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除了航空母舰,哪些东西可以体现一个国家的最高工业水准?
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纸上的宣仔,为您解答。
如果题主指的是武器和军事设备,那么除了航空母舰以外还有太多武器都可以体现一个国家的工业水平甚至是基础科学能力了,比如:核潜艇,航空发动机,重型火箭等等,都可以代表一个国家的最高工业水准。因为这些武器涉及的领域非常多,对设计和工艺能力要求都超级变态,最能体现一个国家的工业能力和人才水平。多了篇幅限制也说不完,我就专挑一个核潜艇来讲讲吧。
核潜艇有多难搞
耐压壳加工
核潜艇某种程度上是比航母还要难搞的。因为航母是水面舰艇,不需要面对高水压对壳体的挤压的问题,而核潜艇为了躲避声纳和鱼雷的追踪,下潜深度往往要达到500米以上,水压极高。这对潜艇的钢材料和焊接技术都提出了很高要求,否则很容易因为钢壳变形或者焊缝开裂导致一整个潜艇都报销掉。这潜艇所需要的钢材,是高屈服强度加高可焊性的特种钢材。目前美国在潜艇用的特种钢材上已经用上了HY180钢,屈服强度达到1100MPa,属于最强水平。
美国俄亥俄级核潜艇,拥有世界上最大直径的耐压壳体,钢材料和焊接技术功不可没
再一个是焊接技术。潜艇焊接时,两个几十米长,直径10m以上的圆柱形分段对接需要分毫不差,平整性极高。用于结构加强的肋骨钢材则要保持高垂直度。厚度达50~100mm厚的耐压壳体需要一次性焊透,避免出现虚焊冷焊的现象(否则后果就是不堪设想的)。焊接完成之后,还要进行探伤;比如舍得下血本的苏联,直接建造了一个探伤车间,焊完的分段放进去一次性就能完成探伤,效率很高,但是成本更高。潜艇焊接这种工艺,即便是对于超级大国来说,也显得挺吃力的。最近美海军最新一代的“哥伦比亚”级弹道导弹核潜艇供应组件方面就出现问题,共同弹道导弹发射舱段在焊接过程中发现大量误差,严重影响“哥伦比亚”级核潜艇项目进度。强如美国,也会遇到这样的问题,焊接难度可想而知。
哥伦比亚级的共同弹道导弹发射舱段,即潜艇的垂直发射系统,发射筒里都能站个人
当然了,光有钢材和焊接能力强还不行,还得有能把这种强度高且厚的钢板卷成耐压壳的能力。这就需要大型卷板机了。比如我国的核潜艇,直到093、094,耐压壳直径也不超过10m,苏联的双壳体潜艇耐压壳直径也一直不如西方,其中一个原因就是卷板机的加工能力不足,说白了就是缺少能加工大直径的卷板机。这玩意美国自己都不能自产,用的还是瑞典的Ursviken卷板机,其研制难度可想而知。好消息是,这个能力我们最近几年也已经补足了,造13m大直径耐压壳已经不是事。Ursviken的大型卷板机
苏联台风级虽然是水下排水量最大的核潜艇,但是内部的耐压壳直径很小,三个小耐压壳呈品字型摆放
094高耸的龟背,很大程度上还是大直径耐压壳体加工能力不足的结果
反应堆
核潜艇另一个难搞的就是核反应堆了。反应堆其实原理上没多难,就是拿核燃料烧锅炉,水烧开了蒸汽驱动蒸汽轮机做功,为潜艇提供动力和发电。难就难在,核潜艇的空间是有限的,在这么小的空间里塞一个大功率的反应堆比较难,对管路的材料和设计以及整体安全性都提出了很高要求。有投入就有回报,核潜艇水下航速动辄30节,甚至40节,让常规潜艇望尘莫及,这就是反应堆和配套系统的功劳。
核潜艇用的反应堆一般都是压水堆。比如美国的弗吉尼亚级攻击核潜艇,使用的是S9G压水堆,热功率150MW,轴功率30MW,最大航速25节;俄罗斯的北风之神级战略核潜艇,使用OK-650压水堆,热功率可达190MW,最大航速30节。你以为这就完了?美国在建的最新一代哥伦比亚级核潜艇,热功率直接跃升到了380MW,蒸汽轮机轴功率70MW!作为一款全电推进的潜艇,这意味着哥伦比亚的发电能力是非常富余,而且水下最高航速应该会达到难以置信的高。别国都在琢磨怎么把反应堆热功率提上去的时候,美国已经在玩电推了,这的确是美的掌握核心科技。
核潜艇反应堆结构
弗吉尼亚级的动力系统控制面板
SSBN-26 哥伦比亚级,首个用上电推的核潜艇
除了压水堆以外,还有一种小型核反应堆也用在了核潜艇上,这就是液态金属做冷却剂的快中子反应堆。比如苏联的阿尔法级轻型核潜艇,就使用铅铋合金做冷却剂。由于铅铋合金熔点比水高,因此热功率密度比压水堆要大,搭载了这种反应堆的阿尔法级水下航速高达45节。前几天出事的AS-12微型核潜艇,用的也是一种液态金属反应堆。这种反应堆研制难度较高,使用起来也有很大风险。比如铅铋合金冷却剂,在反应堆的中子照射下容易变成钋-210,造成放射性污染。所以除了俄罗斯没有其他国家敢用。
苏联阿尔法级
核潜艇虽然功率大,但是各国都在研究如何让潜艇做到静音。又要动力足,又要安全,又要安静,这对于设计人员来说,难度不亚于在三个鸡蛋上跳舞。核潜艇在静音技术上,有几个主流办法,那就是敷设消声瓦,消除共振,泵喷应用等方式。目前拥有核潜艇制造能力等五个国家里,除了中国的现役潜艇以外,其他4个国家都已经是用上了泵喷。之前各国核潜艇主要使用螺旋桨推进。由于螺旋桨的直径较大,桨叶末端线速度很高,划过海水时会产生很多小气泡,这些气泡的破裂时的冲击严重损伤了桨叶使其寿命大大降低,同时也产生了很高的噪音;而使用泵喷技术后,这个问题就不存在了,噪音问题也得到很大程度上的解决;目前应用到核潜艇的是有轴泵喷技术,仍然存在一个传动轴,这个仍然是一个噪声源;当无轴泵喷得到应用后,潜艇将彻底变的安静。如果再加上全电推进,那么这样的潜艇被动声纳基本上很难发现了。
美国海狼级核潜艇的泵喷推进器
从冷战到现在, 一直只有美国和苏/俄两个超级大国能够持续不断地维持超大超强的核潜艇规模;英法两国就要弱的多,我国在这一领域,由于基础工业落后较多,只能屈居末位;近年来才有较大突破,相信会在下一代潜艇露面后见到这些惊喜。当然不管咋样,还是比泡在水里印度核浅(fu)艇强得多了。
联合国五常的战略潜艇
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高压轴向柱塞泵可以看出一个国家的工业水平到底有多高。
有人可能说了,这东西还那么难吗?是的,高压轴向柱塞泵,我国造不了,或者说造的不尽如人意。现在国产的设备上有多少不是用进口柱塞泵的。挖掘机系统多数都是日本川崎的,或者德国力士乐的,我国的液压企业虽然也有不错的,但总体还不行,像北京华德,他就是仿力士乐,但是做出来的产品和力士乐可不是差了一个数量级啊。
力士乐的柱塞泵的铸件壁厚做到4毫米都没事,但是国产的你试试,7毫米都薄。
高压轴向柱塞泵不只是考验你的制造能力,还考验你的设计能力,铸件的水平,还有标准件也是柱塞泵必不可少的,比如轴承寿命,螺栓强度等等。有个柱塞泵的放置斜盘轴承的圆弧位置,这个力士乐做的很好,他用专用刀具伸到壳体内部去加工,这个在国内就做不了,在壳体外部掏了个洞,这样加工好后,用盖子盖上,很难看。
目前我国的高端液压件基本失守,都靠进口,我国的企业只在中低端徘徊,高端上不去,在低端我们恶性竞争,互相压价,搞的都生存不下去。说到底还是市场存在短视,不注重长期效益。
我们争取早日实现高端液压件的国产化,这少不了大家的努力,需要大家继续艰苦奋斗,踏实工作,别和老板挣工资。
好了,就说到这吧,谢谢大家的观看。
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最能体现一个国家工业水平的应该汽车制造业。汽车制造业的发展及应用涉及到每一个人每一个家庭。是一个国家的基础工业,是传统工业中最主要的工业。之所以说它最能体现一个国家的工业发展水平,一方面它在每一个发达国家所占GDP的比例都比较高;另一方面,它的发展与钢铁业、化工业、像胶加工业、电池制造业、漆器技术、轴承工业、内燃机发展技术等几十个基础工业部门的发展水平有很大的关系。我们认真看一下,所有工业先进的强国、大国都有自己驰名世界的著名的汽车品牌,美国的通用、福特一直是世界畅销品牌;日本的丰田更是多年销量世界第一,本田也不落后;德国的奔驰、奥迪、宝马、桑塔纳(与中国合资叫大众)四大品牌,更是家喻户晓;英国、法国各有其世界名牌!反观落后的非洲、拉美100多个国家,在世界汽车工业的大家庭中,一个真正的自主品牌都没有!
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航空母舰是体现不了一个国家的工业水平的,唯一能体现的就是这个国家建设蓝水海军的决心。
真正能体现工业水平的东西叫工业之花
这朵花叫做 航空引擎——是比洲际导弹都难做的东西。
航空引擎可以说是集一个国家所有工业技术为一身的产品。 先直接说了,我们国家的航发技术落后于世界20-30年的水平。所以我们是一个制造大国,但真心的不是一个工业大国。
很坦率的说,一个航空发动机已经让我们几代人愁白了头了。
但从让大家安心的角度来看,我们的航发技术目前正在缓缓的加速。有望短期内提高到发达国家上世纪90年代的水平。
原因其实也很简单,我们的技术积累数据不够。很难做出航空发动机中复杂的零件。尤其是这个东西:
这是燃气涡轮叶片,通常会工作在600-1300度的高温中。这种叶片的蠕变、热膨胀变形必须是在一个可控范围内的。我们之前所积累的数据太少,很难加工出一个高效的叶片。而这个叶片也仅仅是航发的几万分之一的部分。
反观国外。他们的技术做的很好,积累数据很多可以更好的依据任务来设计航发。
这是B-52远程轰炸机发动机内的燃气涡轮叶片,其大小也仅仅只有一个5号电池大。而更可悲的是——这张图是ebay(国外的淘宝)上面的拍卖品。也就是国外拿来当垃圾、纪念品来卖的元件,我们目前还依旧生产不好。
所以说别认为有了一艘航母我们就能傲视一切,还没那么多骄傲的资本的。更多我们还没领先于世界的地方还需要大家一起努力。
泼了一大盆冷水,权当互勉吧。
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工业水准,要分军民两个。
军工:现在比军用战斗机发动机,未来比航天发动机。
军用发动机为什么难?三点:
1.设计难。压气机到底是几级,怎么设计都是难题。
2.材料学方面落后(也是相对西方先进国家而言)。中国材料学方面的突破也就是2000年以后的事了。同样的,80年代以前这方面的活干得很少,80-90年代打基础。之前我国发动机扇叶一直用定向凝固金属,现在也用单晶,但产能和批次稳定性还不是很好,对发动机寿命有较大影响。美国70年代就有用单晶金属工艺了,现在已是第3代,第4代也马上要用了。
单晶金属有什么用?发动机在高空几秒钟从几百度到几千度高温,几厘米的距离的两个不同部件一个温度是3000度,一个只有1500度。这对材料要求极高。
3.基础工业要求。你可能在实验室完成一台非常不错的发动机。但一旦大批量生产呢?有一个词叫千锤百炼,现代材料何止一千锤。中国的大型机床和液压锻造技术也是近十年才突破的。
但即便如此,生产出来以后寿命还是问题。目前我们的发动机是美国的不到一半。
即便如此我们人类还是解决了航空发动机问题使用寿命达到3000-10000小时。
但航天发动机就是一个大坑了。至今人类理论上设计最好的美国航天飞船的发动机理论使用100次,每次30分钟。结果呢?用了不到20次全退役了。至于其他国家的全是一次性使用30分钟左右。采用最轻的陶瓷为原料,陶瓷本身的寿命就是不到1小时。
未来最终估计是要拼这个。