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80-90年代國內航空工業理論研究收穫頗豐,但是一到設計製造環節就卡殼。原因無它,有好多原理設計以現有材料根本無法實現,在溫度、剛度、抗蠕變等多方面都不達標,如果向材料妥協,那麼設計指標又完不成,體現理論成果就無從談起,很多航空專案都是在這樣尷尬的情況下結束的。

而這些珍貴的航空材料,大多是由多種稀有合金複合加工而成的,也被稱為複合材料。而這些複合材料和中國產下一代先進艦載戰鬥機也有著重要的關係,比如大家關心的"殲20艦載版"問題,其本質其實就是複合材料能否順利解決的問題,那麼複合材料到底能有什麼用呢?別急,我們先來看看最近的兩個複合材料突破"案例"。

其實關於複合材料的研發,最近國內一直是動作頻繁,一是江蘇某新材料公司已經試驗成功了新型複合材料風扇葉片,疑似為T800級別的炭纖維複合材料渦扇發動機葉片;另一個則是中國產鈦鋁合金葉片突破"熱障溫度",實際可以承受900°的高溫,這種材料可以取代之前的鎳基高溫合金,廣泛用於渦扇發動機的壓氣機、高溫渦輪和風扇葉片。

其實通過這兩個例子,大約也能看出複合材料的一些作用,具體到殲20艦載版來說,主要是一舉解決了上艦的2個難題:

1、重量問題

任何艦載版本的上艦戰機,都對重要有著異乎尋常的敏感,戰機太輕則載油量和載彈量都不足以進行高輕度的對抗,更別說保障航母安全和奪取制空制海權;但戰機太重,尤其是"死重"太高,又會對彈射效率帶來比較大的負擔,同時載油量和載彈量也不會很高。例如像是先進的F14"熊貓"艦載機之所以退役,就和其過於重型的設計有關。

由於目前的殲15已經是重型雙發戰機了,很多飛行員的訓練和航母空中戰術都是以此為基礎展開,那麼下一代艦載機不出意外還是雙發重型,最有可能的當然是殲20上艦。如果能大量利用新型的複合材料減輕機體的結構重量,那麼就能最大程度解決以上提出的問題,讓艦載機能夠具備更大的載油量和載彈量,保證航程和作戰強度。

尤其是起落架、機翼摺疊部位、隱身彈倉、發動機框架,戰鬥機主樑截面部分,這些結構重量一旦減下來,機體的整個機動能力也會有大幅度的改善。而且複合材料既能用於結構的優化,也可以對氣動佈局帶來改變,間接的也可以降低氣動尺寸,這樣減小了機體主結構體積,變相的就增加了航母艦載機的攜帶數量。

2、發動機問題

說到發動機問題裡,也是複合材料應用另一主要方向,艦載版戰機因為在航母上使用的諸多特點,對發動機的要求更為嚴格,不僅是推力效能方面,更重要的是維護保養水平,還有基本大修時間等指標。

而複合材料的應用對這幾個方面的作用都很大,先說推力方面,新型複合材料最大的作用就是輕,例如剛才所說的"鈦鋁合金葉片"比之前所使用的"鎳基高溫葉片"重量可以減低50%以上,而炭纖維葉片在民用航空發動機應用也很廣,暫時不知是否會用到軍用航發中。但是不管怎麼說,航發減重量都是意義重大的事情,尤其是現代渦扇的三分之一都是葉片品質,如果使用新型材料能夠得到可觀的減重效果,這幾乎都可以直接命名一個新的改進型號了。

而發動機重量也是戰機重量的一部分,這變相就已經提高了推重比,更何況新材料可以製作效能更高的壓氣機和渦輪,也可以顯著增強發動機的推力資料。如果殲20艦載版能裝備推動比更大的發動機,那麼航程、載彈量這些資料也就自然跟著上來了。

然後就是維護效能,新型複合材料比老式合金材料的耐高溫效能更好,非噴口部件可以達到900°,最高溫地方溫度可以達到1400°,尤其是關鍵的抗蠕變效能,可以保障發動機更長的使用時間。這點也是毛子發動根本做不到的,畢竟俄式發動機大修壽命通常只有歐美一半,而且維修效能差,大多數都會出現裂紋,更別說海上的酸蝕會造成葉片侵蝕現象。而複合材料的應用則可以很大程度解決這些問題,真正的讓中國產艦載機航發擁有效能好,耐久力更好的特性。

雖然殲20艦載版是眾望所歸的,但是一國海軍航母艦載機的發展至關重要,最終還要根據整體情況而定,但是不管何種戰機上艦,做好複合材料的開發和應用,對整個航母艦載機作戰能力的提高是大有益處的!

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