FRP玻璃鋼復合材料論壇
標題: 殲20戰(zhàn)機與復合材料：采用碳纖維復合材料使戰(zhàn)機實現(xiàn)減重，提升結構性能 [打印本頁]
作者: 廣東博皓公司 時間: 2018-9-27 14:05
標題: 殲20戰(zhàn)機與復合材料：采用碳纖維復合材料使戰(zhàn)機實現(xiàn)減重，提升結構性能
近日，有媒體公開了一組殲20的最新照片，此次公布的照片都是底漆狀態(tài)的殲20并且清晰度都比較高。此次曝光中的殲20戰(zhàn)機，在包括機身、機翼、垂尾、進氣口以及鴨翼部分都擁有明顯顏色不同的復合材料窗口。
有人可能會問，殲-20使用多少比例的復合材料？現(xiàn)代隱身戰(zhàn)機機身大量使用鈦合金等復合材料已經不是秘密。新型復合材料質量輕韌性高，對于提高現(xiàn)代隱身戰(zhàn)機的機動性和其他性能指標至關重要。美國F22機身復合材料使用率達到了26%左右。為了提高機翼性能，其機翼復合材料使用率高達95%左右，大量復合材料使用在提高戰(zhàn)機性能的同時，也致使改型戰(zhàn)機造價長期居高不下。
殲20作為一款性能最為先進五代隱身戰(zhàn)機，大量使用復合材料是毋庸置疑的，但具體使用多大比例沒有具體數(shù)據(jù)。據(jù)有關專家透露，殲20復合材料使用比率達到了20%左右。有人問為什么不使用更高比例的復合材料？其實這是一個復雜的系統(tǒng)工程，關乎復合材料設計、生產、制造等多個環(huán)節(jié)。所以戰(zhàn)機增加復合材料比例不是一件簡單的事。
專家指出，復合材料應用到戰(zhàn)機上，需要綜合考慮復合材料結構性能的可設計性和結構成型與材料成型技術等。大家都說F22是溫室的戰(zhàn)機，對環(huán)境保養(yǎng)等要求非常高，就連機身材料填縫都是白銀制成的。這款戰(zhàn)機除了殺雞儆猴在敘利亞進行了反恐作戰(zhàn)實踐之外，至今也沒有經過大的實戰(zhàn)檢驗。一種復合材料制造使用可能涉及設計、應力分析、材料和工藝、制造、質量控制、后勤保障工程（可靠性、維護性和生存性）和成本估算等，所以這是一個復雜的系統(tǒng)工程。我國在高端復合材料設計制造方面總體上還處于追趕的上升階段。目前我們在復合材料方面與國際先進水平還有不小差距。
所以殲20復合材料使用率能夠達到20%已經是一個很不錯的成就。復合材料使用率成為衡量未來戰(zhàn)機性能的一個重要指標，殲20以及未來戰(zhàn)機不斷加大新材料使用比率將是新趨勢。
殲20使用了哪些復合材料？
從殲20的照片，到處可見到基礎工業(yè)、裝備制造業(yè)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，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。發(fā)動機尾噴口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，這是采用了光電雷達在機身環(huán)形隱蔽布置，分布數(shù)據(jù)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。
高性能碳纖維復合材料
碳纖維復合材料在軍事航空領域到底有多么重要的作用呢？據(jù)悉，將復合材料應用在戰(zhàn)機機身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位，起到了明顯的減重作用，大大提高了抗疲勞、耐腐蝕等性能。數(shù)據(jù)顯示采用復合材料結構的前機身段，可比金屬結構減輕質量31.5%，減少零件61.5%，減少緊固件61.3%；復合材料垂直安定面可減輕質量32.24%。
美國第四代戰(zhàn)斗機F22采用了約24%的碳纖維復合材料，從而使該戰(zhàn)機具有超高音速巡航、超視距作戰(zhàn)、高機動性和隱身等特性。美國防部在“面向21世紀國防需求的材料研究”報告中強調，“到2020年，只有復合材料才有潛力使裝備獲得20-25%的性能提升”。
新型復合材料對軍用航空的有重要意義。據(jù)媒體報道，中復神鷹率先在國內建成了首條基于干噴濕紡工藝的碳纖維生產線，實現(xiàn)了連續(xù)穩(wěn)定運行。其T800碳纖維生產線規(guī)模擴大到百噸級，有進一步擴大生產能力的潛力，屆時將真正實現(xiàn)中國高強度中等模量碳纖維的產業(yè)化生產，實現(xiàn)中國碳纖維行業(yè)的戰(zhàn)略破局。
殲20要達到超音速巡航，除了性能優(yōu)異的大推力發(fā)動機外，使用碳纖維復合材料實現(xiàn)減重，也對性能指標的實現(xiàn)有極大的幫助。空重17噸的殲20戰(zhàn)斗機如果使用30%以上的復合材料，減輕的重量可以增加載油量或載彈量。
殲20的出現(xiàn)，并不僅僅是中國戰(zhàn)機的一個里程碑，更是中國整個基礎工業(yè)、裝備制造業(yè)、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(xiàn)超音速巡航性能，除了大推力發(fā)動機以外，必須還要使用復合材料為戰(zhàn)機減重，這在中國缺乏大功率發(fā)動機的現(xiàn)實下，具有很大意義。（來源：搜狐網(wǎng)）
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