揭秘：蘇-57為什麼要用硅酸鹽玻璃來製造風擋和座艙蓋

用於製造戰鬥機座艙蓋和風擋的透明材料目前已經歷了四代的發展。

早期螺旋槳戰鬥機使用的是無機玻璃。由於這種材料脆而易碎，工藝性能較差，很難製成複雜曲面，所以只能用眾多隔框來吧小塊玻璃拼接成風擋和座艙蓋。

第二代是丙烯酸酯類透明材料，也就是我們俗稱的亞克力。與傳統無機玻璃相比，丙烯酸酯類有機玻璃的密度僅為後者的一半，具有重量輕、機械強度高、透光率高的特點。

但隨著戰鬥機進入超音速時代，丙烯酸酯類有機玻璃的缺點也就暴露出來了。丙烯酸酯類有機玻璃的熱變形溫度為104攝氏度，比玻璃的1000度熔點要低很多。當第二代噴氣式戰鬥機開始突破2馬赫時，座艙蓋和風擋表面的氣動加熱溫度高達110度，超過丙烯酸酯類有機玻璃的熔點，顯然不能保證飛行安全。

於是誕生了第三代的聚碳酸酯類透明材料，熱變形溫度提高到130攝氏度，韌性也大幅提高，但是存在表面不耐磨損不耐有機溶劑的缺點。於是美國採用三明治製造工藝來結合丙烯酸酯和聚碳酸酯的優點，也就是兩層薄薄的丙烯酸酯材料之間加一層聚碳酸酯材料，形成多層複合結構，既具有前者耐磨的優點，又具有後者耐熱耐衝擊的優點。

而蘇聯則繼續該進丙烯酸酯類透明材料，研製出獨家的聚氟代丙烯酸酯有機玻璃，耐溫直接提高到180攝氏度，同時保留了丙烯酸酯類的優點，所以無需採用三明治結構，大幅簡化了製造工藝。

但是不管美國的「三明治」還是蘇聯的聚氟代丙烯酸酯，兩者仍存在很多有機玻璃的固有缺陷，如易被劃傷、易被有機溶劑腐蝕、熱膨脹係數大，在溫度急劇變化時三明治結構易出現分層。這些缺點大大增加了戰鬥機風擋和座艙蓋的維護負擔，表面出現細微劃痕時必須打磨處理，出現0.4毫米以上的深度劃痕時必須更換，否者容易出現座艙蓋在飛行中爆破的事故。

有機玻璃的這些缺點恰恰都是無機玻璃的優點。

俄羅斯目前就研製出第四代座艙蓋和風擋透明材料——特種硅酸鹽玻璃，首先應用在了蘇-57隱身戰鬥機上。這種玻璃是俄羅斯應用玻璃研究院(NITS)專門研製的戰鬥機用透明材料，蘇-57的風擋和座艙蓋就採用了以這種玻璃為主的複合多層結構透明材料。由於無機玻璃存在脆性高和韌性差的缺點，所以蘇-57並未採用整體座艙蓋設計，而是用一個大型風擋隔框來提高風擋玻璃的抗鳥擊性能。據俄羅斯媒體透露，蘇-57的硅酸鹽玻璃風擋可承受900公里/小時2千克的鳥類的撞擊，性能比美國的有機玻璃三明治結構大幅提高(F-16的整體座艙蓋只能抵禦1.8千克的鳥類648.2千米/時速度的撞擊)。

由於無機玻璃的熱變形溫度比有機玻璃大幅提高，所以也不會限制T-50的最大飛行速度。如F-16在低空的最大速度被限制在900節(1670千米/時)，超過這個速度，空氣摩擦加熱會導致聚碳酸酯座艙蓋變軟，最終破裂。

繼蘇-57首先裝備新型透明材料後，俄羅斯的蘇-35、米格-35、米格-31、雅克-130等主力戰機在未來也將使用該材料。

從無機玻璃到有機玻璃再到無機玻璃，戰鬥機透明材料就這樣走過一個輪迴。

作者：阿姆斯壯

喜歡這篇文章嗎？立刻分享出去讓更多人知道吧！