對于戰(zhàn)斗機(jī)的結(jié)構(gòu)制造來說，機(jī)身的大框是最重要、最耗時、也是最昂貴的部件，同時還是限制戰(zhàn)斗機(jī)產(chǎn)能和性能壽命的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。特別是那些不惜成本追求性能的主力制空戰(zhàn)斗機(jī)，往往會采用難以加工的鈦合金作為材料，而這又進(jìn)一步引發(fā)了成本的增高和產(chǎn)能有限的矛盾。

    圖：F15框架的鈦合金毛坯和鍛造成品

    對于戰(zhàn)斗機(jī)上的主要承力部件來說，純粹的3D打印鈦合金件至今依舊是不靠譜的玩意——這東西是鈦合金粉末堆積后，用激光燒融在一起再固化了，一點點堆出來的。結(jié)構(gòu)疏松夾雜大量氣泡和未融化粉末、驟熱驟冷引發(fā)材料內(nèi)部嚴(yán)重的組織錯位、應(yīng)力殘余都是從原理上無法避免的事情。

    高性能戰(zhàn)斗機(jī)的大框，必須依靠鍛造在模具中形成基本的形狀；在長時間保持的巨大壓力下，高溫軟化的金屬毛坯像被大力揉壓的面團(tuán)一樣，內(nèi)部的疏松組織、氣泡、縫隙等缺陷都會全部被壓實消除掉。然而鍛造出來的產(chǎn)品，還要經(jīng)過數(shù)百工時的加工，去掉多余的部分，使之完全符合設(shè)計形狀尺寸，并進(jìn)行熱處理等后續(xù)工藝，通過質(zhì)量檢驗才算生產(chǎn)完成。

    國內(nèi)在2013年之前，國內(nèi)能投入使用的僅有一臺3萬噸的模鍛壓機(jī)；其鍛造能力為鋁合金件最大投影面積不能超過2平米，鈦合金件投影面積不能超過1.2平米。而這個水平，是完全不足以完成殲20這樣的雙發(fā)重型戰(zhàn)斗機(jī)的鈦合金大框一體化鍛造的。

    在這種限制下，殲20的鈦合金大框，只能在設(shè)計上先分成幾個鍛件，分別鍛造好以后，再用電子束焊接工藝連接成一個整體。這個工藝源于中國引進(jìn)蘇27時獲得的全套技術(shù)體系，同樣是當(dāng)年蘇聯(lián)大型鈦合金件鍛造能力遠(yuǎn)不如美國時搞出來的變通辦法。

    而在2013年4月10日，中國二重集團(tuán)研發(fā)的世界最大的8萬噸模鍛壓機(jī)成功的實現(xiàn)了試生產(chǎn)。中國在大型航空航天鍛造件的制造能力上有了本質(zhì)性的突破，達(dá)到世界最頂級水平。而對于殲20來說，這意味著它能夠采用一次完整成型的鈦合金大框，其壽命將獲得巨大的突破。

    由于殲20前幾架原型機(jī)的制造，來不及等8萬噸模壓機(jī)的投入使用，加上8萬噸模鍛壓機(jī)也不太可能在試生產(chǎn)之初性能狀態(tài)還不穩(wěn)定的情況下，就應(yīng)用于殲20大框的生產(chǎn)；因此可以推測，裝備鈦合金整體框的殲20應(yīng)該是在2014年開始投入生產(chǎn)的。

    從目前的情況看，有理由相信交付空軍使用的殲20均已采用整體鈦合金大框，其結(jié)構(gòu)壽命遠(yuǎn)比早期的原型機(jī)要出色。

更多關(guān)于材料方面、材料腐蝕控制、材料科普等方面的國內(nèi)外最新動態(tài)，我們網(wǎng)站會不斷更新。希望大家一直關(guān)注中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)http://www.ecorr.org

責(zé)任編輯：劉洋

《中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)電子期刊》征訂啟事

投稿聯(lián)系：編輯部
電話：010-62313558-806
郵箱：fsfhzy666@163.com
中國腐蝕與防護(hù)網(wǎng)官方 QQ群：140808414