治好中国航空业的心脏病为什么这么难？
#航空发动机##中国航空##中国航空工业##发动机事航天航空心脏#
发动机是飞机的心脏。全国人民非常关注的就是两个“心”：一个是芯片；一个是飞机的心脏——发动机。这两个“心”的问题不解决，我们就难以从一个大国成为强国。造不出来不出自己的心脏，总是长期赖于国外，这也不是一个强国，甚至是一个大国的所为。
做发动机为什么这么难？为什么中国长期以来做不出来民用发动机？北京航空航天大学校长、中国工程院院士徐惠彬，主讲《打造中国航空发动机叶片“金钟罩”》，为你揭秘中国航空发动机叶片涂层材料研制的突破过程。
航空发动机难在哪里？
1
发动机需要非常高的安全性和可靠性
现在的一台民用发动机，要求稳定地工作三万小时，不能出任何故障。将来要超过三万小时，其中，有个两个实验是发动机必须要做的。
第一个实验叫抛鸟实验。
在航空飞行中，全球每年因鸟撞事故而造成的损失多达几十亿美元。据中国航空报报道：在2014年10月中国首次成功完成某型飞机发动机整机吞鸟试验。实验首次采用目测三点法、激光对准法，保证了鸟体实际撞击部位与设定点的偏差小于30mm；首次使用高速相机，实现了试验速度测量误差小于0.01%。
航空发动机进行“抛鸟”试验
第二个实验叫吞冰实验。
吞冰片试验目的，主要是为考核某型发动机对吞入一定形状、大小和数量冰片或冰雹的能力,在地面试验台上模拟飞行环境对发动机进行专项考核试验。一分钟一吨的冰要打到发动机里面去，发动机叶片要完好无缺。发动机如果不行的话谁敢坐飞机。在空中肯定有鸡蛋大的冰雹，吞进去的话发动机不能说停下检修，叶片打碎了，发动着火了还能飞吗？这两项实验证明发动机具有高度的安全性和可靠性。
航空发动机进行“吞冰”试验
2
发动机的叶片承载巨大的离心力
发动机的转速要达到10000多转，每分钟15000-16000的转速，发动机如果转动叶片，它承受的离心力相当于叶片本身的10000倍。有人说相当于挂着几台桑塔纳，而且这个时候发动机的叶片是在极高的温度下运转的。这就是它的第二个难点，发动机的叶片承载着巨大的离心力。
3
发动机的温度极高
现在发动机用的材料绝大多数都是金属材料。军用发动机燃烧室的工作温度已经超过了2000K，K（开尔文）和C（摄氏度）相比差了273度。民机发动机燃烧室的温度也要达到1800到1900K。而发动机所用的镍基高温合金它的初熔点大概也就在1300多度，加上273也不到1600K。所以说所有金属材料的叶片，在发动机燃烧室里边，它是处于熔化状态的，而且它还要挂着10000倍的离心力，你想想它是不是做到了极致。
还没完！休息5秒钟，插播一则广告
还想了解更多飞机？
《航空知识》资深编辑倾力编译
4
极致的加工精度要求
或许大家听说过层流和湍流，当流速很小时，流体分层流动，互不混合，称为层流，或称为片流；当流速增加到很大时，流线不再清楚可辨，流场中有许多小漩涡，称为湍流。发动机飞得很高，然后前面有风扇，压气机把风吹到燃烧室，相当于17级的风速，这个时候要确保火焰在里边稳定地燃烧，这对于搞空气动力学的也是一个极限，设计不好吹偏了把旁边都烧掉了。发动机由上万个零件组成的，加工精度要达到微米级，甚至有些个别的部件要达到纳米级，要确保每个零件都万无一失，所以发动机这个产品有多么精致。
让中国飞机发动机穿上自己做的衣服
1
发动机的核心：“一盘两片”
发动机最核心的核心就是“一盘两片”。“盘”就是涡轮盘，涡轮盘就是把工作叶片插上去以后带动它转动的。“两片”一个是导向叶片一个是工作叶片。导向叶片就是火焰冲出来的时候导流，然后才能吹着工作叶片转动。它是首先接触火焰的，紧接着就是工作片就是转动的，这是里面最难攻克的。
三项技术：冷却、合金的温度、加上涂层
发动机的叶片的工作温度已经远远超出了合金的熔点，怎么能让它不化呢？第一个需要冷却，中间把它做成空心的，冷空气吹进去然后冷却它，在外边形成个保护膜来保护它，因为它有一个温度梯度在里边，表面的温就降很多。第二件事让合金的承温能力继续提高。第三件事给它穿上一层衣服。深色的叶片，就是没有穿衣的叶片，白的叶片就是穿了一层衣服的叶片。
穿了什么衣服呢？一个热障涂层，叫 Thermal Barrier Coating（TBC），是应用于热端部件表面的高温防护陶瓷涂层。通过把合金与其工作附近的超高温热源隔离，来降低工件表面温度，从而提高器件的工作温度和寿命。这个陶瓷衣服涂上去难度大了，因为大家知道陶瓷很脆，金属的热膨胀系数很大，金属膨胀了陶瓷没有热膨胀，或者膨胀很小一下就把它崩掉了。所以要想穿上这层衣服非常难。
不带陶瓷涂层叶片(左)和带热障陶瓷涂层叶片(右)服役后表面状态对比
3
材料的进化史：等轴晶体、定向晶体、单晶体
解剖航空发动机的材料的话，它用了哪些材料呢？如下图，蓝色的是钛合金，红色的是镍基合金，然后黄色的主轴轴承用的是钢，然后还用了少量的铝和复合材料。90%以上都是用的金属材料，金属材料有个特点，它在温高的情况下，它的强度会大幅度地降低。
比强度（Specific Strength），钛合金的比强度在室温下是最高的，镍基合金其次，然后是钢和铝合金差不多。但是钛合金随着温度的增加，它很快强度就衰减了，镍基高温合金的比强度虽然不是最高，但它能够撑的温度比较高，撑得时间也比较长。这就是为什么我们现在做的涡轮叶片的合金，都是用镍基高温合金做出来的，而不能用钛合金。那么科学家们想办法，大家知道最开始做的叶片，是用铸造的方法做出的是等轴晶，放大以后，它由很多晶粒组成。但是在高温下，由于它的晶界原子排列是混乱的，从熵的角度来说它就是不稳定的，温度一高晶界就开始软化，然后这时候再有个巨大的离心力，这个晶界就碎了。第二步科学家们做出了定向，让所有的晶粒往一个方向长，它虽然有个晶界，但是它的晶界都是竖着的，有离心力的时候不要紧，但是横向不行，只要有横向力的话它从晶界就断开了。第三要做成单晶体，想了很多法，现在做的都是单晶。
这还不够，温度还在提高，发动机设计师说不行，温度还得接着提高从而增加推力。怎么办呢？做成空心的，就是师先生做的，当时叫九小孔，现在这孔可达到90个900个。单通道不行做成多通道，就为了让它到处都冷却，不行的话加涂层，热障涂层。做出来这个热障涂层非常不容易，陶瓷里有个概念相变增韧，如果你有一点小的相变的话可以增韧，不会产生很大的裂纹。当时我们解决了材料问题——YSZ，YSZ陶瓷材料因为其卓越的物理、化学性能、良好的热稳定性、极低的热导率，一直是一种被广泛应用的热阻材料。结构上，我们发明了一种新结构，从陶瓷到机体中间有一个过渡层，叫粘结层，这一层总是掉粘不住，怎么回事呢？我们感觉合金的成分与前与后差距太大，所以我们就把粘结层做成了一个梯度, 叫 GBTBC，梯度的粘结层。在结构上有了这个新的发明。
发动机的叶片穿上了中国人自己做的衣服
理论存在了，可真正要让发动机叶片穿上了中国人自己做的衣服可没有那么容易，只有通过不断热循环才能证明叶片能真正可以穿上这层衣服。一个小时拿出来一次冷却，最多做到了多少呢，一万次，或者叫一万个小时的循环，一个小时一次。一万个小时是多长时间？一年多，不休息，炉子不能休息，人得看着三班倒。一天24小时乘以365，是8000多小时。所以做一次实验要做一万小时，一年多的时间。冬天还好，可夏天的时候那真是热。徐校长说：“热我们也高兴，只要它叶片涂层不掉，所以我们觉得很自豪。我们把整个的材料、结构、工艺、表征、测试、寿命预测，把它做完了之后能达到一万个小时，我们特别开心。”由此发动机的叶片不再“赤膊上阵”，而是穿上了中国人自己做的“金钟罩”！
以上文字部分摘录于《打造中国航空发动机叶片“金钟罩”》
风上风云｜云端故事
望您读后可以顺手点亮"赞"在看"！
#航空发动机##中国航空##中国航空工业##发动机事航天航空心脏#
发动机是飞机的心脏。全国人民非常关注的就是两个“心”：一个是芯片；一个是飞机的心脏——发动机。这两个“心”的问题不解决，我们就难以从一个大国成为强国。造不出来不出自己的心脏，总是长期赖于国外，这也不是一个强国，甚至是一个大国的所为。
做发动机为什么这么难？为什么中国长期以来做不出来民用发动机？北京航空航天大学校长、中国工程院院士徐惠彬，主讲《打造中国航空发动机叶片“金钟罩”》，为你揭秘中国航空发动机叶片涂层材料研制的突破过程。
航空发动机难在哪里？
1
发动机需要非常高的安全性和可靠性
现在的一台民用发动机，要求稳定地工作三万小时，不能出任何故障。将来要超过三万小时，其中，有个两个实验是发动机必须要做的。
第一个实验叫抛鸟实验。
在航空飞行中，全球每年因鸟撞事故而造成的损失多达几十亿美元。据中国航空报报道：在2014年10月中国首次成功完成某型飞机发动机整机吞鸟试验。实验首次采用目测三点法、激光对准法，保证了鸟体实际撞击部位与设定点的偏差小于30mm；首次使用高速相机，实现了试验速度测量误差小于0.01%。
航空发动机进行“抛鸟”试验
第二个实验叫吞冰实验。
吞冰片试验目的，主要是为考核某型发动机对吞入一定形状、大小和数量冰片或冰雹的能力,在地面试验台上模拟飞行环境对发动机进行专项考核试验。一分钟一吨的冰要打到发动机里面去，发动机叶片要完好无缺。发动机如果不行的话谁敢坐飞机。在空中肯定有鸡蛋大的冰雹，吞进去的话发动机不能说停下检修，叶片打碎了，发动着火了还能飞吗？这两项实验证明发动机具有高度的安全性和可靠性。
航空发动机进行“吞冰”试验
2
发动机的叶片承载巨大的离心力
发动机的转速要达到10000多转，每分钟15000-16000的转速，发动机如果转动叶片，它承受的离心力相当于叶片本身的10000倍。有人说相当于挂着几台桑塔纳，而且这个时候发动机的叶片是在极高的温度下运转的。这就是它的第二个难点，发动机的叶片承载着巨大的离心力。
3
发动机的温度极高
现在发动机用的材料绝大多数都是金属材料。军用发动机燃烧室的工作温度已经超过了2000K，K（开尔文）和C（摄氏度）相比差了273度。民机发动机燃烧室的温度也要达到1800到1900K。而发动机所用的镍基高温合金它的初熔点大概也就在1300多度，加上273也不到1600K。所以说所有金属材料的叶片，在发动机燃烧室里边，它是处于熔化状态的，而且它还要挂着10000倍的离心力，你想想它是不是做到了极致。
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《航空知识》资深编辑倾力编译
4
极致的加工精度要求
或许大家听说过层流和湍流，当流速很小时，流体分层流动，互不混合，称为层流，或称为片流；当流速增加到很大时，流线不再清楚可辨，流场中有许多小漩涡，称为湍流。发动机飞得很高，然后前面有风扇，压气机把风吹到燃烧室，相当于17级的风速，这个时候要确保火焰在里边稳定地燃烧，这对于搞空气动力学的也是一个极限，设计不好吹偏了把旁边都烧掉了。发动机由上万个零件组成的，加工精度要达到微米级，甚至有些个别的部件要达到纳米级，要确保每个零件都万无一失，所以发动机这个产品有多么精致。
让中国飞机发动机穿上自己做的衣服
1
发动机的核心：“一盘两片”
发动机最核心的核心就是“一盘两片”。“盘”就是涡轮盘，涡轮盘就是把工作叶片插上去以后带动它转动的。“两片”一个是导向叶片一个是工作叶片。导向叶片就是火焰冲出来的时候导流，然后才能吹着工作叶片转动。它是首先接触火焰的，紧接着就是工作片就是转动的，这是里面最难攻克的。
三项技术：冷却、合金的温度、加上涂层
发动机的叶片的工作温度已经远远超出了合金的熔点，怎么能让它不化呢？第一个需要冷却，中间把它做成空心的，冷空气吹进去然后冷却它，在外边形成个保护膜来保护它，因为它有一个温度梯度在里边，表面的温就降很多。第二件事让合金的承温能力继续提高。第三件事给它穿上一层衣服。深色的叶片，就是没有穿衣的叶片，白的叶片就是穿了一层衣服的叶片。
穿了什么衣服呢？一个热障涂层，叫 Thermal Barrier Coating（TBC），是应用于热端部件表面的高温防护陶瓷涂层。通过把合金与其工作附近的超高温热源隔离，来降低工件表面温度，从而提高器件的工作温度和寿命。这个陶瓷衣服涂上去难度大了，因为大家知道陶瓷很脆，金属的热膨胀系数很大，金属膨胀了陶瓷没有热膨胀，或者膨胀很小一下就把它崩掉了。所以要想穿上这层衣服非常难。
不带陶瓷涂层叶片(左)和带热障陶瓷涂层叶片(右)服役后表面状态对比
3
材料的进化史：等轴晶体、定向晶体、单晶体
解剖航空发动机的材料的话，它用了哪些材料呢？如下图，蓝色的是钛合金，红色的是镍基合金，然后黄色的主轴轴承用的是钢，然后还用了少量的铝和复合材料。90%以上都是用的金属材料，金属材料有个特点，它在温高的情况下，它的强度会大幅度地降低。
比强度（Specific Strength），钛合金的比强度在室温下是最高的，镍基合金其次，然后是钢和铝合金差不多。但是钛合金随着温度的增加，它很快强度就衰减了，镍基高温合金的比强度虽然不是最高，但它能够撑的温度比较高，撑得时间也比较长。这就是为什么我们现在做的涡轮叶片的合金，都是用镍基高温合金做出来的，而不能用钛合金。那么科学家们想办法，大家知道最开始做的叶片，是用铸造的方法做出的是等轴晶，放大以后，它由很多晶粒组成。但是在高温下，由于它的晶界原子排列是混乱的，从熵的角度来说它就是不稳定的，温度一高晶界就开始软化，然后这时候再有个巨大的离心力，这个晶界就碎了。第二步科学家们做出了定向，让所有的晶粒往一个方向长，它虽然有个晶界，但是它的晶界都是竖着的，有离心力的时候不要紧，但是横向不行，只要有横向力的话它从晶界就断开了。第三要做成单晶体，想了很多法，现在做的都是单晶。
这还不够，温度还在提高，发动机设计师说不行，温度还得接着提高从而增加推力。怎么办呢？做成空心的，就是师先生做的，当时叫九小孔，现在这孔可达到90个900个。单通道不行做成多通道，就为了让它到处都冷却，不行的话加涂层，热障涂层。做出来这个热障涂层非常不容易，陶瓷里有个概念相变增韧，如果你有一点小的相变的话可以增韧，不会产生很大的裂纹。当时我们解决了材料问题——YSZ，YSZ陶瓷材料因为其卓越的物理、化学性能、良好的热稳定性、极低的热导率，一直是一种被广泛应用的热阻材料。结构上，我们发明了一种新结构，从陶瓷到机体中间有一个过渡层，叫粘结层，这一层总是掉粘不住，怎么回事呢？我们感觉合金的成分与前与后差距太大，所以我们就把粘结层做成了一个梯度, 叫 GBTBC，梯度的粘结层。在结构上有了这个新的发明。
发动机的叶片穿上了中国人自己做的衣服
理论存在了，可真正要让发动机叶片穿上了中国人自己做的衣服可没有那么容易，只有通过不断热循环才能证明叶片能真正可以穿上这层衣服。一个小时拿出来一次冷却，最多做到了多少呢，一万次，或者叫一万个小时的循环，一个小时一次。一万个小时是多长时间？一年多，不休息，炉子不能休息，人得看着三班倒。一天24小时乘以365，是8000多小时。所以做一次实验要做一万小时，一年多的时间。冬天还好，可夏天的时候那真是热。徐校长说：“热我们也高兴，只要它叶片涂层不掉，所以我们觉得很自豪。我们把整个的材料、结构、工艺、表征、测试、寿命预测，把它做完了之后能达到一万个小时，我们特别开心。”由此发动机的叶片不再“赤膊上阵”，而是穿上了中国人自己做的“金钟罩”！
以上文字部分摘录于《打造中国航空发动机叶片“金钟罩”》
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阿瑞氏轮毂小课堂：从蛮荒到火星 载动人类文明的轮子史
轮子作为六大经典简单机械之一（斜面、杠杆、滑轮、螺旋、楔、轮轴），虽然看似只是简简单单一个圆，但这个圆的每一次革新，都带来了人类文明的巨大进步。
什么是圆？早在公元前400多年前的春秋战国时期，先贤墨子就曾经给出了精准的对于“圆”的定义：一中同长也。从一个中心点到边的每一个位置都是同等长度，这样的形态保证了运动的时候重心不变，不会因重心起伏而消耗动力。同时由于滚动摩擦力远远小于滑动摩擦力，这样的特性用于搬运重物，比起肩扛手提或者拖行等传统的人力方式而言，无论效率还是省力程度都大大增加。
远古人类在明白这些理论知识以前就已实际利用圆的这一特性来搬运猎物或者其他重物。滚动的树干加上一个平面，虽然跟今天相比极为粗糙不便，但在人类文明史上却有着举足轻重的意义。据说公元前2500年的古埃及人就是使用这种方式移动重达百万吨的巨石，修建起如此宏伟的金字塔。
但是不断把一根根圆木反复移动到前面，本身就是一件非常费力的事情，有没有可能让圆木固定在要搬运的物体上，不用搬来搬去呢？6000年前，美索不达米亚的苏美尔人已经知道把一根完整的圆木截短成一截截短木桩，中间挖个洞用树干相连，上面架设木板造成了早期的车。这个粗糙却伟大的发明不但具备了今天轮子的雏形，更开启了轮子历史上一个极为经典而永恒的课题：轻量化。在实际使用中，人们不难发现更轻的轮子更省力，运动起来也更灵活。从完整的圆木到短木桩，堪称轮子轻量化道路上的第一座里程碑。今天我们可以在苏美尔人的壁画甚至文字记载上看到对这种带有轮子的车辆的记录，但至于这是不是最早的带轮子的车，其实考古正在不断刷新我们对此的认知。
苏美尔人的车历史意义重大，但是在使用过程中不难发现有一些非常致命的问题，比如短木桩本身强度不足，载重量有限；再比如树干并不见得会生长成一个完美的正圆，要找一棵适合做轮子的树本身就不大容易；还比如早期轮轴相对固定的连接方式既不结实也不方便。所以公元前2600年，同样是在人类文明起源的两河流域，我们可以看到在当时的战车上启用了木板拼接而成的轮子，板与板之间有梁相连，最重要的是实现了轮轴分离，使用的时候轮动轴不动，在往后的数千年之间，车的形态基本都来自于这一雏形。
车的发明再次给人类文明带来巨大的改变，有了车，让人类得以远行，并且携带较重的物品远行，不同地区的人得以相互交流，人的迁徙带来了文明的交汇融合。今天的地球村有飞机轮船火车网络相连接，而这一连接最早的起源就是粗糙的木轮车。
但是木板轮还是太重了，尝到了轮子轻量化好处的人们不难想到，如果在木板轮上掏几个洞，那不就更轻了吗？这一思路最终形成了辐条，至此今天轮子的基本部件：轮辋、轮毂、轮辐、轮轴全部齐备。
谁发明了最早的辐条，其实并不可考，也并无定论。一般倾向于各个文明分别发明出了辐条。据中国传说，发明辐条的是大禹治水时期的奚仲，他将黄帝时代流传下来的车进行了全方位的改进，并且发明了连接轮毂与轮辋的轮辐，使车在行进过程中更加灵活，也更加舒适。大禹因此封他为车服大夫，历史也留下了奚仲造车的记载。
木头毕竟不是一种经受得住长期磨损的材质，人们很快发现轮毂与车轴相连接的位置非常容易损坏。于是随着冶金技术的发展，人们又发明了更加耐磨的金属轴承。我们不知道轴承发明的具体时间，但是早在春秋时期就已经有了对轴承的记载，称之为“车軎（音未）”。车軎的出现避免了轮毂与轮轴的直接摩擦，大大增加其使用寿命。同时支撑起车轮减少晃动，而且进一步增加了轮子转向时的灵活性。
随着人需要运输的货物越来越重，路程越来越远，木质不够结实的局限再次显露出来。于是人们把木轮的边缘包上铜箍或者铁箍，以增加其强度。当然，不是没有人尝试过使用铁质的轮子，然而由于铁轮太重，行动远比木轮费力，而且对传统土路的破坏极大，所以未能流行开来，很快被废弃了。
直到大规模采矿日渐发达，人们需要一种比把矿石背出来更好的传输方式，而矿场路面崎岖，碎石磷峋，普通的车也难以行进，于是人们不得不铺上平整的石板，可是往矿洞里铺石板难度何其之大？就有聪明的人铺设木质轨道，包以铁皮，终于让矿石源源不断地运了出来。木轨最终进化成了更耐腐蚀，更能承重的铁轨，而有了铁轨之后，更能承重的铁轮也终于有了用武之地，火车的雏形由此诞生。
说回民用车，木质车轮发明数千年以来一直面临一个问题，那就是古代的路面实在不够平整，车又没有减震，一天的车坐下来说人被颠散架了还真不是夸张。于是有个叫固特异的人想到，能不能用柔软有弹性的橡胶包裹车轮来减震呢？但是当时的天然橡胶有一个无法回避的问题，那就是遇热会变黏，碰上低温又会变硬失去弹性。为了解决这一缺陷，毫无科研基础的固特异开始往橡胶中掺杂各种材料来做实验，这种神农尝百草式的研究方式不可避免的花费巨大且进展缓慢，也让固特异债台高筑，甚至一度因此锒铛入狱。但他毫不气馁，出狱后继续研究，直至1839年，才偶然发现掺入硫磺的天然橡胶能够有效解决这些弊病。但是掺入多少？什么时候掺？要不要其他添加剂？从初步发现到最终确定正确的温度和配方又耗费了5年的时间。1844年，固特异终于为他的硫化橡胶轮胎申请了专利。这种新型橡胶比天然橡胶弹性更高，耐热耐磨损，经久耐用。高温下不会变黏，低温下也依旧能够保持弹性，遇到有机溶剂也不会溶解。可是固特异最终并没有在这一发明上获得什么好处，直到他潦倒去世，还欠了20万美元的债务。
固特异发明的实心橡胶轮胎被使用了近40年，由于实心橡胶过于沉重，弹性又太强，甚至能把人从车上颠飞，很不安全。有一个叫邓禄普的人因为儿子骑车摔伤，从浇水的橡胶软管得到启发，在1888年发明了充气轮胎。充气轮胎保留了橡胶的弹性，又有空气来进一步减震缓冲，同时大大减轻了重量。轮子的安全性和轻量化这两大指标再一次得到了增强。
可是充气轮胎发明之后一直只运用在自行车等轻型车辆上，没人相信充气轮胎可以承载起沉重的汽车。为了打破这一偏见，米其林兄弟将充气轮胎安装在汽车上，并于1895年6月亲自驾驶安装充气轮胎的汽车参加法国巴黎汽车比赛，出色的发挥终于让人们相信了充气轮胎的安全性。之后为了更好地防滑，人们给充气橡胶轮胎表面加上花纹，又发明了更加耐磨的子午线轮胎，轮胎终于发展成了我们如今所看到的样子。
今天，固特异、邓禄普和米其林都是非常著名的轮胎品牌，这些为轮胎发展做出杰出贡献的伟人的名字，正在以另一种方式被人所牢牢记住。
说回轮子本身，随着车辆的动力从人力、畜力转变为机械动力，也随着更加坚硬的路面的出现，钢铁材质的轮子终于再次从铁轨上下来，跟充气轮胎一起组成了我们今天所看到的汽车。但是人类没有放弃过对于轻量化和高强度这两个轮子的终极课题的追求，而随着科技的发展和商业化大生产的实现，很多原本只能使用在航空航天等高精尖领域的高端材料也成功实现了民用化、普及化。今天更轻、强度更高、散热性更好的铝合金车轮已经大幅度代替了传统的钢铁车轮，而镁合金、碳纤维、稀土合金等材质的价格也在越来越亲民。让人振奋的是，中国正在轮毂制造领域迎头赶上，某些方面甚至还隐隐领先。比如上海阿瑞氏(aruis)汽车轮毂独有的DPT铝合金纳米净化成型技术，通过稀土材料的添加和控制精准的热处理，让轮毂无论在轻量化还是强度上都能够远超同类产品，辅以经过改进的最新旋压技术和复合锻造技术，让国产铝车轮摆脱代工和低端的刻板印象，成功打出了高端、尖端的品牌形象。
人类会就此满足吗？我想不会。因为材质与工艺的进步永不停息。今天中国玉兔二号月球车所使用的筛网轮，单个重量仅有几百克（NASA火星车所使用的轮子也是类似结构）。还有彻底抛弃轮毂与轮辐，只保留轮圈的空心轮；可以随意转向，让停车从此再也不是难题的万向轮和球形轮；可以在轮子和履带之间切换形态的变形轮；让人再也无需担心爆胎的免充气轮。人类文明的发展不会止步，轮子的进化也永远充满无限可能。
轮子作为六大经典简单机械之一（斜面、杠杆、滑轮、螺旋、楔、轮轴），虽然看似只是简简单单一个圆，但这个圆的每一次革新，都带来了人类文明的巨大进步。
什么是圆？早在公元前400多年前的春秋战国时期，先贤墨子就曾经给出了精准的对于“圆”的定义：一中同长也。从一个中心点到边的每一个位置都是同等长度，这样的形态保证了运动的时候重心不变，不会因重心起伏而消耗动力。同时由于滚动摩擦力远远小于滑动摩擦力，这样的特性用于搬运重物，比起肩扛手提或者拖行等传统的人力方式而言，无论效率还是省力程度都大大增加。
远古人类在明白这些理论知识以前就已实际利用圆的这一特性来搬运猎物或者其他重物。滚动的树干加上一个平面，虽然跟今天相比极为粗糙不便，但在人类文明史上却有着举足轻重的意义。据说公元前2500年的古埃及人就是使用这种方式移动重达百万吨的巨石，修建起如此宏伟的金字塔。
但是不断把一根根圆木反复移动到前面，本身就是一件非常费力的事情，有没有可能让圆木固定在要搬运的物体上，不用搬来搬去呢？6000年前，美索不达米亚的苏美尔人已经知道把一根完整的圆木截短成一截截短木桩，中间挖个洞用树干相连，上面架设木板造成了早期的车。这个粗糙却伟大的发明不但具备了今天轮子的雏形，更开启了轮子历史上一个极为经典而永恒的课题：轻量化。在实际使用中，人们不难发现更轻的轮子更省力，运动起来也更灵活。从完整的圆木到短木桩，堪称轮子轻量化道路上的第一座里程碑。今天我们可以在苏美尔人的壁画甚至文字记载上看到对这种带有轮子的车辆的记录，但至于这是不是最早的带轮子的车，其实考古正在不断刷新我们对此的认知。
苏美尔人的车历史意义重大，但是在使用过程中不难发现有一些非常致命的问题，比如短木桩本身强度不足，载重量有限；再比如树干并不见得会生长成一个完美的正圆，要找一棵适合做轮子的树本身就不大容易；还比如早期轮轴相对固定的连接方式既不结实也不方便。所以公元前2600年，同样是在人类文明起源的两河流域，我们可以看到在当时的战车上启用了木板拼接而成的轮子，板与板之间有梁相连，最重要的是实现了轮轴分离，使用的时候轮动轴不动，在往后的数千年之间，车的形态基本都来自于这一雏形。
车的发明再次给人类文明带来巨大的改变，有了车，让人类得以远行，并且携带较重的物品远行，不同地区的人得以相互交流，人的迁徙带来了文明的交汇融合。今天的地球村有飞机轮船火车网络相连接，而这一连接最早的起源就是粗糙的木轮车。
但是木板轮还是太重了，尝到了轮子轻量化好处的人们不难想到，如果在木板轮上掏几个洞，那不就更轻了吗？这一思路最终形成了辐条，至此今天轮子的基本部件：轮辋、轮毂、轮辐、轮轴全部齐备。
谁发明了最早的辐条，其实并不可考，也并无定论。一般倾向于各个文明分别发明出了辐条。据中国传说，发明辐条的是大禹治水时期的奚仲，他将黄帝时代流传下来的车进行了全方位的改进，并且发明了连接轮毂与轮辋的轮辐，使车在行进过程中更加灵活，也更加舒适。大禹因此封他为车服大夫，历史也留下了奚仲造车的记载。
木头毕竟不是一种经受得住长期磨损的材质，人们很快发现轮毂与车轴相连接的位置非常容易损坏。于是随着冶金技术的发展，人们又发明了更加耐磨的金属轴承。我们不知道轴承发明的具体时间，但是早在春秋时期就已经有了对轴承的记载，称之为“车軎（音未）”。车軎的出现避免了轮毂与轮轴的直接摩擦，大大增加其使用寿命。同时支撑起车轮减少晃动，而且进一步增加了轮子转向时的灵活性。
随着人需要运输的货物越来越重，路程越来越远，木质不够结实的局限再次显露出来。于是人们把木轮的边缘包上铜箍或者铁箍，以增加其强度。当然，不是没有人尝试过使用铁质的轮子，然而由于铁轮太重，行动远比木轮费力，而且对传统土路的破坏极大，所以未能流行开来，很快被废弃了。
直到大规模采矿日渐发达，人们需要一种比把矿石背出来更好的传输方式，而矿场路面崎岖，碎石磷峋，普通的车也难以行进，于是人们不得不铺上平整的石板，可是往矿洞里铺石板难度何其之大？就有聪明的人铺设木质轨道，包以铁皮，终于让矿石源源不断地运了出来。木轨最终进化成了更耐腐蚀，更能承重的铁轨，而有了铁轨之后，更能承重的铁轮也终于有了用武之地，火车的雏形由此诞生。
说回民用车，木质车轮发明数千年以来一直面临一个问题，那就是古代的路面实在不够平整，车又没有减震，一天的车坐下来说人被颠散架了还真不是夸张。于是有个叫固特异的人想到，能不能用柔软有弹性的橡胶包裹车轮来减震呢？但是当时的天然橡胶有一个无法回避的问题，那就是遇热会变黏，碰上低温又会变硬失去弹性。为了解决这一缺陷，毫无科研基础的固特异开始往橡胶中掺杂各种材料来做实验，这种神农尝百草式的研究方式不可避免的花费巨大且进展缓慢，也让固特异债台高筑，甚至一度因此锒铛入狱。但他毫不气馁，出狱后继续研究，直至1839年，才偶然发现掺入硫磺的天然橡胶能够有效解决这些弊病。但是掺入多少？什么时候掺？要不要其他添加剂？从初步发现到最终确定正确的温度和配方又耗费了5年的时间。1844年，固特异终于为他的硫化橡胶轮胎申请了专利。这种新型橡胶比天然橡胶弹性更高，耐热耐磨损，经久耐用。高温下不会变黏，低温下也依旧能够保持弹性，遇到有机溶剂也不会溶解。可是固特异最终并没有在这一发明上获得什么好处，直到他潦倒去世，还欠了20万美元的债务。
固特异发明的实心橡胶轮胎被使用了近40年，由于实心橡胶过于沉重，弹性又太强，甚至能把人从车上颠飞，很不安全。有一个叫邓禄普的人因为儿子骑车摔伤，从浇水的橡胶软管得到启发，在1888年发明了充气轮胎。充气轮胎保留了橡胶的弹性，又有空气来进一步减震缓冲，同时大大减轻了重量。轮子的安全性和轻量化这两大指标再一次得到了增强。
可是充气轮胎发明之后一直只运用在自行车等轻型车辆上，没人相信充气轮胎可以承载起沉重的汽车。为了打破这一偏见，米其林兄弟将充气轮胎安装在汽车上，并于1895年6月亲自驾驶安装充气轮胎的汽车参加法国巴黎汽车比赛，出色的发挥终于让人们相信了充气轮胎的安全性。之后为了更好地防滑，人们给充气橡胶轮胎表面加上花纹，又发明了更加耐磨的子午线轮胎，轮胎终于发展成了我们如今所看到的样子。
今天，固特异、邓禄普和米其林都是非常著名的轮胎品牌，这些为轮胎发展做出杰出贡献的伟人的名字，正在以另一种方式被人所牢牢记住。
说回轮子本身，随着车辆的动力从人力、畜力转变为机械动力，也随着更加坚硬的路面的出现，钢铁材质的轮子终于再次从铁轨上下来，跟充气轮胎一起组成了我们今天所看到的汽车。但是人类没有放弃过对于轻量化和高强度这两个轮子的终极课题的追求，而随着科技的发展和商业化大生产的实现，很多原本只能使用在航空航天等高精尖领域的高端材料也成功实现了民用化、普及化。今天更轻、强度更高、散热性更好的铝合金车轮已经大幅度代替了传统的钢铁车轮，而镁合金、碳纤维、稀土合金等材质的价格也在越来越亲民。让人振奋的是，中国正在轮毂制造领域迎头赶上，某些方面甚至还隐隐领先。比如上海阿瑞氏(aruis)汽车轮毂独有的DPT铝合金纳米净化成型技术，通过稀土材料的添加和控制精准的热处理，让轮毂无论在轻量化还是强度上都能够远超同类产品，辅以经过改进的最新旋压技术和复合锻造技术，让国产铝车轮摆脱代工和低端的刻板印象，成功打出了高端、尖端的品牌形象。
人类会就此满足吗？我想不会。因为材质与工艺的进步永不停息。今天中国玉兔二号月球车所使用的筛网轮，单个重量仅有几百克（NASA火星车所使用的轮子也是类似结构）。还有彻底抛弃轮毂与轮辐，只保留轮圈的空心轮；可以随意转向，让停车从此再也不是难题的万向轮和球形轮；可以在轮子和履带之间切换形态的变形轮；让人再也无需担心爆胎的免充气轮。人类文明的发展不会止步，轮子的进化也永远充满无限可能。
《庄子》让事物功成于自然 • 才是智者所为
一、
庄子有一句话说：#国学实录# 至人无己，圣人无功，圣人无名。
意思就是说：至德之人无我，神人不求立功，圣人无须立名。
人皆好名，但智者无需立名，更不屑于立名。
其中有两个原因：其一、因为名声很多时候是一种累赘，《道德经》之中说“祸福相依”，世间万事皆是福祸相依的道理，一个人可以有名，但更要有承载名声的德行和能力，而且越是高位之时越要谨慎小心，因为一招不慎，满盘皆输。
古往今来，那些因名声太高而招致祸患者比比皆是，就如唐朝郭子仪一样，他为何身居高位之时让府门大开，就是为了避免名声太高，招致他人嫉妒，被他人抓住把柄而诬陷自身。
这一切都说明名声容易带来问题的道理，包括在当下这个时代，不管身处于任何位置，只有如履薄冰，才能走得更远。
这是智者不求名声的其中一个原因，而第二个更为根本的道理，就是智者并非是“以名为胜”，而是“胜在名之内”。
《道德经》有一句话说：#读书[超话]# 大巧若拙，大智若愚，大辩若讷。
世间真正的智慧，绝对不是表现于外的智慧，而是在事物的本质规律上存在的道理。
一个人能从因果的角度出发，主导事情的各种变化，而对于这样的智者来说，能够在本质上主导问题，甚至在问题没有显现出来的时候，就已经解决了问题的存在。
而“有名者”，则是在问题出现之时解决问题，所以当名声出现在一个人身上的时候，并非证明他有解决问题的能力，换一个角度来说，也说明他缺少了未雨绸缪的智慧。
魏文侯问扁鹊：“您兄弟三人谁的医术最高明？”
扁鹊说：“我大哥的医术最高明，二哥的医术次于大哥，而我扁鹊，是兄弟三人之中医术最差的。”
魏文侯这个时候就疑惑地问扁鹊：“那为什么您的两位兄长都没有你有名呢？”
扁鹊便回答：“大哥发现一个人有病的时候，还没有病发就把他的病医好了，所以名声不出家门；二哥治病的时候，小病刚起来的时候，不用等病情扩大就把病治好了，所以名声出不了邻里；而我扁鹊治病，则是针刺血管，投放毒药，辅助于肌肉皮肤之间，这样的话很快医术名声就响亮起来了，现在连各国诸侯都知道了。”
在问题没有显现之前就除去病根，这样的行为虽不能得名，但能将问题解决在根芽之内，以这样的规律去谋事，即便大功告成之时，也没有人能察觉出你的名声所在，这并非是追求拥有名声的途径，却是圣人处事的智慧状态。
二、
战国庞煖说过：#传统文化# 故良医化之，拙医败之，虽幸不死，创伸股维。
意思就是说：高明的医生是转化疾病，而拙劣的医生则是败坏它，即便有幸不死，但是创伤也会延伸到身体内部。
就好像在生活中我们解决问题一样，当问题一旦发生之后，即便你能用最快的速度解决问题，但是因为问题所造成的损失已经成了既定事实，所做的也只是及时止损，事件本身也带着一定的伤害性。
而真正的智者能够在问题出现之前，就已经将问题解决在未生成之前，在这样的状态下，并非是圣人真的无功，而是他将功隐藏在自然之内。
在鲁襄公时期，晋国和楚国争夺郑国，鲁襄公九年时，晋悼公联合其他诸侯一起围攻郑国，郑国人知道之后非常惊慌，就派人去求和。
此时荀偃便说：“继续围攻郑国，等楚国前去救郑的时候，就可以和楚国交战，否则无法求和。”
知罃说：“应该答应与郑国结盟，然后撤兵回国，这样让楚国疲惫，然后我们将四军兵分三路，联合其他诸侯一起迎战楚军，对我们来说并没有多大损失，但楚国的损失可就大了，这样比直接和楚军交战还要好得多。假如和楚国拼命死战，反而无法取胜，而且战争的劳苦倒是永无休止的。聪明的人以智慧取胜，而愚笨的人则以蛮力克敌，这正是先王克敌制胜之道。”
很多人听了都赞同这个计划，于是接受了郑国的求和。
后来楚国果然三度出兵讨伐郑国，但是由于长途行军根本无法作战，最终晋国轻而易举地取得了郑国。
庄子说过一句话：#国学知识# 券内者，行乎无名；券外者，志乎期费。行乎无名者，唯庸有光；志乎期费者，唯贾人也。人见其跂，犹之魁然。
这句话的意思就是说：注重内修德行的人，行为不留名迹；追求外在功业的人，志向在于求用。行为不拘于名迹的人，虽然平常但有天光，志向在于向外求用的，人只能算是商人，人们看着他歪歪斜斜的，他自己却觉得很神气。
这样的形容不正是我们今天所说“圣人无名”的道理吗，平常人总是希望得到解决问题之后的虚名，以耀武扬威的方式显示自己的荣耀，并且还觉得十分神奇，但是这一切在智者看来，不过是无用之举而已。
能够在名声出现以前，就在本质层面从根本上解决了问题，一切仿佛功成自然，这才是真正的智者。
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一、
庄子有一句话说：#国学实录# 至人无己，圣人无功，圣人无名。
意思就是说：至德之人无我，神人不求立功，圣人无须立名。
人皆好名，但智者无需立名，更不屑于立名。
其中有两个原因：其一、因为名声很多时候是一种累赘，《道德经》之中说“祸福相依”，世间万事皆是福祸相依的道理，一个人可以有名，但更要有承载名声的德行和能力，而且越是高位之时越要谨慎小心，因为一招不慎，满盘皆输。
古往今来，那些因名声太高而招致祸患者比比皆是，就如唐朝郭子仪一样，他为何身居高位之时让府门大开，就是为了避免名声太高，招致他人嫉妒，被他人抓住把柄而诬陷自身。
这一切都说明名声容易带来问题的道理，包括在当下这个时代，不管身处于任何位置，只有如履薄冰，才能走得更远。
这是智者不求名声的其中一个原因，而第二个更为根本的道理，就是智者并非是“以名为胜”，而是“胜在名之内”。
《道德经》有一句话说：#读书[超话]# 大巧若拙，大智若愚，大辩若讷。
世间真正的智慧，绝对不是表现于外的智慧，而是在事物的本质规律上存在的道理。
一个人能从因果的角度出发，主导事情的各种变化，而对于这样的智者来说，能够在本质上主导问题，甚至在问题没有显现出来的时候，就已经解决了问题的存在。
而“有名者”，则是在问题出现之时解决问题，所以当名声出现在一个人身上的时候，并非证明他有解决问题的能力，换一个角度来说，也说明他缺少了未雨绸缪的智慧。
魏文侯问扁鹊：“您兄弟三人谁的医术最高明？”
扁鹊说：“我大哥的医术最高明，二哥的医术次于大哥，而我扁鹊，是兄弟三人之中医术最差的。”
魏文侯这个时候就疑惑地问扁鹊：“那为什么您的两位兄长都没有你有名呢？”
扁鹊便回答：“大哥发现一个人有病的时候，还没有病发就把他的病医好了，所以名声不出家门；二哥治病的时候，小病刚起来的时候，不用等病情扩大就把病治好了，所以名声出不了邻里；而我扁鹊治病，则是针刺血管，投放毒药，辅助于肌肉皮肤之间，这样的话很快医术名声就响亮起来了，现在连各国诸侯都知道了。”
在问题没有显现之前就除去病根，这样的行为虽不能得名，但能将问题解决在根芽之内，以这样的规律去谋事，即便大功告成之时，也没有人能察觉出你的名声所在，这并非是追求拥有名声的途径，却是圣人处事的智慧状态。
二、
战国庞煖说过：#传统文化# 故良医化之，拙医败之，虽幸不死，创伸股维。
意思就是说：高明的医生是转化疾病，而拙劣的医生则是败坏它，即便有幸不死，但是创伤也会延伸到身体内部。
就好像在生活中我们解决问题一样，当问题一旦发生之后，即便你能用最快的速度解决问题，但是因为问题所造成的损失已经成了既定事实，所做的也只是及时止损，事件本身也带着一定的伤害性。
而真正的智者能够在问题出现之前，就已经将问题解决在未生成之前，在这样的状态下，并非是圣人真的无功，而是他将功隐藏在自然之内。
在鲁襄公时期，晋国和楚国争夺郑国，鲁襄公九年时，晋悼公联合其他诸侯一起围攻郑国，郑国人知道之后非常惊慌，就派人去求和。
此时荀偃便说：“继续围攻郑国，等楚国前去救郑的时候，就可以和楚国交战，否则无法求和。”
知罃说：“应该答应与郑国结盟，然后撤兵回国，这样让楚国疲惫，然后我们将四军兵分三路，联合其他诸侯一起迎战楚军，对我们来说并没有多大损失，但楚国的损失可就大了，这样比直接和楚军交战还要好得多。假如和楚国拼命死战，反而无法取胜，而且战争的劳苦倒是永无休止的。聪明的人以智慧取胜，而愚笨的人则以蛮力克敌，这正是先王克敌制胜之道。”
很多人听了都赞同这个计划，于是接受了郑国的求和。
后来楚国果然三度出兵讨伐郑国，但是由于长途行军根本无法作战，最终晋国轻而易举地取得了郑国。
庄子说过一句话：#国学知识# 券内者，行乎无名；券外者，志乎期费。行乎无名者，唯庸有光；志乎期费者，唯贾人也。人见其跂，犹之魁然。
这句话的意思就是说：注重内修德行的人，行为不留名迹；追求外在功业的人，志向在于求用。行为不拘于名迹的人，虽然平常但有天光，志向在于向外求用的，人只能算是商人，人们看着他歪歪斜斜的，他自己却觉得很神气。
这样的形容不正是我们今天所说“圣人无名”的道理吗，平常人总是希望得到解决问题之后的虚名，以耀武扬威的方式显示自己的荣耀，并且还觉得十分神奇，但是这一切在智者看来，不过是无用之举而已。
能够在名声出现以前，就在本质层面从根本上解决了问题，一切仿佛功成自然，这才是真正的智者。
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