據美國關島基地情報部們在獲得的來自中國內地的情報,多次證實,中國新型殲20已經在量產進程中。已經服役在即。
殲20
我們從殲20照片的細致分析,到處可見到基礎工業、裝備制造業水平、材料科學、電子科學等各個方面取得了質變的跡象和結論。殲20采用的氣泡式整體座艙蓋,目前除了美國只有中國實現,其材料是高分子聚碳酸酯材料。機身墨綠色,完全不同于三代機的黃皮機,是采用了復合材料和隱身涂料,其中包括暫時時間上領先于美國的反無源探測“吸波隱形涂料”。
發動機尾噴口(注意白色尾噴口的2001號原型機,而非黑色尾噴口的2001號原型機。備注:也即2001號原型機有兩架,采用了不同的發動機),采用了耐超高溫的羰基陶瓷與金屬整體復合材料。殲20機身比起T50無見任何外露式天線和光電雷達端口,保證隱形性能,這至少是采用了光電雷達在機身環形隱蔽布置,分布數據整體集合成像先進技術的特征,也是電子技術質變的一個特征。
殲20機身極長,機內主承重梁必然采用了高強度、低重量、高難加工、需要N萬噸壓力成型機才能加工成型的鈦合金主梁。殲20氣動設計中巨量的風洞吹風和計算,則依賴于大型超級計算機。由此種種跡象,可以確定,殲20的出現,并不僅僅是成飛公司或是611所或132廠的一個里程碑,而是中國整個基礎工業、裝備制造業、材料科學、電子科學等各個相關領域的一個重大突破。
殲20要想在未來實現超音速巡航性能,除了大推力發動機以外,必須還要使用碳纖維材料為戰機減重,特別是,這在中國缺乏大功率發動機的現實下,具有很大意義。
現代中國碳纖維產業還有四大弱點,第一,最關鍵的承重件T-800級碳纖維還不完善,第二,大型一體化成型還存在問題,第三,自動化工藝如自動鋪絲技術等比較落后,第四,是高性能碳纖維材料還需要進口。
美國國防部曾經強調,只有復合材料,才有足夠的潛力讓戰機獲得20-25%的性能提升。
雖然,中國碳纖維產業還相對落后,但是在中國傳統的重點項目重點支持的政策下,殲20戰機還是擺脫了碳纖維材料制約,哪怕發動機性能稍差,也可憑借更輕更堅韌的機身實現較高巡航速度和高機動性能。
延伸閱讀
中國殲20獲得一國頂尖材料?
最近有新聞報道,美國法院起訴了一名中國公民,稱其走私M60J高性能碳纖維,而該纖維“可用于殲20、殲31等先進戰斗機研制”。姑且不論是否存在指控的事實,報道中對于M60J用途的說法并不準確;這種碳纖維材料相當特殊,真正的用途根本不在飛機上。
目前普遍用于航空航天的碳纖維是聚丙烯腈基碳纖維,最早由近藤昭男在大阪工業技術試驗所研制成功。目前日本東麗公司的碳纖維質量和產量均為世界之首,T300、T700等新聞報道中常見的T字頭碳纖維牌號;以及此次新聞中M60J這樣的M字頭碳纖維,都屬于東麗公司的產品牌號。
由于東麗公司的產品過于具備代表性,因此這些牌號很大程度上成為同類產品的性能和命名標準。其中T字頭碳纖維的特點是高強度,M字頭的特點是高模量;簡單的說,前者非常難以拉斷,而后者非常難以拉變形。
比如T300與M40(同期量產成功于1971年,是世界上第一代高性能碳纖維)實際上由相同的原絲制備而來,拉斷T300的時候,T300纖維會伸長1.2-1.5%甚至更高(東麗公司的T300性能標準隨時間推移而不斷提升);而M40被拉斷的時候,其延長率始終不到T300的一半。
對于碳纖維來說,高模量類型的產品石墨化程度更高,更難以制備。比如東麗公司在1986年就已經研究成功T1000碳纖維,之后近30年的研究重點一直在于質量控制與降低成本;但M70J則是1992年才研制成功。
高模量碳纖維產品的制造成本很高而產能較低,最大的優勢在于極端的高低溫(產生巨大的應力變化)差異下,高模量碳纖維制造出來的部件變形極小,或者不變形;用術語說,它的特性重點在于“尺寸穩定性”。
尤其是M60J碳纖維,實際它已經不只是高模量纖維,而是兼顧了相當程度高強度的性能取向,是強度和模量雙高的產品,因此研制難度更大,成本更加昂貴。因此M60J一類的材料,主要用途都是制造衛星部件,包括拋物面天線、太陽能電池板的大梁、殼體結構,也少量用于高速高性能導彈。
飛機上并不適合采用這類碳纖維——并非說高模量對于飛機性能不重要,而是飛機制造需要的碳纖維數量多,成本控制要求嚴,根本用不起M60J這樣的高級貨——由此得到的成本提升和性能改善根本不成正比。無論是F22、還是殲20,在這一方面都不例外。
責任編輯:王元
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