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隱形戰機究竟用什麽材料打造?這兩大合金不可或缺

11月份,國博舉辦了改革開放40周年大型展覽,一幅名為《中鋁集團研發的7055合金擺脫了依賴進口的被動局面》的照片吸引了筆者。航空鋁材方面,我國的技術相對薄弱,而第四代新型超高強鋁合金“7055合金”的研發使得國家擺脫了依賴進口的不利局面。這種合金主要應用於四代機的前機身及C919大型客機外翼上壁板。

從中鋁集團選送的圖片中可以得知,殲-20前機身應用到了7055合金。這即引出一個問題:四代機(如殲-20、F-22等)究竟是用什麽材料打造的?以美國F-22“猛禽”戰機為例,該機前機身基本結構為鋁合金和複合材料結構,包括雷達艙隔框、座艙區、前起落架艙和F-1油箱。其中,鋁合金佔前機身結構重量的一半。

F-22的中機身結構中,鋁合金、複合材料以及鈦合金的佔比分別為35%、23.5%、35%。到了後機身,鈦合金結構的佔比鋼彈約67%!其余22%為鋁合金,11%為複合材料。之所以會佔到這麽大的比重是因為鈦合金具有很高的強度,而且耐熱性能好,在超聲速巡航長時間持續氣動加熱條件下,不會因高溫而成強度的下降。

F-22戰機上主要應用到了兩種鈦:鈦64和鈦62222。鈦64一般用於飛機的主要承力結構,鈦62222主要用於發動機周圍的外蒙皮結構及發動機框架。鋁合金主要用於前機身框架、中機身的非主承力框架和平尾的蜂窩夾芯結構等。鋼則主要用於起落架。

F-22的機翼由複合材料壁板與鈦合金翼梁組成,主承力的翼梁經抗彈擊試驗後採用鈦合金製造。F-22的蒙皮則全部採用熱固性複合材料——雙馬來酰亞胺,其它一些對耐熱要求和強度要求不高的部位(如起落架艙門和武器艙門)則採用熱塑性複合材料。此外,為了提高隱形性能,F-22機體金屬件上全部塗敷有吸波材料和吸波塗層。

通過參考F-22的例子可以得知,四代機的機身主要由鋁合金、複合材料以及鈦合金構成。超高強鋁合金對於製造隱形戰機不可或缺,主承力的梁和框架採用鈦合金整體鍛件,而大部分蒙皮、艙門、口蓋和部分機身骨架則採用複合材料。航空工業對材料性能有著極高的要求,“7055合金”的研發對於航空工業的發展有著重大意義!

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