從日本的70年代末到80年代初，當(dāng)它們的航天飛機(jī)投入實(shí)際使用時(shí)，有一臺(tái)引擎被稱為“未來發(fā)動(dòng)機(jī)”。航天飛機(jī)的表面覆蓋有極其絕熱的精細(xì)陶瓷?！疤沾砂l(fā)動(dòng)機(jī)”誕生“如果你將這種材料用作汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，你可以提高效率”的故事。

到今天我依然沒有聽到過任何傳言說陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)會(huì)在那個(gè)“未來發(fā)動(dòng)機(jī)”之后出現(xiàn)。說到今天的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)，鐵，鋁和鎂仍然使用金屬制造。是否出現(xiàn)了除金屬以外的新發(fā)動(dòng)機(jī)那？

陶瓷軸承發(fā)動(dòng)機(jī)故事一：

人類已經(jīng)制造了超過3000年的鋼鐵。合金設(shè)備和設(shè)備現(xiàn)在安裝在從月球表面到海底的各個(gè)地方。然而，Sanjay Correa和其他GE航空工程師確信“金屬耗盡也是時(shí)間問題?！?

他們正在開發(fā)的新材料，即陶瓷基復(fù)合材料（CMCs），將從現(xiàn)在開始有效改變從發(fā)電行業(yè)到航空業(yè)的所有領(lǐng)域，例如，比航空業(yè)的10年更強(qiáng)大將能夠創(chuàng)造出高效的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)。

“這是向前邁出的一大步，”科雷亞說。通用電氣本周宣布，該公司將在去年在北卡羅來納州阿什維爾開設(shè)的美國先進(jìn)家CMC工廠之后，在阿拉巴馬州的亨茨維爾建造兩座CMC工廠。它決定投資2億美元（約合240億日元）來建立CMC零件批量生產(chǎn)所需的供應(yīng)鏈。

顧名思義，諸如CMC的“復(fù)合材料”通過組合不同的材料制成。熟悉的復(fù)合材料的一個(gè)例子是“混凝土”。 GE的CMC

是日本較初開始生產(chǎn)碳化硅的地方，它由嵌入碳化硅基質(zhì)中的精細(xì)碳化硅纖維制成。這種碳化硅纖維的尺寸是人類頭發(fā)的五分之一，并具有“商業(yè)秘密涂層”。

雖然它對(duì)三分之一的金屬材料來說是輕質(zhì)的，但它的耐熱溫度比金屬材料高20％，并且它具有即使在很多合金開始熔化的高溫下也能使用的性質(zhì)。換句話說，它與金屬一樣堅(jiān)固，比陶瓷更耐用。

日本是GE開始制造碳化硅過渡的先進(jìn)個(gè)地方。2012年，它成立了NGS Advanced Fiber Co.，Ltd。（以下簡稱NGS），這是一家合資企業(yè)，由Nippon Carbon擁有50％，GE擁有25％，Saffron Group擁有25％。

決定在阿拉巴馬州建造的兩座工廠之一將成為美國先進(jìn)家處理碳化硅纖維的工廠，不僅將向GE產(chǎn)品供應(yīng)材料，還將向美國國防部供應(yīng)材料。

另一家工廠將使用碳化硅纖維制造一種秘密CMC膠帶，并將其用于位于北卡羅來納州阿什維爾的GE CMC工廠，該工廠已在運(yùn)營。

跨業(yè)務(wù)多樣化技術(shù)和知識(shí)

GE的科學(xué)家們已經(jīng)在CMC研究領(lǐng)域工作了20年。他們研究的“超級(jí)陶瓷”具有與金屬相同的強(qiáng)度，但是它的重量的三分之一和非常輕。此外，耐熱溫度為2400華氏度，比現(xiàn)有技術(shù)的合金高500度。

這些特性不僅可以減輕部件的重量，而且還可以創(chuàng)造更強(qiáng)大和燃油效率更高的發(fā)動(dòng)機(jī)，因?yàn)樗冗^去需要更少的冷卻空氣。Corea和他的團(tuán)隊(duì)確信使用CMC將使噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)推力提高20％，到2020年將燃油消耗降低10％。

另一方面，CMC的大規(guī)模生產(chǎn)非常困難，并且直到較近它的使用僅限于航天工業(yè)和戰(zhàn)斗機(jī)的排氣系統(tǒng)。通用電氣首次應(yīng)用CMC不是一個(gè)高等級(jí)，而是一個(gè)實(shí)用的。

2000年，佛羅倫薩的石油和天然氣業(yè)務(wù)部門開始使用CMC和功率為2兆瓦的燃?xì)廨啓C(jī)并開始測(cè)試。在接下來的五年中，帶有CMC護(hù)罩的渦輪機(jī)（確定進(jìn)入機(jī)器熱區(qū)的空氣流動(dòng)方向的特殊部件）繼續(xù)運(yùn)行數(shù)千小時(shí)而沒有任何問題。

看到這一點(diǎn)的GE航空公司自2007年以來一直在特拉華州的精益實(shí)驗(yàn)室尋找將這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用于噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)的方法。這是一項(xiàng)旨在將技術(shù)和知識(shí)轉(zhuǎn)移到GE驕傲的GE Store業(yè)務(wù)的努力。

CMC制造的靜態(tài)部件已經(jīng)投入實(shí)際使用，作為GE和Snekuma（Saffron集團(tuán)）合資企業(yè)CFM International開發(fā)的下一代客機(jī)引擎“LEAP”，LEAP已收到訂單或已獲批準(zhǔn)。銷售的發(fā)動(dòng)機(jī)數(shù)量超過9，500，訂單價(jià)格超過1200億美元。

2015年，GE開始使用GE nx發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試CMC部件，該發(fā)動(dòng)機(jī)也安裝在許多波音夢(mèng)想飛機(jī)（B787）上，并完成了GE較新大型發(fā)動(dòng)機(jī)“GE9X”的技術(shù)瞄準(zhǔn)。

對(duì)于CMC的需求將在2020年增長十倍。隨著

這項(xiàng)技術(shù)的完成，GE9X發(fā)動(dòng)機(jī)的風(fēng)扇直徑為11英尺（約3.4米），空氣壓縮比為60比1，是世界上較大且壓縮率較高的飛機(jī)歷史應(yīng)該是引以為豪的噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)?！拔覀冾A(yù)計(jì)到2020年底，當(dāng)這些發(fā)動(dòng)機(jī)的商業(yè)用途開始時(shí)，對(duì)CMC的需求將增長十倍，”Correa說。

減輕體重的協(xié)同作用是無法估量的。隨著所有風(fēng)扇葉片的重量減輕，鎳合金渦輪盤也不必像以前那樣堅(jiān)固。

如果離心力減弱，軸承和其他部件可以減薄，并且發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)一步減輕重量將導(dǎo)致燃料消耗的大幅減少，這將帶來巨大的經(jīng)濟(jì)和環(huán)境影響。

距離被視為一塊鐵塊的飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)將由陶瓷制成的那一天也不會(huì)太遠(yuǎn)。

陶瓷軸承發(fā)動(dòng)機(jī)故事二:

說到陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)較初是在美國軍方開發(fā)的“隔熱發(fā)動(dòng)機(jī)”。開發(fā)的動(dòng)機(jī)是消除油箱發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱器，降低子彈飛行的風(fēng)險(xiǎn)，并在不使用稀有金屬的情況下制造高性能發(fā)動(dòng)機(jī)，稀有金屬通常是在當(dāng)時(shí)的年代生產(chǎn)的。

并且，根據(jù)具有低隔熱和熱膨脹的陶瓷（氮化硅）是較好的，并且在日本它已被強(qiáng)調(diào)為“陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)”。

陶瓷當(dāng)然具有高隔熱性和低熱膨脹性，因此不需要冷卻。但是，燃燒室內(nèi)的表面不可避免地會(huì)變熱。

然后會(huì)發(fā)生什么那？由于燃燒室的表面保持如此熱，即使在進(jìn)氣過程中它也會(huì)燃燒起來，因此進(jìn)氣溫度升高并發(fā)生熱膨脹。該數(shù)量將降低進(jìn)氣效率。

另外，雖然不需要冷卻成陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)，但已經(jīng)發(fā)現(xiàn)燃燒室中的高溫導(dǎo)致排氣變熱，因此熱損失不會(huì)減少。

如果燃燒溫度高，則氮氧化物排放量將增加，這也將違背廢氣的凈化。此外，結(jié)論是生產(chǎn)成本是嚴(yán)重的，至少對(duì)于汽車而言，開發(fā)出來的陶瓷軸承沒有任何的意義。

在另一方面，混合動(dòng)力系統(tǒng)通過恢復(fù)減速能量成功地提高了效率。

有許多“消失的技術(shù)”，如陶瓷發(fā)動(dòng)機(jī)。

可以說，由汽車制造商開發(fā)的二沖程柴油發(fā)動(dòng)機(jī)和馬自達(dá)目前停產(chǎn)的旋轉(zhuǎn)發(fā)動(dòng)機(jī)已經(jīng)消失。

技術(shù)不斷暴露在發(fā)展競(jìng)爭(zhēng)中，只有合適的人才能生存。

混合動(dòng)力汽車目前是日本的“勝利”，但如果頁巖油革命大幅降低汽油價(jià)格，它可能會(huì)成為一種毫無意義的高成本產(chǎn)品，并可能消失。

在這種情況下，馬自達(dá)宣布已經(jīng)開發(fā)出一種實(shí)用的動(dòng)力裝置，它結(jié)合了汽油和柴油的優(yōu)點(diǎn)，即“SKYACTIV X”，如果有內(nèi)燃機(jī)的未來，它正在開發(fā)中。

既然電氣化已經(jīng)受到干擾，內(nèi)燃機(jī)也迅速發(fā)展?？梢哉f，將來宣布什么樣的技術(shù)已進(jìn)入一個(gè)有趣的時(shí)代。