航空發動機葉片，爲啥是鬆動的？

有朋友一定會好奇，像飛機發動機這麼重要的部件，不是應該極其牢固嗎？

如果這些葉片是鬆動的，那怎麼保證安全呢？

別急，我們先來假設一下。

如果試着將這些葉片固定在發動機的轉軸上，甚至我們用機牀車出一個完整的、一體成型的葉輪。

就像船舶的螺旋槳那樣，會怎麼樣？

當航空發動機在運轉過程中，會產生極高溫度，而這種高溫會導致金屬材料的膨脹。

如果葉片是固定死的，那麼它們可能會因熱膨脹而受損，或者因振動而產生共振，這也會導致葉片破裂。

最後，葉片需要承受高溫、高壓、以及高速旋轉所帶來的劇烈振動。

因此，它們通常選用特殊的高強度、耐高溫的合金材料製成，而這些材料可能並不適合用來製造發動機的其他部分。

而且在後期，這些葉片的角度和位置還要進行微調，以優化燃燒效率和推力，所以葉輪的一體化成型是做不到的。

除了發動機內部惡劣的環境，葉片還要承受離心力的恐怖撕扯。

一般來說，渦輪葉片的轉速可達每分鐘數萬轉。

假設一個渦輪葉片質量爲1公斤，旋轉半徑爲0.5米，轉速爲1萬轉每分鐘，那麼它承受的離心力相當於54噸的力。

這幾乎是葉片自身重量的5.5萬倍。

那麼我們需要一個不那麼緊密的結構，但又非常牢靠，不能讓葉片飛出去，怎麼辦？

答案是榫卯結構。

這是一種你中有我，我中有你，靠縫隙連接的獨特構造。

由於榫卯結構的連接方式允許某種程度的彈性位移，這使得在地震發生時，建築結構能夠吸收一部分震動能量，從而提高建築的抗震性能。

傳說，波音公司在設計發動機葉片時，就參考了這種結構。

當時的美國工程師在遇到這個難題時，也是一籌莫展。

有個叫王助的中國工程師突發奇想，聽說古代榫卯結構的建築都非常結實，或許可以嘗試下。

於是工程師們經過不斷的嘗試，最終弄出一款可插拔的葉片，雖然看起來鬆鬆垮垮，但其實非常可靠。

鬆動的榫卯結構有助於保持葉片的動態平衡。

隨着發動機轉速加快，離心力越來越大，葉片會呈現出“向外甩”的趨勢。

但葉片榫頭只能在榫槽內移動，每個葉片的移動距離不盡相同，這樣就可以使葉片始終處於動態平衡的狀態，進而減少葉片振動。

比如，如果左邊的葉片被小石子砸傷，損失了1克重量。

不要緊，在高速旋轉的時候，右邊的葉片會用榫卯中的空隙來彌補這1克重量。

整個葉輪轉起來的時候，用空間換重心，讓每個葉片都能自我修復，最終轉成一個標準的正圓。

雖然結構鬆鬆垮垮，但葉片卻能緊緊貼合，不得不說，這也算一種智慧了。