战斗机的发动机通过逆向工程不就能再制造出来了吗?
战斗机的发动机通过逆向工程不就能再制造出来了吗?----------------------------- 没你想得这么简单。
卡脖子的不是「结构设计」,而是「材料制备」。
这个话题「砖家们」可以给你噼里啪啦讲上一大堆,咱们才疏学浅,就用白话文给大家单说最难的这一点。
依照惯例,我们从小学知识说起。
发动机向外喷射的东西越多越快,产生的推力也就越大,学术点说,这叫动量守恒定律。
截至目前这一刻,所有的航空航天发动机都是这个原理,靠扔东西产生推力。
但是呢,燃油啊炸药啊这些工质的爆炸速度已经接近分子间传递信息的理论极限了。
如果基础物理不突破,那么为了提高推力,就只能拼命往发动机里塞更多燃料。
燃料一多,空气就不够烧了,所以又得装个「抽风机」吹风来努力供应空气。
这就是发动机的基本原理:压缩更多的空气来供给更多的燃料燃烧。
现在,问题就出在这个抽风机上。
这台「抽风机」的学名叫高压压气机,和后面的涡轮连成一体。如果不知道涡轮是什么,不要紧,先记着名字就行了。
发动机的工作过程大概是这样的。
首先,风扇先把空气吹进来,
然后,压气机高速旋转,把空气压缩到后面的燃烧室,燃烧产生的强大气流往后喷射产生推动飞机的动力,
与此同时呢,推动后面的涡轮转动,涡轮转动又带动前面的压气机转动,继续压缩更多的空气进来。
听晕的同学们,我给你再捋一捋:
压气机旋转的动力,来自涡轮,
涡轮旋转的动力,来自燃料燃烧产生的气流,
燃料燃烧的空气,来自压气机的压缩,
形成一个三角循环。
哈哈,这三角恋也是够复杂的。
在这里我索性给大家补上几个名词解释:
这种前面一个风扇,后面一个涡轮的发动机,叫「涡轮风扇发动机」,简称「涡扇发动机」。
风扇把空气吹进来,有时候只有一部分空气进到抽风机里供给燃料燃烧,这条通道呢,叫做内涵道。
还有一部分空气就直接往后跑了,这条通道就叫外涵道。
外涵道和内涵道的比例叫「涵道比」,外涵道比例大的,叫「大涵道比发动机」,特点是,省油、低速,适合客机货机等大型飞机;
外涵道比例小的,叫「小涵道比发动机」,特点是,费油、高速,适合战斗机等小型飞机。
如果把内涵道无限缩小,空气不进压气机,这就是一台「涡轮螺旋桨发动机」,简称「涡桨发动机」,或者叫螺旋桨发动机。
如果把外涵道无限缩小,所有的空气都进到压气机里,这就是「涡轮喷气发动机」,简称「涡喷发动机」。
如果记不住这么多名词,没关系,最重要的干货来了:
那就是燃烧室后面的涡轮叶片,是全世界最难最难制备的材料,
这就是所谓的工业皇冠上的明珠,也是中国最短的短板之一。
燃料燃烧后的高速气流,有接近 2000 度的高温,这股高温高压强的气流直接冲击在涡轮叶片上,从而推动涡轮旋转,工作环境极为恶劣。
在燃料和叶片的关系中,燃料的比较强势,
无论叶片有多牢靠,只要多倒些燃料,叶片就会被逼到崩溃的边缘。
为了充分压榨叶片的能力,人们开发了很多冷却技术,
比如,叶片上开上密密麻麻的小孔,工作时有高速气流喷出,在叶片表面形成一层气膜,这叫「气膜冷却技术」。
那么,谁家的叶片能承受更高的温度,谁家的发动机就能倒进去更多的燃料,于是发动机的推力也就更大、更牛。
发动机里温度最高的便是燃料燃烧的地方,也就是涡轮前面那段,这叫「涡轮前温度」。
这个参数是衡量发动机代差的主要参数。
因为耐高温属于材料技术,是组重要的硬功夫,只要这点追上了,哪怕其他参数不行,也可以通过巧妙的设计快速提升,
这个进度是可预期的,但材料研发的进度就很难且说不准了。
涡前温度每提高 100 度,推力就能增加 15%,相差 200 度就意味着发动机相差了一代。
听说涡前温度全球平均每年提升 10 度,人们常说的中国发动机落后美帝 20 年,就是根据这个算出来的。
虽然发动机结构设计也很复杂,但难度无法与材料相比。
做发动机,只要想办法弄一台样品,直接山寨就是了。
其实在工业领域,山寨这家伙还有个帅气的正经名字:逆向工程。
就像写论文,第一步都是文献综述,任何研发的工作,
你首先都要了解同类产品并借鉴升级,这啊,其实是非常合理的做法。
任何国家都是这么干的,
以前这么干,现在这么干,未来还会这么干!
只不过中国底子薄,现在干得更多而已。
当然了,像发动机这么复杂的机器,如果自己技术没吃透,就连山寨也是做不到的。
举个例子:
某年,歼六发动机连续发生断轴事故,一度导致 60% 的飞机停飞,严重影响我国的防空。
折腾两年才搞明白,这个发动机当时是山寨了相当部分的毛子的设计,
但是呢,其中有一处倒圆角的半径出了问题,
毛子的设计是 0.6mm-0.8mm,无奈当时中国的刀具材料不过关,圆角刀两侧的磨损过快,于是加工时半径少了 0.2mm。
就因为这 0.2mm,导致应力急剧增加,
也就是说原本的压力是平均分散在叶片上的,但是因为这个拐角的地方少了 0.2 毫米,导致压力集中到了一点上。
最终使得涡轮轴断裂,多次酿成机毁人亡事故。
你想想,一个发动机需要多少这样的细节组成?
而整个军工,又需要多少这样的细节组成?
现代军工体系的庞杂程度,完全超乎人们的想象!
从某种角度说,军工其实是「阳谋」,比拼的就是人员和投入!
什么单项技术都是浮云,这个严密而庞大的体系才是最高的技术门槛。
有点扯远了。我们回到主题上来。
正是因为这种极端条件下的苛刻要求,
美帝有些发动机,为了减少不必要的连接和缝隙,
核心部件就从一整个大铁疙瘩里一点一点削出来,相当败家,这玩意儿俗称整体叶盘。
这样叶片和圆盘连在一起,不但更牢固,重量还能下降 30%,
于是逐渐成为发动机主流,美帝计划以后的战斗机涡轮全部采用整体叶盘。
不过加工这玩意儿手艺可不是一般的高明,通常需要高端机床。
说到机床,嗯,叹息。
顺便在这里说一说美俄思路的差异。
毛子的数学功底极强,可以说融到骨子里,他们经常靠线性计算搞定一切。
比如苏 27 的发动机就是用销钉固定,可以简单理解为用螺丝固定的。
毛子就是任性的把受力分布计算到极致,使压力均匀分散到各个地方,发动机硬是不散架!这功夫也是没谁了!
虽然航空发动机工作环境极高温极高压,但工作时间毕竟比较短,
另外一种场景则是温度和压力都稍微低点,但工作时间非常长。
由于温度和时间具有一定的当量关系,这其实是一回事。
对钢的稳定性评价通常采用「高温长时效试验」,
举例来说:蒸汽轮机叶片钢的试验时间通常要超过一万小时,
但如果把温度提高到 670 度,试验的时间可以缩短到 400 小时。
所以除了航空发动机,中国的大功率蒸汽轮机、燃气轮机也是苦的一逼!
键盘侠们可以集中火力往这儿喷。
很多同学就不信邪了,
为啥材料这么难?
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从业十几年,曾在设计前沿呆过五年时间,有一些感触,分享一下。
公差方面,把尺寸测量好,其实也没有什么大不了的,公差带啥的可以计算尺寸链啊。但这里面其实有一个难点,发动机的尺寸配合设计不光要考虑冷态尺寸链,还要考虑热态尺寸链,就是说,在温度升高的过程中,不同材料膨胀量不同但是,你涡轮要在1800K的工作温度下依然保持密封性能,燃油总管要保证在二三百度温度下不让焊缝承受剪切力,在上千度工作温度下火焰筒整体变形后,喷嘴不能跟头部发生干涉掰坏喷嘴…很多。这些东西在测绘过程中测不到的,测绘的只是冷态零件。
材料方面,我觉得市场太小其实是最大的难点,压根就没多少人研究这玩意,没有市场,没有量,光靠国家投入。一些高温合金外国进口的比我们国产的质量好价格便宜,有些材料人家钢厂根本不可以给你做,你的需求量都不到人家一炉的产量。这样做出来的材料奇贵无比,光靠型号研制这点经费根本支持不动,曾经核算过某个叶片一组造价就达到几十万,那一圈叶片要几十组,买不起…
工艺问题也是老问题了,现在都当笑话了,但是高难度装配工艺也就那么多种,我们慢慢也都学会了。
行业里有句话,发动机是试出来的,好多尺寸,好多设计都是试验出来的,其中就有好多实验中摸索出来的看似SB的关键设计和关键尺寸,这些测绘的人都是不知道的,认识不到位,性能就是上不来。
我的感悟是做这一行,逆向设计做的事情比正向设计要多得多,那些试验,一个都不能少,全都要过一遍…否则心里都没底,毕竟是上天的玩意,在上面坏了都没法修…
随着我们的经验逐渐丰富,技术实力的逐渐提升,我们正在朝着正向设计的方向努力,其实我们就是想逆向,现在这种国际环境下也找不到原型机供测仿了。
正向的成果也是有的,2018珠海航展的推力矢量就是正向设计的杰作
我觉得战斗机发动机难以逆向
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看到其他答主的回答,似乎我对逆向工程的理解和大家不太一样。
我们做所谓的逆向,业内有个词叫做测仿,并不是要照着原版发动机原模原样的复制一个设计出来。
航空发动机在我国的航空系统中的地位跟外国不一样,外国是独立发展的一系列产品,我国是当做飞机的一个分系统,随飞机立项。这也是我国航空发动机始终发展不起来的原因之一。因为发动机的研发周期长于飞机,同时立项必然满足不了飞机的研制进度,所以立项时候总是按照飞机的进度定一个完成不了的节点,然后不断的延期,很无奈。
言归正题,正因为发动机的这种特殊地位,他只是飞机的一个配套产品,因此参数要按照飞机的要求确定,确定好参数后,在国际上找一款参数类似的发动机作为原准机,进行测仿。测仿也不是依葫芦画瓢,形容成照猫画虎更贴切,照着原准机测绘,然后再设计,通过对某些部位的修改,满足我们的参数要求。在这个过程中,就要逢山开路,遇水搭桥,原准机的材料我们没有,就找替代,性能一般没问题,寿命和经济性没法说,不断改进呗;配合公差通过计算尺寸链确定,性能相关的尺寸就比较麻烦了,通常我们会按照我们的参数做数值计算,再不断的做试验,确定新参数,设计新尺寸。然后就是各种部件试验,整机试验…
说这些也是老黄历了,从本世纪初的太行开始,我们就开始了发动机系列化之路,我们把发动机设计出来,作为货架产品,等着飞机来选配。理念上已经跟国际接轨了。
现在,我们已经走在了正向设计的路上了,逆向设计基本上成为一段难忘的往事了。正向设计也不是闭门造车,别人好的经验,优秀的设计在尊重知识产权的基础上拿来为我所用,努力提高自己的技术水平。毕竟我们是行业里的追赶者,前面的路还有很长。 假设美国人送了一只NBA球队来中国(注意这玩意儿是会开口说话的,每个人都能告诉你他自己的成长历程),让你照这哥几个培养一只省篮球队去竞争全运会冠军,你能培养出来不?
而机械零件甚至还不会说话!没人会告诉你,那里表面有个坑,是用来在加工过程中装卡零件的。你拿起零件翻过来一看卧槽这形状好复杂,你一辈子也想不明白这是怎么从一整块料上切割下来的(从晶像分析可以知道绝不是铸造的),其实人家是好几个组件焊接的(牛逼就牛逼在能焊接的让你看不出来)。
说个我自己经历的真实例子:国内某化工厂进口的减速机,齿轮打坏了,找到我们让我们给配一副齿轮。客户直接把打坏的齿轮寄给我们,也给了我们图纸,让我们照着加工。(搞机械的都知道,齿轮这东西,尺寸主要靠计算,所以测绘反而比较容易)
陆陆续续干了一个半月,东西弄的差不多了,我们在这中间也跟客户有了更多沟通,逐渐了解到客户那里的一些新情况:
1. 客户的设备是70年代从东欧引进的,后来找国内高校和研究所改过无数次。目前的负载是最初老外核定负载的两倍以上。
2. 这个不是减速机,而是增速机,转速快的时候,输出大概有4万转。
3. 负载比较大,工作的时候震动很大。
4. 大概每三到六个月就会打坏齿轮。
我们在不太忙的时候闲聊偶尔会说起客户的这些事情,被我们的一个专家听到了(这人本事不小,大国工匠拍的时候来拍他了,后来节目里没看见他)。专家思量了一下,说这种设备不应该有那么大的震动,更不应该坏的这么频繁,另外化工厂通常不能停机,这个设备坏了,一定切换备用的,现在应该是闲着的。专家极力让我们联系客户,要把客户的设备壳体拆下来发到我们这里来。
我们废了好大劲说服客户,我们自己去拆了拉回来的。测量后,发现一根齿轮轴的一个安装孔偏了0.1x(2019-07-17:特此更正,原答案为0.015,后面补充说明)。专家又让客户把过去打坏的齿轮多发几套过来,证实确实是齿轮受力不均匀导致的。然后专家拍板,将快干好的齿轮按照斜齿加工(倾斜的非常小,几乎跟直齿完全一样)。
后来我们的齿轮在现场安装到设备里面,一开机,客户的总工马上说,这东西自打进口就是他在管,已经有二十年没有听到过这么小的声音了!后来客户把他其他的平行设备停掉,把配我们齿轮的这台开到最大负载(改造后的最大负载,比原始设计的负载翻了一倍不止),两年多终于把我们的齿轮也打坏了。
后来我们自己猜测,可能是在设备改造的过程中,设备壳体被意外撞击过,导致发生了变形。
当然我们是不会吧这些细节告诉客户的,我们就跟客户说是完全按照他们给的图纸加工的(图纸是直齿),这样他再找别人干,还是不如我们的耐用。
我们那副齿轮用到一年的时候,客户来电话让再干两套,我们直接价格翻了一倍多,客户采购那边很不高兴,但是客户总工明确说只要我们的,责任他来担!后来采购砍掉了我们价格的零头成交了。(人家采购砍价也是算绩效的,所以我们报价的时候就留了个零头给他砍)
从这以后,客户认为我们实在是太牛逼了,后来又找我们干了不少别的活。(在这之前客户曾经找过无数高校和研究所,也找过欧洲原厂,都是最多用半年,原厂给解释说是负载太高了)
这东西比起航空发动机简单了不知道几个数量级。通过这个例子,可以想象到,如果你只是拿到了一套加工好的东西,要做出性能完全一样的,简直就是天方夜谭。
航空发动机我还知道一点。这玩意儿要大修的。大修的时候基本就拆成螺钉螺帽了,有些轴承里面的滚子都要一个一个扣出来检查更换。
所以你跟我说是焊死的?那别说大修了,平时维护都成问题啊。我相信那只是外行不懂的人找了个他自己想象中的理由罢了。
这东西别说不用焊死,就是当着你的面给你造一台,你该弄不了还是弄不了!
七十年代末引进斯贝发动机(就是摔死林元帅那架飞机上用的发动机,有年头了啊),我们是得到了全套图纸的。咱们全国组织攻关,直到九十年代末,性能还没有赶上摔死林元帅的那几台!!
到底差在哪?跟你说哪都差,现在差的多的领域基本没有了,但是有很多是一致性和稳定性不好。
所以,我们设计比别人差一点点,材料比别人差一点点,工艺比别人差一点点,管理比别人差一点点。。。。。。。。。最后我们的航发比别人差了一代!!
正是这每一个“一点点”支撑起了一个工业国家的竞争力。所以别幻想我们一发力就赶英超美了。每个人都踏踏实实干好自己的工作,给自己的要求就是每天抽出一小时学习新知识,每年都要比去年干的好,这样到我孙子那一辈,咱们人均GDP赶上美国还是有希望的。
------ 2019-07-17 补充 ------
昨天碰到这个老专家,一起吃饭,顺便请教了一下。以下内容基本上都是老专家说的。
1 关于孔位偏差
那个轴孔是偏了“十几道”(也就是0.1x mm,精确数字不记得了)不可能是0.015,0.015这个精度在我们原来那个单位就接近测量和加工的极限了,所以,如果我们真的测量结果是偏了0.015,那也只能给个合格的结论,断不敢凭借这个测量结果去干点啥的。
就算差了一个数量级,但是对于一个七八百(mm)大的减速箱来说,如果不是有意识去测量,是不会发现的。特别是,这种偏差基本上无法在现场测量出来。(所以原答案中这个倒是没说错)
2 关于如何形成的偏差
首先出厂的时候不可能有这么大的误差(所以我在评论中说的一种可能“原本就有误差,但是因为原来负载没有那么大所以无所谓”是不成立的),因为这种轴孔只能是镗床加工,这两对轴孔肯定是一次装卡后加工的,对于镗床来说,如果有这么大的偏差,那床子就算废了(或者,需要重新修磨轨道)。
修孔修坏了也不可能,这个东西不大,如果是修孔,应该是拆下来在镗床上修孔,所以不可能有这么大的偏差。化工厂对大型设备检修的时候,有一种现场修孔的方法(特别大的设备不好拆卸转移的),专家说他也是听别人说过,没有亲眼见过:专门做一根带有移动刀架的轴,在现场将这根轴架到原来的轴孔中,找正原来的轴孔后,转动这根轴来修孔(轴上有移动刀架,刀架上装刀具。把一台车床的床头放到现场,用联轴器连到这根轴上。)专家认为,这种方法应该是存在很多问题,他没见过不好说具体是啥问题,但是除非实在没办法应该是不会这么干的。这个减速箱没有多大,用不着这样。
所以最有可能就是这个设备在检修过程中发生过意外碰撞,导致了变形。
3 关于专家的学历
文革期间组织上推荐上的工农兵大学,文革后他们都算大专,后来函授的本科。
评论中有人提到那个年代的的大专含金量很高,我也这样恭维他,他说“别扯淡了”,他们一帮人都没参加高考,大学里“啥样的傻逼都有”,到了单位,还特么是“知识分子”,外行领导内行的事情多了去了,所以后来有些基层的工人看不惯他们这批人,他自己也看不惯“有些傻逼瞎JB指挥”,偏偏他自己是属于只会干活不会吹牛的,所以没当上领导。要说还是文革前的老大学生和八几年之后的大学生素质高。
我说,你就很牛逼啊。他说,他这人就是有点小聪明,另外就是干废的活比较多,攒了点经验。(比较谦虚吧)
4 关于最后修成斜齿
其实在修斜齿之前,那个齿轮已经完全加工好了。所以修成斜齿之后,一方面是齿厚略薄,另一方面是表面硬化的那一层也会有点影响。
关于齿厚变薄:对于单向旋转、负载稳定的齿轮来说,其实只有一个齿面是工作面。评论中有人说渐开线齿轮对孔距的要求没有那么严格,这个是对的。但是轴向有偏差后会导致受力不均,所以容易打坏。
关于表面硬化层受影响:齿轮加工的表面硬化,一个是渗碳淬火,然后精磨齿面,另一个是完全加工成型后渗氮处理。前者的硬化层比较厚(0.x mm),后者硬化层比较薄(~0.1 mm)。像这个齿轮,轴孔偏0.1x,由于齿轮宽度比齿轮轴长度小的多,因此真正在齿轮上的倾斜,可能两端也就相差0.02~0.03,即使考虑加工过程中重新装卡找正需要额外修磨掉的尺寸,也就是0.05~0.06,所以修磨成斜齿之后,是可以正常使用的。 #工程师#
机械行业真的是一个非常奥妙的行业。
谢耳朵总是瞧不起霍华德,其实事实上霍华德的能力很不见得就比谢耳朵差。
系统级总工程师所需要的综合能力实际上要远远高于理论物理学家。
要害就在于误差。
加工一个零件,设计是15.000mm宽,其实不是。是15.000+-0.008mm,到底是多少,极难知道。因为你切割的端面根本不是平的,到底是多少,取决于你量哪里。
磨一个平面,在设计图上一平如镜,实际上也不是。打一束激光上去观察几米外的反射点,你会发现反射点偏离理想位置。那意味着这个面其实是坑坑洼洼的。你去商场可以观察一下,地面反射出来的灯光就常常是扭曲的。机械加工面幅度可能小,但本质上没什么区别。
钻一个深孔,笔笔直,实际上是微弯的,甚至是蛇形弯曲的。同心度并不够,如果你拿来做滑膛炮的炮膛的话,同心度不足意味着发射后炮弹对膛壁的摩擦不均匀,于是发热进一步的不均匀,不均匀的升温会进一步的加剧炮管扭曲,每一炮看慢动作炮管都要剧烈形变,并且迅速的被高温改变机械性能以至于不得不停止发射。
车一个圆,在最好的情况下也是一个实质的卵形,且实质上这最好的情况很少发生。
打一个轴心孔,不在正中心,就偏了那么微不足道的一点点,转子转动起来声音就不对。随后就会发现密闭不紧,功率不足。
拧上六个螺栓,紧固两块钢板。只因为你先拧紧了一个,再拧紧其它,钢板的应力就偏向一个角。稍遇震动,较紧的部位会最先金属疲劳,结构性撕裂。
你要把一根6米长,直径一米的轴装进一个内径一米的轴套,你要是横着往里插,你会发现轴是弯的,轴头垂着,轴套还是扁的——好像泡软的意大利空心面。
于是你只能把轴套和轴都立起来从上往下装。那要是你的厂房没这么大空高呢?你知道船用汽轮机主轴有多长吗?
然后是材料问题,无穷无尽的探伤、金相检验、性能测试。各种晶化、蠕变、疲劳、环境耐受问题。各种结构强度问题、抗拉性、高温性能迁移问题。各种导电问题、绝缘问题、压电效应、信号屏蔽、击穿、散热。防尘防水防酸防盐防高温防寒……一言难尽。
每一个环节都不理想,而且还会在工作中发生不同方向的偏移。这些误差之间的交互关系极其复杂,垂向有继承,横向有交联。不是一环扣一环,而是一环扣几环,几环扣几环。
工程师就是误差的巫师。控制得好,误差互相抵消,开动起来还有“磨合效应”——越跑越顺。甚至还有自维护性。
控制得不好,动都不动,硬动散架。
这些误差的处置和管理是一门极其复杂的艺术。误差在哪里,谁先谁后,谁在谁之上,对航空发动机这种复杂度的工业结晶而言,想要在没有主动传授的前提下纯靠测量和试错逆向破解,极其的困难。
如何准确的描述问题的复杂度呢?
我们打一个非常精准的比方——这在数学上非常类似基因组工程。
若干个基因共同决定生物的某一个性状,我们可以大概的知道某些基因与某些性状有关,但不知道具体是什么关联。而同一个基因还以不特定的形式参与到其它形状的表达中,具体机制也不清楚。改变一个基因位点,看似对整体性状有一个确切的结果——譬如会把黑皮肤变成白皮肤——但你如果再改动其它的位点,就有可能又突然把白皮肤变成黑皮肤而且生出一个大耳垂。再多动一个呢,生出来的大耳垂、黑皮肤、但却有先天心脏病。如果你把后面几个基因都在这个状态下固定,然后你去修改最初的那个“白皮肤基因”呢,诶,肤色又没变。
将上述交缠扩大到几百基因规模。你就差不多明白航空发动机的误差工艺奥秘要破解起来是什么样的复杂度了。
(特别声明,以下内容是在3.8K赞数之后追加,不能认为赞同本答案的人一定赞同下面这一段话)
ok,好像很多人对前面那一句“系统级工程师所需要的综合能力实际上要远远高于理论物理学家”反应很大,那么我就掰开了说一下这个问题。
这涉及到认识论的本质——在理论物理(或者一切理论研究,比如数学类研究)上的突破中,能力和训练到底扮演什么样的角色?
究其本质,人类只是“大脑信号处理机”。大脑中的念头本质上只是得到两阶段加工的随机放电现象。
首先不特定的因素促使你的大脑皮层放电,这个信号则会被一些你无法直接控制的潜在机制——也就是潜意识——加工成一个“灵感”。
也就是到这里,你才形成了一个“想法”。
到形成了有眉有眼的想法,人的显式的思维过程才开始发生。到这里,我们才开始有了“咦,我来考虑一下这个可能性”的行为。从“我来考虑这个可能性”开始,人的直接思考能力——也就是“聪明才智”,才开始介入过程。
理论物理研究对这个过程高度的依赖。因为它是要在本来没任何人想到的地方趟出路来。因此这条路的第一推动一定是一种无迹可寻、无力可借的“天赐”。决定物理学家是否能抓住那一闪念的要素有两个,第一是潜意识的过程能不能将那一次放电加工成一个灵感的蛋,第二个是随后的显式的思维过程能不能顺利的将这个灵感的蛋孵化。
第一阶段是产生最初的闪念。如果最开始的闪念就没能加工成一个灵感,那么也就根本不会启动思维过程,自然也就没有下文了。
第二阶段,是对闪念的初筛。如果闪念加工成了灵感,却在大脑里稍微转了两下念头就发现了“难以解决的矛盾冲突”,它就会被极其快速的放弃。这种被早期放弃的闪念,甚至是不会留下什么明显的记忆的,更加不必说被拿出来与人讨论以至于流入科学社区成为一个被广泛谈论的东西了。
只有连闯两关的优胜者,才会进入第三阶段——引起思考者自己足够的重视,被念念不忘,不断的投入更多的思考资源。连这一关也闯过了,它才会最后被投入学术声望资源进行发表,被第二个人知道。——不只是投稿和公开发表,实际上仅仅是与同僚进行口头讨论,也已经是在拿自己的学术前途和名誉资本做赌注。
如果你仔细的查看这个过程,你会发现人自己的聪明才智介入的时点是很晚的。上面谈到的第二阶段里,人类做出最初判断所依赖的是一种直觉。这种直觉对待这些原始的灵感是什么态度呢?很遗憾,是“宁错杀,勿放过”。道理非常简单——我们的智力资源极其有限,如果这个初筛机制把每一个原始闪念都放行到显式思考阶段,人将不会获得更高的思考效能,而只会被无数的无意义的胡思乱想淹没。在客观第三者看来,你的表现不是“充满智慧”,而是如同精神病患者,注意力涣散、逻辑混乱、思考缺少连贯性。恰恰是因为初筛机制的这种宁枉勿纵的特性,才使得你能够对被它放行的灵感放心的投入资源。
那么高智能的人与普通人的差别在哪里?在于长期的专注训练和积累使得他们的初筛机制对特定主题有更好的“直觉”,潜意识运转时更不容易误判“有原则问题”,因此能看到更多可能的潜在合理性。而一旦闯过这个潜意识判断的阶段,那个灵感的雏形也很容易获得更多的资源成长为一种值得深究的假说。
但是——重点就在这个“但是”——但是最初的那个灵感本身是随机的,是不受人控制的。
就如同人不能控制自己的梦境,至关重要的、能启动这一切进城的第一推动——灵感——犹如风中的蒲公英种子。作为一块土壤,你所能做的全部努力本质上不过是让自己的变得肥沃,但无论你多么肥沃,你的能力也只体现在一旦有种子落在你身上你能呵护它长大。
你不能命令风如何吹,你对是否会有种子落在你身上没有决定权。
想清楚这一点,投身于理论研究的人们才能摆脱一种致命的焦虑——研究没有结果,思考没有突破,并不是一个纯然的能力问题,甚至可以说与你的能力并没有太大的关系。
所以你不要焦虑,不要沮丧。你更首要的任务是决定你是否要在这样一种“自我肥沃,长期等待”的游戏中坚持下去。
而越是理解“理论研究的关键并不在于能力,而在于长期坚持的态度和上天的赐予”的人,在心平气和、日拱一卒的等待游戏中才占据战略性的优势。而恰恰是因为他们能长期有效的坚持,他们作为灵感的土壤才会真的不断更加的肥沃和有效,以至于渐渐的充满生机,万物生长——时常可以触类旁通,跨越原有的专业界限,无心插柳柳成荫。
简而言之——越是认定理论物理研究是靠能力,认为“出成果说明能力强,不出成果说明没能力”的人,越没有机会真的看到出成果的那一天。而恰恰越是做这一行的人,越不能将理论物理研究的关键定义为能力。越这样主张,自己的学术生命反而会越悲观——他们往往最早转行去投行。
将有建树的理论物理学家推上“绝顶聪明”宝座的观念,其实是一种大众流行文化,一种新时代的单方面的偶像崇拜。而且恰恰是这种偶像崇拜,扭曲了青年进入这个领域的动机和基本姿态。
其实很多年轻人的学术生命都不该那么早就夭折的。他们误以为没有成果是“自己不够聪明”,是“能力问题”。既然是“能力不足”,当然不如“及时止损”咯。
其实真正的问题是他们不够诚恳——理论物理研究更多的是一个“念念不忘,必有回响”的功夫,而不是什么“天才绝顶,一鸣惊人”的游戏。
是资质平平但因为念念不忘而走了运的诚恳者成功后被后人戴上了“天才”的皇冠,这才是理论物理研究的真相。要点在于智力正常而专注的念念不忘,不在于如何的“聪明”。
另一方面,单纯从智力挑战的艰难度而言,理论物理研究并不比复杂的工程问题挑战大。
首先,是问题的规模上复杂工程常常比理论问题规模更大。如果比较的是现代的尖端系统工程,那么可以说很多工程的问题规模都是超出单个人脑所能处理的规模上限的。系统工程师、总设计师们,除了要有一个极其宏观的认知能力、极强的思考利和判断力,还需要掌握极其完整的知识结构,完全不能自限于“自己的专业”。他必须还要是一个团队领导者和管理大师,有强烈的组织观念和协调能力。因为他必须要能成为多个子方向专业部门的可靠的桥梁,要为每一个子方向和子部门提供超出他们本地局限的上下文。传动不能这么做,可能是因为市场部门的局限;这个翼面布局不可行,不是因为空气动力学不可行,而是出于驾驶员的生理限制;这个结构不可用,不是因为它做不出来,而是因为考虑到行业的普遍水平,很难找到能做这种维护的维修工程师,强行做出来售后部门会爆炸。
第二个原因,是因为理论问题是公共问题,而工程问题却是一个私有问题。
理论问题之所以成其为问题,是建立在一种可以重复的、与时间和空间无关的普遍前提之上。所以是一种“公问题”。也因此理论研究者天生就有很多的可以相互沟通的同僚资源。
而工程问题之所以成其为问题,是建立在一个特定的特殊前提之上。是因为这条江、这座山、这种合金、这种工艺条件、这种市场态势、这种特定需求,才有了你这个工程问题。即使不考虑保密限制,能与你有效沟通的也只有与你分享同一工程前提的人。假如在另一个大洲有一座一模一样的山要挖这一模一样的一个隧道,那么你们彼此间才能享有理论物理学家那样的讨论条件。这种事情虽然不能说完全没有,但是即使有,又能有多少人呢?而这些人又为什么要无偿的向你分享他们的知识产权呢?在大多数时候,双方之间还是天然的敌我竞争关系,不但不能沟通,反而要绞尽脑汁的互相保密——设计歼20的设计师根本不可能指望F22或者F35的设计师给他任何指点。
本来问题就是在全世界范围内进行极限竞争,而能援助你的却只有极少的参与者。问题的难度和规模不在理论物理研究之下,但是学术条件却远比后者恶劣。那么当然可以说前者的综合能力要求要高于后者。
第三,总的来说,理论物理学家如果有所建树,往往比系统工程师享有卓越得多的名望。道理很简单——理论问题是一个普遍的问题,因此受益者也就是普遍的。而系统问题是“私问题”,哪怕是大到如三峡工程这种规模,它也仅仅只惠及到很少部分人的很少部分生活。因为在“可感知度”上的天然差异,导致了对理论物理学家并不对称的文化崇拜。这种崇拜其实与他们的能力并不对称,并不能因此推论出理论物理学家一定比系统工程师能力强。
题外话就说到这里。
下面的收藏夹最好看看:
科学答集
家族答集 不用焊死, 把所有,零件摊开给你一个一个测量过去都行.
我猜你大概率不是机械相关专业的. 所以不明白材料学和公差的重要性.
首先, 同样的材料, 即便你知道成份配比, 知道化学成份, 但不代表你就能生产得出来.
然后即便给你同样的原料, 你加工尺寸成型之后还有很多工序, 比如应力, 比如表面处理等等.
最后, 公差绝对是普通人毫无概念的东西, 它可以影响到装配之后的运行效率和使用寿命.
这一点我要举个例子,大家才会明白:
比如某个零件的设计尺寸(长度)是15mm, 公差是±0.015mm, 那就表明这个零件的生产尺寸在14.985mm~15.015mm之间都是合格的. 因为实际生产中, 总归是有误差存在的, 所以刚刚好好15mm一点都不差的零件实际上是不存在的! 但是在整体设计的时候, 考虑到和这个零件配合的其他零件的误差(所有零件都有误差), 给出了这么一个允许的误差范围.
所以, 你可能测量到的零件是14.9888mm(谁知道别人的设计公差是多少? 测绘拷贝总归是有多少精度都用上咯) 你也不知道人家所有零件的公差范围是多少, 而且每一个零件可能有多个相互配合的零件(每一个都有误差范围哦).你只能"估计"一个误差, 比如0.005mm吧? 那么你复制出来的这个零件就是14.9888±0.005mm.也就意味着, 你生产出来的零件的尺寸下限是 14.9838mm(相对于原来的设计标准, 已经不合格了)
然后, 一个发动机有多少零件, 你自己考虑一下吧.
你觉得这样复制出来的发动机性能还能够和原来的相比么? 肯定不能!
所以, 尺寸复制什么的, 都是最初级,最原始的复制方式, 搞懂吃透原理才是根本.
但是这就像程序员常说的"看别人的代码". 甚至这比看别人的代码更难. 因为发动机还要配合控制方式(软件)才能发挥最大作用. 不是像二踢脚那么简单粗暴, 不同状态下的控制都是按照设计思路来的.
所以, 你现在还觉得"焊死"是什么问题么?
根本不是!
人家敢卖给你, 还真的就不怕你抄. 给你抄都没有用的.
顺便说一句, 即便人家把所有原厂零件统统给你, 你也装配不出一样性能的发动机来, 你信不信? 因为还有一种东西叫做"装配工艺", 讲究的就是零件之间的尺寸公差. (贴近生活的例子可以参考:原厂装配, 4S店换零件, 野鸡厂换零件,哪怕都是一样的零件也都是不同的效果)
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咦, 题目改了呀, 原来好像是"听说当年从苏联引进的飞机发动机是焊死的, 是为了防止被破解"之类的.
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