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疑似殲20鈦合金大框曝光:尺寸全球第一,已超過F22

在經濟半小時的節目中,出現了疑似為殲20發動機段的後機身鈦合金大框。

從圖像中推測尺寸的話,這應該還不是世界上最大的戰鬥機鈦合金大框——最大尺寸的大框是殲20中機身彈艙段的大框,尺寸超過F22。

按照一半戰鬥機結構設計原則,彈艙這樣的大開口結構,需要盡一切努力去補強結構上的剛度和強度,因此殲20彈艙前後必定各有鈦合金大框。

在飛機的結構設計中,不同的部位遭遇到的情況各不相同,因此沒有一種材料能夠萬能的滿足所有部件需求;最終的結果,只能按照各自的強度、密度、溫度耐受能力,靈活搭配多種材料使用。

比如此前飛機上運用最廣的,是鋁合金;因為鋁最輕,而強度又足以滿足大部分地方的使用需求。

但是鋁也有著很大的的局限性,其一,是鋁能做到的最大強度不夠,比如在起落架這樣要求特別極端的地方,鋁合金不能用。

其二,是鋁耐受高溫的能力不行,因此飛機上的高溫區域結構,都不能用鋁;這也是飛行速度較高的飛機——比如SR71、米格25/31,材料比例和常見飛機完全不同,大量使用鋼或者鈦的原因。

目前流行的碳纖維複合材料,主要取代的就是鋁合金——這其中有個很重要的原因,就是複合材料和鋁一樣,也不能耐高溫。因為碳纖維復材,說穿了就是用碳纖維加強的樹脂塑料;碳纖維雖然不怕高溫,但是樹脂塑料還是怕的。

另外由於碳纖維復材是用一層層的織物固化成型的,因此它天生抗衝擊能力很差,易於層間分裂。所以在有較高的耐受戰損(防炮彈、導彈破片)要求、或者是防鳥撞等抗衝擊要求的情況下,它反而不如鋁合金。

比如波音787用了超過50%的復材做結構——這意味著主材料全面淘汰鋁了,但是依然要保留一些鋁結構件在機翼垂尾等處作為前緣,抵禦鳥撞。

而早期飛機中,僅次於鋁的則是鋼材。

鋼材很重,但是能做到的最大強度也大,也相當能耐熱;因此至今除了極少數超輕型和輕型飛機以外,飛機起落架主體依然是高強度鋼的天下。

而在很多高溫區域——特別是發動機段,隨著鈦合金材料和工藝的不斷改進,能耐受的溫度越來越高,鋼材的應用範圍和比例正在明顯降低。

但是在很多定位比較低,成本控制更重要的機型——比如米格29和後來的FC-1梟龍上;復材和鈦合金的比例依然比較低,主結構還是以鋼/鋁這樣的經典組合為主。

F22中機身彈倉的整體鈦合金大框,五個凹陷區分別對應四個彈倉和機炮

而鈦的優勢,則是它提供比鋁好得多的強度和耐熱能力,而又比鋼材輕得多。其實從鈦本身來說,這個材料在自然界並不罕見,但是這東西的冶煉和加工難度相當高,因此造價上一直下不來,而且要做大型件的難度一直非常高。

目前殲20鈦合金大框的公開亮相,無疑證實了殲20擁有一副輕巧而結實的骨架,這對於飛行性能和壽命是至關重要的保證。

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