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中國高超聲速武器關鍵環節已突破!秘訣就是這種超級材料

高超聲速武器被譽為下一場軍事科技競賽的核心項目之一。因為高超聲速武器具有1小時打擊全球任何地區的能力,而且單憑現有反導技術幾乎不可能被攔截,所以它被世界主要大國倍加推崇。中美俄均在極力推進高超聲速武器項目的研究,而目前中美兩國處在這個高邊疆領域的第一梯隊,雙方斗得難解難分。而決出勝負的關鍵要素,或許就看誰能首先研製出適高超聲速飛行的新型耐高溫材料。

而我國在這一領域現在已經獲得了突破性進展。據報道,近來中南大學粉末冶金國家實驗室的黃伯雲院士團隊通過大量研究實驗,終於開發出了一種新型耐高溫材料。這種可以承受3000度高溫燒蝕的陶瓷塗層及其複合材料的出現,對於我國研製高超聲速武器的意義極其重大。

中南大學科研團隊此次研製成功的新型耐高溫陶瓷塗層及複合材料,對高超聲速武器的研製意義重大

一般而言,高超聲速武器在飛行過程中的速度至少超過5倍音速,這相當於每小時飛行6120公里。這一速度遠遠超過了現有或是已有的有人飛行器的最大時速,哪怕是速以「唯快不破」而聞名的彈道導彈,在上升和中段飛行階段也追不上高超聲速武器的極速。理論上來說,只要高超聲速武器的飛行速度再在這個基礎上提升一步,那麼美軍當年提出的「1小時全球打擊」概念就不再是個夢想。

中美都在大力研製高超聲速武器,而新型耐高溫陶瓷塗層及複合材料的出現讓我們離成功更近了一步

但要實現這個跨越要突破的技術瓶頸極多,耐高溫複合材料就是其中至關重要的一項。大家都知道,任何飛行器在進行高速飛行時,其表面都會因為和周圍空氣劇烈摩擦而產生高溫,而且溫度還會隨著飛行速度的提高而急劇上升。人類曾經製造過的飛行速度最快的有人飛行器是美國的SR-71「黑鳥」偵察機,但這種號稱可以實現雙三(即3倍音速飛行和3萬米升限)的黑科技,在如今的高超聲速武器面前幾乎不值一提。前者至多是衝擊鑽石級的軍事科技項目,而要實現後者則相關技術能力必須達到最強王者級別才行。

黑鳥以極速聞名於世,但它所使用的耐高溫材料和高超聲速武器所要求的,那可就是小巫見大巫了

高超聲速武器在飛行過程會產生3000度以上的高溫,一般的耐高溫材料是應付不了的。彈道導彈的彈頭和載人航天器使用的那種耐高溫材料也不適用於高超聲速武器,因為這種材料的質量相對較大,而且成本太高。

太空梭這類高速飛行器表面會鋪上耐熱陶瓷瓦磚,但這種技術並不完全適用於高超聲速武器

而中南大學這回研製出的耐超高溫新型陶瓷塗層及複合材料卻與眾不同,它幾乎可以說是為高超聲速武器的長時間飛行而專門誕生的。這種新型陶瓷塗層是一種多元含硼單相碳化物,其碳化物晶體結構十分穩定。中南大學的科研團隊採用熔滲工藝,將多元陶瓷相引入到多孔炭/炭複合材料中,最終獲得了一種極具潛力的、擁有複合陶瓷塗層改性的炭/炭複合材料。

這種耐超高溫陶瓷兼具了碳化物的耐高溫屬性,同時還擁有硼化物的抗氧化性特點。這兩種屬性的兼容,使得新型陶瓷塗層及複合材料在實際應用中能表現出優異的抗燒蝕和抗熱震特性,而這恰恰是它作為研製高超聲速武器關鍵一環的重要資本。

中南大學科研團隊研製成功新型耐高溫材料兼具多種優良特性,很適合高超聲速武器使用

值得一提的是,今天新型耐高溫材料的研製成功也並非一蹴而就。中南大學粉末冶金國家實驗室的科研團隊早在2002就啟動了研製計劃,在熊翔教授的帶領下,該團隊多年來篩選過數十類材料體系,試驗過數百種成分含量的耐高溫材料。15年過去了,等到中國終於研製出可以耐3000度以上高溫的新型陶瓷塗層及複合材料時,他們團隊基本已經把所有現存的耐超高溫陶瓷和複合材料都給測試了個遍。換句話來說,今天他們的成果,建立在過去15年來海量試錯的基礎之上,最終能夠成功,其實是因為恆心足夠堅韌,把所有錯路都走了一遍而已。

黃院士為中國材料學貢獻良多,C919大飛機上的複合材料就有他的功勞

把所有錯誤選項都勾選了一次,在碰過所有的牆壁後才走出一條活路,這在一般人看來似乎挺low,和高大上的尖端科研項目尤其是軍事科技多少有點不搭調,但這種「笨辦法」恰恰是突破材料學研究瓶頸和尖端軍事科技的唯一途徑。我國在材料學領域長期落後於世界先進水平,並非因為我們的科研人員不天才,也不是因為我們的配套設施不完備,而是我們此前嘗試的次數太少。好材料都是試出來的,整個試錯摸索的過程,就像是學生給自己不斷補充完善的錯題本。只有一開始不斷總結經驗讓錯題本越來越厚,那麼在後期接受大考時面對難題時才能表現的遊刃有餘。

誰也不是隨隨便便就能成功的,這群科研工作者在今天收穫成果之前吃了不計其數的試錯苦頭

從這個角度上來講,我們不僅應該為這種耐高溫的新型陶瓷塗層及複合材料的誕生而高興,更應該為中國在高精尖武器領域有這樣一群堅忍不拔的研發團隊而欣喜。他們沒有被現在社會崇尚物慾的風氣被侵蝕,新型耐高溫材料能在他們的手上被研製出來,恰恰是因為他們就是一群耐得住不良風氣侵蝕的人。中國的國防現代化靠的不是什麼運氣和山寨,如果真有國運這種東西存在,那麼我們國家和民族的運氣也是靠這樣一群埋頭苦幹的人拼出來的

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