30年曆程新材料問世 噴氣引擎空前大飛躍(圖)
通用電氣科學家持之以恆 終於發明夢幻超級材料
盧瑟拉(網路圖片）
【看中國2015年05月17日訊】(看中國記者華德編譯)據美聯社5月14日消息，通用電氣公司科學家盧瑟拉(Krishan Luthra)在希望渺茫中歷經30多年的不懈努力，終於發明瞭幾乎前所未聞的新式陶瓷材料。
這種材料質量輕、強度高、耐極溫，正用於製造噴氣引擎的內部結構，通過減輕重量並加大燃燒溫度，在未來數十年可望節省數十億加侖的燃油。
鑒於航空公司希望節省能耗費用，通用電氣得宜於新材料，迄今已獲得價值千億美元的8,000臺引擎訂單，將來則有計畫用於發電廠和其它設備。
新材料屬於陶瓷類，能抗耐高溫，如同從古到今人們製造的瓷器。然而這種陶瓷是一種複合材料，非常之輕卻硬如金屬。顯然沒人願意載客飛機的引擎在萬米高空如花瓶般的脆弱不堪。
盧瑟拉已將大部分職業生涯用於開發這種「夢幻材料」。成功之路荊棘曲折，由於研究經費以及試驗失敗，幾經波折動搖了盧瑟拉的希望。他承認：「有幾個時期我不能確定是否能成功，但我想我太固執了，我認為這是正確的途徑」。
通用電氣是保留大型工業實驗室的為數極少的公司之一，擁有數千位科學家從事基礎研究以及渺茫無期的項目，而有時就能導致類似盧瑟拉的發明。
美國能源部資助了早期資金，希望新材料可用於發電廠；國家太空總署需要將其用於超音速飛機；美國軍方當然指望用於新式噴氣戰機。上述計畫沒有一項完全成功，但卻幫助推進了這項研究，足以使通用電氣航空部門撥款從事更多研究開發，並最終使之商業化。
目前用於製造噴氣引擎最熱部件的「超級合金」金屬偏重，其密度相當於鉛的70%，而且若再提高燃燒溫度必將導致合金熔化。當今的引擎藉助於精心設計的冷卻結構將進氣道的部分空氣用於降溫，而陶瓷基複合材料能承受的溫度比這些金屬高20%，重量則只有三分之一。
陶瓷複合材料的理論構架早就為人熟知，但盧瑟拉要將理論成為現實，並應用於實際。
早在1994年，盧瑟拉就將目標對準其認為的陶瓷基的基本化學和結構，即形成格柵的塗陶纖維，但經過多年探索才發現完美材料及最佳方法使之聚之成形。
盧瑟拉想出了對單個纖維塗以陶瓷的方法，稱為「化學氣霧沉澱反應爐」，但沒有商家製造這類設備，因此通用電氣自己建造了三臺。
纖維隨後浸入一種聚合物中從而成為格狀結構，再類似陶瓷經過烘烤，聚合物燒光後就留下強而輕的格柵，最後充填液態硅以形成固體結構。
通用電氣以此新材料設計的引擎名為「跳躍」，由合資企業CFM國際公司生產，配置於正在開發的空客320neo和波音737MAX。競爭對手普惠公司則採用首創的齒輪系統新式引擎以達到同樣的省油效果，但目前看來客戶趨向於結構簡單、輕巧的「跳躍」。「跳躍」已贏得同級客機75%的市場，首次試飛擬定於數週後開始。
通用電氣航空部門「跳躍」項目經理(Gareth Richards)理查茲總結說：「這種複合材料正在使我們做我們從未能做的事情」。
通用電氣估計，至2020年有更多部件以此複合材料製作，引擎推力可望增加25%，而油耗能改進10%。對於每提高一個百分點就被視為巨大進步的技術而言，10%無疑是額外收穫。幾乎可以肯定，未來這種複合材料將用於火力發電廠，或許也將用於核反應爐。
盧瑟拉並不認為其工作已到止境，他希望能改進複合材料以繼續提高引擎燃油的燃燒溫度，並說服通用電氣的更多部門使用這種新材料。