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对五代机至关重要的复合材料,除了能够帮助隐身,还有很多优点

五代战机对隐身性能和超机动都有比较高的标准,传统的金属材质是无法胜任其要求的。所以能够显著降低重量与雷达反射面积的复合材料就成为了五代战机的首选。

那么我们看看俄罗斯对自己的苏57都用了什么样的复合材料。

一、复合材料的优点

除了重量轻和降低雷达反射面积以外,五代机使用的复合材料还有很多优点。

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比如超音速巡航过程中产生的高温,这是五代机和火箭都要面临的问题。可火箭多数都是一次性的,其安装的复合材料只要保证唯一的那次使用不出问题就行。但五代机需要高频率多次使用,那么耐高温耐操作就是基本要求。

苏57使用的是NPP公司的热安定型碳纤维材质,性能比俄罗斯火箭鼻锥部分的材质还要先进。

想必大家对战斗民族飞行员有很鲜明的印象,在恶劣的天气中俄罗斯的民航飞行员以敢飞、准时、不杀之恩著称。民航尚且如此,就更不要说战斗机飞行员了。

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如果在恶劣天气,特别是在天上有积雨云的情况下飞行,飞机非常容易遭遇雷电。如果遭受雷击,碳纤维会导电而且电阻比金属大得多,所以会吸收大量雷电的能量,从而导致飞机结构受损。

俄罗斯航空材料研究院为苏57研制了一种特殊的碳纤维复合材料,具体型号官方并没有公布。这款材料具有高导电、高导热性能,在不使用金属网等传统抗雷击方法的情况下,让飞机能够抵抗雷击,且每平方米可节省300到500克重量。

二、苏霍伊的复合材料使用经验

早在1997年苏47首飞时,苏霍伊就为其表面铺设了超过90%的复合材料,当时成为了苏47的宣传噱头。现在才明白原来是为了测试复合材料技术,为苏57的使用打前站。

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那个时候的制作工艺可不比现在。现在动辄用3D打印或者精密冲压技术,按照飞机的结构制作出配套蒙皮,使用时直接安装就可以了。以前这种技术还不成熟,每块蒙皮都需要人工一点点磨合出来。

正是经历了这样的过程,让NPP公司在制造苏57蒙皮时得心应手。作为俄系五代机的代表,苏57整体零件数只有苏27的25%!这代表飞机表面是由多个整块结构拼接而成,不仅减轻了后勤维修压力,还具备出色的隐身整体设计。

而且苏47装备的复合材料还很特殊,用俄罗斯工程师自己的话讲:这是一款很“智慧”的复合材质。

航空学中有个专业名词叫“气动发散”,是指机翼在高速飞行过程中发生扭曲度过大,从而造成翼尖过早失速的恼人问题。还有频繁飞行中机身的某些部位出现应力长期堆积带来的金属结构疲劳等问题。

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以上问题对于苏47安装的复合材料来说根本不存在,苏47的机翼在任何时候都只弯曲而不扭曲,从而提升了气动效率;并且应力位置不固定,不会出现机身金属疲劳问题。

这种“智慧”型材质打造的机翼即使换装在传统战机上也能提升性能。传统非前掠机翼的气动中心,在机翼的重心之后,因此一部分气流要“浪费”在克服机翼扭转上。

而“智慧”材质的机翼让原本该被扭转的机翼,被气流自然地压制回去。这样一来,应该被“浪费”的气流转而可以用于提升飞机升力,等于变废为宝。

目前没有理由证明苏57不会套用苏47的优点,即使苏47那充满反人类设计的机翼,也从侧面证明“智慧”型的复合材质是苏57当之无愧的首选。

三、苏57上的复合材质

苏57还叫T50的时候,从并未上漆的原型机外观上可以看出外层材料的分布。飞机表面采用了大量的复合材料,除了机身的主结构、机翼、进气口的前缘耐热段、制动器基座和垂尾主体为金属外,外壳几乎全由复合材料打造。

对五代机至关重要的复合材料,除了能够帮助隐身,还有很多优点

苏57的总设计师曾说过:复合材料占全机重量的25%与表面积的70%,供应商主要为NPP公司和俄罗斯航空材料研究院,其中NPP公司是主要供应厂商。

NPP公司是俄罗斯科技玻璃研究院与航空材料研究院联合成立的下属企业,专门研制与生产非金属材料,包括玻璃纤维、陶瓷、碳纤维等复合材料。尤其是俄国甚至欧洲的运载火箭的一些关键部位,比如碳纤维框架、整流罩等都是由NPP公司制造的。

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而且这家公司通过打磨苏47部件开发了一整条生产线,有能力对30平方米的大块复合材料进行高精度加工。要知道复合材料的标准是表面误差不得超过0.3毫米,在30平米的材料上进行这种标准操作,没有过硬的能力是根本办不到的。

原创文章,作者:冯善智观察,如若转载,请注明出处:http://www.zgsmx.cn/4601.html

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