殲-20隱身戰(zhàn)斗機(jī)是我國(guó)研制的第一種大規(guī)模使用鈦合金和復(fù)合材料的戰(zhàn)斗機(jī)。在2017年8月舉行的暑期院士專家系列科普講壇上,中國(guó)科學(xué)院院士曹春曉透露殲-20的鈦合金使用量占結(jié)構(gòu)重量的20%,復(fù)合材料用量達(dá)29%。
鈦合金是一種重要的結(jié)構(gòu)金屬,兼顧鋼才的高強(qiáng)度與鋁才的低密度,并具有耐蝕性好、耐熱性高的突出優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于制造飛機(jī)結(jié)構(gòu)件、起落架、支撐梁、發(fā)動(dòng)機(jī)壓氣機(jī)等需要高強(qiáng)度、輕重量的場(chǎng)合。
對(duì)于戰(zhàn)斗機(jī)來說,提高鈦合金使用量往往就意味著增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度,提高機(jī)身壽命。
以F-15戰(zhàn)斗機(jī)為例,該機(jī)機(jī)身結(jié)構(gòu)重量的26.1%為鈦合金,其中機(jī)翼用鈦601.91千克、平尾用鈦132.44千克、垂尾用鈦65.77千克、機(jī)身用鈦1152.57千克、起落架用鈦43.09千克、發(fā)動(dòng)機(jī)艙用鈦32.65千克、進(jìn)氣道用鈦62.59千克,全機(jī)用鈦2091.06千克。
F-22戰(zhàn)斗機(jī)的鈦合金占比大幅增加到41%,鈦合金在該機(jī)的結(jié)構(gòu)中扮演了重要角色,F(xiàn)-22后機(jī)身鈦合金占比高達(dá)55%,機(jī)身中段30%,具有4個(gè)鍛造鈦合金整體承力框。
F-35鈦合金占比20%,其中鈦合金切削而成的機(jī)翼承力結(jié)構(gòu)隔框尺寸比F-22還要大,達(dá)到了4.1米x2米,是目前世界最大飛機(jī)隔框整體件。
從上述資料可以看出,殲-20的鈦合金使用量已經(jīng)達(dá)到了世界先進(jìn)水平,不僅超過了殲-8的2%、殲-10的4%、殲-11的15%,也超過了鈦合金占比15%的“超級(jí)大黃蜂”。殲-20大幅增加的的鈦合金用量既可以滿足機(jī)身內(nèi)置彈艙的強(qiáng)度要求,也是可使機(jī)身壽命大幅延長(zhǎng),降低總壽命周期成本,這是也我國(guó)戰(zhàn)機(jī)制造工藝的未來發(fā)展方向。(作者署名:阿姆斯壯)
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