实现的,背靠着环球各学科领域的顶尖企业的最顶尖的技能,而不是某一个国家独立制造出来的。

由于在早期,这些拥有芯片干系核心技能的企业形成了一个同盟,美国企业又正好是这个同盟老大,以是他才可以在这个领域对我们禁运,说白了还是我们在近代起步的太慢,而在21世纪初又没有在这个领域快速捉住发展的机会,才会有本日这样的局势。

同样的,中国企业要想独立制造出前辈制程的芯片,实在相称于要在中国海内培植一个完全的芯片供应链体系,这个难度可想而知。
而从这个角度来看,我们的前辈制程的芯片被卡脖子,并不是由于我们技能不足好,毕竟没有一个国家能够做到,连号称科技水平最高的美首都没有能够做到,同时也是由于美国创造我们很有可能在这个方面实现技能打破,弯道超车,才利用自己的霸权对我国进行技能封锁,企图把我国芯片技能锁去世。

不过,我们现在连航空发动机都已经占领了,相信只要给我们研发职员足够的韶光,在未来我们肯定可以打破芯片制造的技能封锁。
可能很多人对此并没有太大信心,我们要知道,芯片是背靠环球供应链的,在美国为首的这个同盟当中,参与的各国企业都是节制了某个环节的核心技能的。

这实在为我们供应一个打破技能封锁的思路,那便是在某个关键节点的技能进行打破,使得全体芯片制造离不开中国企业,这个时候美国就没有办法对我们进行卡脖子了。
而对付我们国家的科研职员而言,占领全体家当链上的技能确实具有很大的寻衅性,但是实现单点核心技能的打破,该当并不会非常难,毕竟把芯片制造各环节拆开来看,难度超过航空发动机的技能险些是没有的。

题外话:为何我国一定要研制航空发动机?

航空发动机一贯以来都是我国想要占领的重大课题,无论是民用飞机,还是军用战斗机。
缘故原由也很大略,中国是以制造业起身,但是一开始紧张是低端制造业,根据当时的打算来看,我们要卖8亿件衬衫,才能够买一架空客380。
根据数据显示,我国2022年的民航客机一共有4088架,根据方案,在未来20年,还须要补充7035架,如果全靠入口,至少须要1万多亿美元。
而空客的市值是800多亿美金,波音的市值是1200多亿美金,也便是说,如果未来仅靠入口飞机,那要花掉的钱,就可以买5个空客和波音了。
由此可见,我们自己造飞机是真的很有必要的。
但飞机最难占领的技能问题便是航空发动机,拥有这项技能的国家全部禁运了该技能,以是我们只能走独立自主研制。

#中国要美日荷澄清有无芯片限定协议#

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