国产大飞机都上天了,这些你不能不知道

2019-02-13 15:38:00 珀金埃尔默企业管理(上海)有限公司




5月5号,承载着中华民族伟大复兴中国梦的由国人自主研发的大型商用客机C919在上海浦东国际机场一飞冲天,作为一个龙的传人,我们的民族自豪感瞬间爆表有木有。

在这一上至写字楼大咖下至广场舞大妈都在仰望蓝天,为自己的祖国强盛而鸡冻内牛的时候,你说:



这也太Low了好不好!!!!!

但是这一时刻,如果你说出的是:



身边的妹子一定会是这个表情:

那么,接下来就让默默教你几个知识点,保证你的嘀——格瞬间提升三个以上数量级。

飞机为什么能上天?

如果你认为飞机能上天是因为


那估计你还在上幼稚园。

 

对于既不是来自未来也不是来自外星也不是野生动物权利小斗士的我们来说,如何把那样一个钢铁巨物送上天呢?


飞机主要分为两种,一种是固定翼飞机,另一种是非固定翼飞机。

非固定翼飞机的主要代表就是直升机,它们主要靠巨大的螺旋桨飞速旋转来产生向下的巨大气流,托起飞机升空。

我们今天的主角,C919,属于固定翼飞机,顾名思义,就是翅膀不能动的飞机。这可纳闷了,它们不能像鸟儿一样拍打翅膀,如何产生升力呢?这就要从飞机翅膀,也就是机翼的截面形状说起了。仔细观察一下,童鞋们可以发现,机翼的截面并不是规则的椭圆形或者水滴形,而是一个上下不对称的奇怪形状。飞机能够上天的全部秘密就在这个奇怪的形状里:当机翼以极快的速度向前移动时,周围的空气从机翼上方下方同时流过,同时会对机翼产生压力;而由于机翼上部的形状对空气的阻力大,所以空气流速慢,空气密度就相对低,产生的向下的压力也比较小;同时,机翼下部对空气阻力小,空气流速快,密度大,向上的压力就比较大。正是这一压力差,使飞机能够摆脱地心引力,展翅翱翔。


那么是什么,让飞机能够以如此快的速度向前移动呢?


 飞机也有心脏?



你是不是觉得他们太快了?但是对不起,如果你想飞得很高,还不够快。C919空载自重40多吨,相当于30辆小轿车,要想让这堆钢铁产生足够把自己拎离地面的升力,它必须得以300 km/h左右的速度向前滑行,这几个壮汉把油门踩到地底下也飚不了这么快。那么是什么可以让飞机以如此高的速度向前滑行呢?


固定翼飞机的推进方式发展主要经历了两个阶段,第一个是螺旋桨推进阶段,从莱特兄弟1903年发明的第一架飞机,到二战时在空中叱咤风云的各式战斗机,都是采用这种推进方试。这种方式具有飞机载重量低,由于提供的推动力有限所以需要较大的机翼面积,难以实现复杂空中动作,由于叶片暴露在外容易产生故障等缺陷。


冯·奥亨研制了第一台涡轮喷气发动机,搭载着这款发动机的飞机于1939年首次试飞成功,固定翼飞机进入了喷气式时代。简单来说,喷气式发动机的原理就是先利用一个旋转的涡轮将飞机前端的空气吸进来,与燃烧室内的燃料混合爆燃,爆炸后的气体以极快的速度向后方喷出,根据牛顿第三定律,其反作用力就可以推动飞机以极快的速度向前滑行。民航客机两个机翼下面的梭型物体,就是喷气式发动机。脑补一下绑着两个电吹风的薯片筒,是不是和我们的C919很像?

综上所述,发动机说自己就是飞机的心脏,没人敢表示异议。

飞机也会患上心脏病?

人吃五谷杂粮,大病小灾在所难免;喝煤油的飞机发动机,会不会生病呢?当然会,制造材料有缺陷,维护使用不当,使用油品质量不过关,以及外部原因导致的问题,是造成航空发动机故障的主要原因。而研究证明(敲黑板),超过一半的航空发动机故障发生在前端涡轮叶片上,而制造材料本身的缺陷,以及加工过程中引发的组织缺陷,是导致涡轮叶片变形、损坏甚至报废的主要原因。一旦飞机患上了心脏病,别说展翅翱翔了,就连保证空乘人员的安全,都成了问题。

航空发动机的涡轮叶片要长期在非常恶劣的工况下工作,成天忍受着高温高压的折磨。在这种情况下,我们通常了解的钢铁、铝合金、钛合金等都无法担当这一重任。而能抗高温、抗腐蚀、抗高温疲劳和高温蠕变的镍基高温合金,就成为了制造航空发动机涡轮叶片的不二之选。

你以为各种金属或合金就是那么一坨?其实不然,它们内部也和生物体一样存在着很多细胞——晶胞,晶胞和晶胞之间就叫做晶界。合金材料在冶炼和成型过程中,主要的成分都进入晶胞,构成合金材料,而一些原材料中的微、痕量杂质元素就会被排挤到晶界中。别看这些杂质元素的含量非常低,通常只有mg/kg甚至μg/kg级别,但是它们就是造成合金材料在极端工况下出现损坏的主要罪魁祸首。

如果制造飞机发动机涡轮叶片的镍基高温合金中存在大量的晶格间有害杂质,就像心肌细胞中了毒一样,会得很严重的心脏病。


如何检测飞机的心肌细胞是否健康?

什么能够对于镍基高温合金中微/痕量元素进行准确地定性定量呢?(再次敲黑板)当然是化学检测仪器中最为明察秋毫的——ICP-MS(电感耦合等离子体质谱仪)。它能够对元素周期表中80%以上的元素进行定性定量,对于大多数金属元素的检出限能够达到ppt甚至亚ppt水平。

镍基高温合金在熔炼和加工时难免引入Pb、Sb、Tl、Bi、Sn等杂质,这些杂质即使含量很低,对高温合金的强度、化学稳定性、抗腐蚀性等具有重要的影响,需要准确定量。对于镍基高温合金中微/痕量元素的检测方法,目前国内尚无相关标准,目前检测行业普遍遵照的是美国材料与试验协会(American Society for Testing and Materials,ASTM)的ASTM E-2823-11标准。

PerkinElmer作为ICP-MS领域的领导者和创新者,一直致力于为各个检测领域提供完整的解决方案:


镍基高温合金具有抗腐蚀的特性,所以消解起来非常的费时费力费试剂。由PerkinElmer原创的快速消解方法,完美应用于镍基高温合金的消解,仅需少量的硝酸、盐酸(有些牌号W、Nb含量较高,需补加少量氢氟酸),使用石墨消解仪和PP定量管,一个小时之内就可以将绝大多数镍基高温合金完全消解,省时省力省试剂,同时有效降低器皿的交叉污染。


全新的NexION 2000 ICP-MS,配有AMS全基体进样系统,消解液直接进样,无需提前稀释;业内独有的碰撞反应池可实现多种模式(标准、碰撞、反应)多路气体(氦气、氧气、甲烷气等)实时切换,有限去除质谱干扰,高盐酸基体中的As、高Mo含量样品中的Cd、Ag可准确测定。


有了这些手段,镍基高温合金中的有害杂质元素再也无处遁形,我们的大飞机再也不用担心会患上心脏病啦。




欲获取镍基高温合金ICP-MS检测方法介绍,请点击“阅读全文”,填写详细信息,我们会将相关介绍发送至您的电子邮箱。感谢您对于PerkinElmer的关注!





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