國產航母的螺旋槳用的什麼材料？不用說不鏽鋼，鈦合金都不行

撰文：利刃Dark

航空母艦"遼寧"號對於中國海軍的意義非同一般，這是我國第一艘航母，更是中國海軍的頂樑柱和旗艦。我們時常通過各種途徑領略到"遼寧"艦的威武身姿，其飛行甲板上的國產殲-15艦載戰鬥機、國產直-8型艦載直升機，艦島上的國產346型相控陣雷達、382型三坐標搜索雷達、364型火控雷達、726型電子戰系統等設備更容易映入我們的眼帘，而艦尾吃水線以下的驅動螺旋槳則是我們常常忽視的裝備，別看它深埋在水裡，但極端重要，沒有它航母自然無法航行。雖然看上去簡單，但卻富含了極高的科技含量。

想要造出一個好的大型作戰艦艇用的螺旋槳，首先應該充分掌握流體力學、工程學和材料學等關鍵領域技術學科，而且螺旋槳是經常泡在水裡的設備，因此在材料上更要考慮抗海水腐蝕。

中國海軍軍艦在20世紀70年代之前，螺旋槳材料基本為黃銅鋅錫合金，其優點是強度正好，方便切割成型，經常用來製作多葉曲面螺旋槳。不過隨著作戰艦艇的排水量愈發的大，航速也隨之提升的情況下，這種材料的螺旋槳就逐漸暴露出很多無法忽視的缺點，比如艦艇排水量大，勢必就要加大螺旋槳尺寸，這就對螺旋槳整體強度提出了更高要求，為了提升強度，黃銅鋅錫合金螺旋槳不得不做加厚處理，但這又會增加其重量，進而連累戰艦性能。而且艦艇航速提升也帶來另外一個難題，那就是螺旋槳高速旋轉會催生大量氣泡，這些不起眼的氣泡破裂時會產生衝擊壓強，累積起來的大量氣泡破裂時共同會對螺旋槳造成損害，比如槳面會有很多斑痕，這就是空泡效應。黃銅鋅錫合金恰恰難以抵禦空泡效應的侵襲。

不鏽鋼，是一種耐蒸汽等弱腐蝕介質、無法生鏽且強度高的材料，有人疑問這種材料可以做螺旋槳嗎？雖然這種材料強度高，而硬度也幾乎一樣高，螺旋槳需要出現允許範圍內的形變，這樣更具韌性反而不容易折斷。而硬度過高則會增加高速旋轉拍打海水螺旋槳斷裂的可能，即應力過於集中。最主要的是，不鏽鋼難以在常溫下切割。

為了解決飛機在3馬赫飛行時機體難以抵禦摩擦高溫的問題，美國在研製A-12（後被改裝為SR-71"黑鳥"偵察機）飛機時，特地為該機採用了耐高溫、強度高的鈦合金。說到這裡也會有人發問，用鈦合金當作螺旋槳材料是否行得通，其實這也是不可取的，不但是目前的鈦合金焊接工藝較為落後，而且其加工成本非常高，不適於製造螺旋槳。

鎳鋁青銅合金

中國則選擇了權衡方案，那就是為海軍艦船配備由鎳鋁青銅合金製造的螺旋槳，這種材料優點頗多，比如其質量為等體積黃銅合金的九成，然而卻具備了十分強悍的抗空泡效應能力，是後者的3倍，強度也比後者高2倍。同時鎳鋁青銅合金非常容易加工成型，適合批量生產。而且鎳鋁青銅合金具有殺傷微生物的特性，因此長期浸泡在海水中不必過分擔心被微生物腐蝕。

需要我們了解的是，全球能製造航母規格的大型鎳鋁青銅合金製造螺旋槳的國家，只有中美等國才能製造。國產7軸5聯動的大型數控機床目前已經能打造出堪比美國海軍核動力航母使用的螺旋槳。

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