Khi cánh tuabin xuất hiện vết nứt, tuổi thọ của nó sẽ không còn dài, nếu cánh tuabin bị vỡ, hậu quả sẽ vô cùng nghiêm trọng. Phải biết rằng tuổi thọ thiết kế của động cơ phản lực Trường Giang 3000 là 15.000 chu kỳ vận hành.
Từ trước đến nay, tuổi thọ của động cơ hàng không Trung Quốc thường khá ngắn. Ví dụ như những động cơ phản lực đời cũ chỉ có tuổi thọ vài trăm giờ. Những năm gần đây, ngành công nghiệp hàng không phát triển mạnh mẽ, độ tin cậy và tuổi thọ của động cơ hàng không Trung Quốc đã được nâng cao đáng kể. Chẳng hạn như động cơ Oa Phiến 25A có tuổi thọ lên tới 20.000 giờ, còn Trường Giang 3000 đạt 15.000 chu kỳ khởi động, tương đương với ít nhất 100.000 giờ vận hành.
Chính vì vậy, yêu cầu đối với động cơ phản lực Trường Giang 3000 càng khắt khe hơn. Suy cho cùng, đây là một mẫu động cơ thương mại, ngoài việc yêu cầu lực đẩy lớn, còn phải cân nhắc đến chi phí vận hành và tuổi thọ sử dụng.
Động cơ hàng không, đặc biệt là động cơ phản lực lưu lượng lớn, là thành quả tổng hợp của nhiều ngành khoa học và kỹ thuật chuyên sâu. Độ khó kỹ thuật rất cao, chu kỳ nghiên cứu chế tạo kéo dài và tiêu tốn nguồn lực khổng lồ. Nó xứng đáng là đại diện cho trình độ khoa học kỹ thuật và công nghiệp cao nhất của một quốc gia. Trên toàn thế giới, số lượng quốc gia có khả năng độc lập nghiên cứu, chế tạo và phát triển động cơ hàng không thương mại tiên tiến chỉ đếm trên đầu ngón tay.
Vì vậy, sau khi phát hiện cánh tuabin cao áp của động cơ Trường Giang 3000 xuất hiện vết nứt ẩn, Tổng công trình sư Triệu đã lập tức tổ chức hội nghị chuyên đề về thử nghiệm động cơ lần đầu.
Cần phải tìm ra phương án giải quyết vấn đề này, nếu không đây sẽ là một mối nguy tiềm ẩn cực lớn, không biết khi nào sẽ bộc phát, thậm chí có khả năng khiến động cơ không vượt qua được bài kiểm tra độ bền.
Lâm Bằng đã nghĩ ra một phương án giải quyết, đó là sử dụng công nghệ in 3D, nhưng anh cũng chưa hoàn toàn chắc chắn.
Lâm Bằng nhớ lại ở kiếp trước, khi máy bay chở khách C919 đạt được thành công, các linh kiện hợp kim Titan in 3D đã đóng vai trò vô cùng quan trọng. Lần này, máy bay chở khách thân rộng C929 tất nhiên cũng có các linh kiện in 3D, chỉ là trên động cơ Trường Giang 3000 thì vẫn chưa thực hiện thành công.
Việc sử dụng công nghệ in 3D để chế tạo cánh tuabin đơn tinh thể có bổ sung kim loại hiếm Rhenium đã đạt được bước đột phá kỹ thuật vào năm 2017.
Là linh kiện cốt lõi của động cơ máy bay, cánh tuabin đơn tinh thể phải chịu đựng môi trường khắc nghiệt như nhiệt độ cực cao và áp suất lớn. Các loại kim loại thông thường khó có thể đáp ứng được, trong khi Rhenium với đặc tính vật lý ưu việt chính là vật liệu lý tưởng. Trung Quốc đã phát hiện ra mỏ Rhenium quy mô lớn với trữ lượng đứng thứ 5 thế giới gần Tây An vào năm 2010. Tuy nhiên, kỹ thuật này mới chỉ ở giai đoạn khởi đầu, việc hiện thực hóa công nghệ in 3D hợp kim Rhenium vẫn cần thêm thời gian để đột phá.
Điều này đòi hỏi phải chế tạo trước vật liệu in 3D lấy Rhenium làm thành phần chủ đạo. Làm thế nào để biến loại kim loại khó nóng chảy này thành bột hình cầu phục vụ cho in 3D là một bài toán hóc búa.
Hội nghị diễn ra trong bầu không khí khẩn trương. Tổng công trình sư Triệu Quốc Trụ trình bày tình hình thử nghiệm lần đầu của động cơ Trường Giang 3000, sau đó đề cập đến việc cánh tuabin xuất hiện vết nứt ẩn. Trong chốc lát, các nhân viên tham dự hội nghị đều trở nên ủ rũ, vấn đề này quá khó để giải quyết.
Tổng công trình sư Triệu Quốc Trụ không khỏi nhìn về phía Lâm Bằng, hy vọng anh có thể đưa ra một vài kiến nghị. Dù sao Lâm Bằng cũng là chuyên gia cố vấn cho dự án phát triển động cơ.
Lâm Bằng suy nghĩ một chút rồi nói: "Tổng công trình sư Triệu, tôi cho rằng chúng ta có thể thử nghiệm sử dụng công nghệ in 3D để in cánh tuabin đơn tinh thể Rhenium. Có lẽ phương pháp này sẽ giải quyết được vấn đề của cánh tuabin. Bởi vì tôi cảm thấy không chỉ động cơ Trường Giang 3000 của chúng ta gặp phải vấn đề này, có lẽ động cơ của các công ty như Rolls-Royce hay GE cũng sẽ đối mặt với tình trạng tương tự, mà cánh tuabin đơn tinh thể Rhenium chính là giải pháp tối ưu nhất!"
Tổng công trình sư Triệu Quốc Trụ ban đầu kinh ngạc, sau đó vui mừng, nhưng cuối cùng lại có chút lo lắng: "Tổng công trình sư Lâm, nhưng hiện tại chúng ta vẫn chưa thể chế tạo ra cánh tuabin đơn tinh thể Rhenium, vấn đề này không thể kéo dài quá lâu được!"
Trong chốc lát, các nhân viên tham dự hội nghị đều nhỏ giọng thảo luận. Quả thực hợp kim Rhenium là một loại siêu kim loại, nếu có thể ứng dụng vào cánh tuabin của động cơ Trường Giang 3000, rất có khả năng sẽ giải quyết được vấn đề này.
Hợp kim Titan có vị thế quan trọng trong ngành công nghiệp hàng không vũ trụ. Nó sở hữu những ưu điểm như chịu nhiệt cực cao, chống ăn mòn, độ bền cao và mật độ thấp. Khi bổ sung Rhenium vào hợp kim Titan, nhiệt độ làm việc của vật liệu có thể đạt tới 2200 độ C.
Như vậy có lẽ sẽ không còn xuất hiện vết nứt nữa.
Lâm Bằng nói: "Đúng vậy, cho nên chúng ta phải tranh thủ thời gian, hợp tác với giáo sư Vương Minh và các cộng sự. Trong lĩnh vực công nghệ in 3D, giáo sư Vương Minh là người giỏi nhất. Tất nhiên, để hoàn thành việc in 3D cánh tuabin hợp kim Rhenium, cần phải biến kim loại Rhenium khó nóng chảy thành bột hình cầu dùng cho in 3D. Tôi nghĩ có thể sử dụng kỹ thuật hóa cầu plasma để thực hiện việc chuyển đổi bột hình cầu cho các kim loại khó nóng chảy này."
Trên thực tế, giá thành của Rhenium được xác định thông qua các thỏa thuận dài hạn giữa các tập đoàn GE, Rolls-Royce, cùng công ty khai thác Rhenium lớn nhất tại Chile, với mức giá lên tới 300 tệ mỗi gram, đắt đỏ hơn cả vàng. Hiện nay, 90% nguồn cung Rhenium toàn cầu đều nằm dưới sự kiểm soát của phía Mỹ.
May mắn thay, vào năm 2010, Trung Quốc đã phát hiện ra mỏ Rhenium gần khu vực Tây An với trữ lượng chiếm 7% toàn cầu, đủ để đáp ứng nhu cầu sản xuất động cơ hàng không trong tương lai. Với nguồn nguyên liệu này, tuổi thọ của các loại động cơ hàng không nội địa sẽ được nâng cao đáng kể.
Tất nhiên, cánh tuabin chỉ là một trong những linh kiện then chốt của động cơ hàng không. Ngoài ra, hệ thống vòng bi trục động cơ cũng đóng vai trò quan trọng không kém. Trước đây, tuổi thọ của động cơ hàng không quân sự nội địa Trung Quốc rất ngắn, thua xa các nước phương Tây, và nguyên nhân chính nằm ở công nghệ chế tạo vòng bi.
Ví dụ như các dòng động cơ hàng không quân sự nội địa đời đầu của Trung Quốc chỉ có tuổi thọ trục động cơ khoảng vài trăm giờ. Các nước phương Tây thời điểm đó cũng không khá hơn là bao, nên tuổi thọ động cơ của họ cũng không kéo dài.
Vì vậy, ngành hàng không Trung Quốc vốn đi theo con đường học hỏi từ phương Tây cũng gặp phải vấn đề tương tự. Tuy nhiên, tình hình hiện tại đã có chuyển biến tích cực nhờ vào việc tiếp cận được các công nghệ động cơ hàng không tiên tiến từ Âu Mỹ. Những tài liệu kỹ thuật này do Lâm Bằng âm thầm thu thập được, giúp trình độ động cơ hàng không Trung Quốc nhảy vọt ba mươi năm.
Nếu không có bước tiến đó, liệu ngành công nghiệp hàng không Trung Quốc hiện nay có thể chế tạo thành công động cơ phản lực Trường Giang 3000 với lực đẩy 35 tấn hay không? Câu trả lời là không thể.
Tổng công trình sư Triệu Quốc Trụ suy nghĩ một lát rồi nói: "Hiện tại chỉ còn cách này. Tất nhiên, chúng ta vẫn phải rà soát lại các quy trình gia công hiện có để tìm nguyên nhân, thực hiện song song nhiều phương án, tuyệt đối không được để ảnh hưởng đến tiến độ nghiên cứu và chế tạo động cơ phản lực Trường Giang 3000!"
Trường Giang 3000 không chỉ là động cơ phản lực có lực đẩy lớn nhất do Trung Quốc tự chủ nghiên cứu chế tạo, mà còn là loại động cơ có tuổi thọ thiết kế cao nhất. Do đó, việc phát sinh vấn đề kỹ thuật là điều khó tránh khỏi. Lâm Bằng đã sớm chuẩn bị tâm lý, nhưng đối với Tổng công trình sư Triệu Quốc Trụ và Tổng công trình sư Ngô, áp lực đặt lên vai họ là vô cùng lớn.
Dù hiện tại vẫn có thể sử dụng động cơ từ Rolls-Royce hay GE, nhưng việc sở hữu động cơ nội địa vẫn mang lại sự tự tin lớn hơn. Hơn nữa, dòng máy bay thân rộng C929 bắt buộc phải sử dụng động cơ "cây nhà lá vườn". Nếu không, nó sẽ không thể phục vụ mục đích quân sự, không thể cải tiến thành các dòng máy bay đặc chủng. Quan trọng hơn, một khi bị nước ngoài cấm vận công nghệ, vận mệnh của dòng máy bay thân rộng C929 sẽ trở nên vô cùng bấp bênh.