[分享] 你的空氣、我的隔熱

又到了週末專案兼管理惡棍的嘴砲時間，今天來嘴砲雷射鑿孔、陶瓷包覆與發動機葉片。 故事是這樣開始的： 本週跟美國的工程師開會，忽然聊到大家畢業後第一個專案，甚至業務部門主管還消遣說整 個三小時會議快變成The Big Bang Theory影集的一集了。 美國那個年屆耳順的資深技術總監，提到他在位於俄亥俄州的航空部門的時候，第一個案子 是如何在發動機葉片上用雷射鑽孔製造空氣阻熱的研究。那時候還是1980年代，等於說美國 早在「冷戰時期」（！）就在投入這個技術的軍事研發及實用化。 這個資深技術總監畢業於跟新竹市長高虹安相同的University of Cincinnati（辛辛那提大 學），主修是計算機及數學，那個年代的辛辛那提大學，計算機學門是在數學系之下。而辛 辛那提大學的強大機械工程背景，讓他們的計算機學門也沾染了不少關於應用在機械上的色 彩，這也是那一帶畢業生都很容易進入航太等重工領域。 到這裡，一堆不是相關領域的人應該很傻眼，我們各式先進戰鬥機上的葉片居然有雷射小孔 跟陶瓷包覆？ 實際上，這一堆在葉片上，經過數學精密計算及實作測試的微小空洞們，負擔了非常重要隔 熱的動作，讓戰鬥機引擎可以負擔更長時間的操作，而且減少材質因為過熱變質的風險；而 陶瓷提供了穩定構型來壓制形變的機制。請記好，微型氣膜冷卻孔要在包覆陶瓷材質之前就 要做好，還要確保包覆就算在小孔週邊都能有效均質。 而這個技術，在西元2020年正式專利失效： https://patents.google.com/patent/US6573474B1/en 基本概念就是在葉片切風時，透過設計過（170-250度切角）微小的空隙，讓透過的空氣在 另一面形成稀薄的空氣層達到冷卻隔熱的目的，而在鑿完洞之後用陶瓷材料覆蓋葉片更能提 高葉片壽命。 這個網頁第一段有通俗的解釋（這家畢竟是賣這種打孔機的公司）： https://hexagon.com/resources/resource-library/aero-engine-turbine-blade-cooling -holes-inspection https://reurl.cc/nDkVbn 給相關領域大二及以下大專學生看的內容。 https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0169433220327586 https://reurl.cc/dDRrjk 關鍵字用： turbine blade cooling holes（鑿孔） thermal barrier coatings（材質包覆膜層） 例如這兩篇： https://www.caeses.com/blog/2019/turbine-blade-cooling/ https://www.laserfocusworld.com/industrial-laser-solutions/article/14216549/lase r-drilling-aids-cool-running-for-gas-turbines https://reurl.cc/kXm5j9 如果要看中文，請用以下關鍵字組合： 發動機 葉片 氣膜冷卻孔 但是很遺憾的，基本上都是簡體中文。例如這個： https://www.6parkbbs.com/index.php?app=index&act=view&cid=2196575 從中國的網頁來看，中國是在2014年確實得知這個非對稱鑿孔及陶瓷包覆技術的重要性，然 後在2020年專利過期後，進行了非常大量的研究跟實驗，也導致渦扇15發動機有重大的突破 。 啊！台灣所有相關領域都死光了嗎？當然不可能，因為都能設計製造這種打孔機了： https://www.quaser.com/tw/products/detail-55 至於為何很少看到繁體中文相關文章，我認為主要是因為飛機發動機研發都掌握在漢翔、中 科院、工研院、空軍手上，並沒有大量民營企業投入整個製造環節。 之前台灣的織女星計劃，我個人認為應該也是在掌握引擎材料及設計的知識，用於未來的各 式載人飛機及高性能無人機。 週末專案兼管理惡棍之嘴砲結束。 -- 幸福的等待 https://i.imgur.com/uzRvqct.jpeg -- ※ 發信站: 批踢踢實業坊(ptt.cc), 來自: 184.151.190.112 (加拿大) ※ 文章網址: https://www.ptt.cc/bbs/Military/M.1693078927.A.F3E.html