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  • 1 # 鬼影問道化真身

    工業製造有三大要素,即工業設計能力、機加工能力、工業材料。這三大要素缺一不可,一個國在這三大要素方面,能力越強,該國工業就越發達。

    材料工業丶材料學是軍事航空領域的基礎,若是材料工業丶材料學不行,那麼軍事航空製造就是個笑話!

    老實說,材料工業範圍很廣,中國材料工業雖然在少數特種材料的冶煉能力上有短板,但是從整體上看,中國材料工業堪稱世界一流。

    至於說,中國在很長時期內,在發動機葉片、黑鷹直升機仿製方面,表現不理想!其具體原因是:

    1,中國原來在機加工方面的能力,有些落後,所以仿不出黑鷹直升機。不過,現在中國的機加工能力已達到了世界先進水準,所以才造出直20!直20與黑鷹系列,處於同一水平線上!

    2,優質發動機晶葉片的冶煉、製造,需要特殊的磁力場環境、特殊的電力場環境,否則要麼質量差、要麼乾脆造不出來。

    以前中國在一些基礎科研方面,能力有所欠缺,所以造不出優質的發動機晶葉片。現在中國解決了一系列技術問題,在發動機晶葉片方面的製造,已經過關了!

    (本人非內行人士,本人對這個問題也很感興趣,因此請教了某專業人士。本人只是在作轉述而已!由於國家有保密規定,所以我那位朋友也只能說個大概,很多東西他不能細說!)

  • 2 # 科技之重

    材料學在航空工業上起著至關重要的作用,現代的戰鬥機大量使用複合材料和鈦合金,航空發動機也使用了複合材料,鈦合金,單晶耐高溫合金。整個航空工業的發展都離不開材料學,可以說沒有材料學就沒有如今的航空工業。

    而材料學主要是研究材料的性質,結構,組成,工藝,和使用效能之間相互關係的學科。另外,材料學的主要目的就是為材料的設計,製造,工藝最佳化,合理使用提供良好的科學依據。

    先來看看材料學在戰鬥機上的應用

    早期的飛機使用的材料有木材,帆布;之後用了鋼材,鋁合金;再後來用了鈦合金,複合材料。戰鬥機的速度越來越快,效能越來越強。雖說戰鬥機效能的提升不單單是材料學的貢獻,但是材料學卻起著至關重要的作用。可以看到的是,隨著材料學的發展,也推動了戰鬥機的發展。就比如當今的三代機和四代機所用材料的差別,殲10A戰鬥機的機體材料中大約6%為複合材料,而殲20機身複合材料的用量達到了20%。殲11B戰鬥機機身複合材料用量為10%,到了殲31時,其複合材料用量在20%-30%之間。

    美系戰鬥機中,F15鈦合金用量為27%,複合材料為2%。到了F22時,鈦合金用量佔位63%,複合材料用量佔26%,而F35戰鬥機的複合材料用量更高。可以看到定位是,先進材料的使用可以顯著減輕戰鬥機的重量,提升效能。當然了,除了基本的機體材料之外,還有隱身戰機常用的吸波塗料。

    再來看看材料學在航空發動機中的應用

    隨著對戰鬥機效能要求的提高,航空發動機的推力,使用壽命,可靠性也得隨之增加。現在的航空發動機使用的先進材料主要有鈦合金,碳纖維複合材料,陶瓷基複合材料,單晶材料,金屬間化物等等。

    想要提升航空發動機的推力,目前也只有選擇“提升渦前溫度,增大進氣流量,擴大涵道比”這三方。較為常用的就是提升渦前溫度,渦前溫度每提升100℃,發動機的推力就增大20%。而提高渦前溫度的有效辦法就是提高渦輪葉片的耐高溫效能,這就需要效能強悍的材料來製造渦輪葉片了。

    像F119和F135發動機的高壓渦輪葉片就使用了CMXS-10第三代單晶耐高溫材料,而F110和F100發動機用的應該是CMXS-4第二代單晶耐高溫合金材料。也正是材料學的發展,使得航空發動機的渦前溫度得到了顯著的提升,最終作用到航空發動機的推力增大不少。要知道航空發動機內部的溫度高達上千攝氏度,但是從外表上摸起來,根本就不燙手,這樣的結果全靠材料學的發展。所以說,航空發動機基本上是靠堆材料來提升效能的。

    先進材料在戰鬥機和航空發動機上面的應用,給兩者的效能帶來了明顯的提升,材料學的發展,涉及到了眾多的領域,不僅僅是航空工業而已。只能說,材料學在航空工業中的應用相對其他行業來說比較廣泛,比較明顯而已。

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