材料是工業(yè)的基石，每一次科技的進(jìn)步都與材料技術(shù)的進(jìn)步聯(lián)系在一起。同樣，在航空領(lǐng)域里材料技術(shù)也與航空技術(shù)的發(fā)展密切相關(guān)。本文就簡(jiǎn)單探討一下新材料技術(shù)在現(xiàn)役戰(zhàn)機(jī)上的應(yīng)用。

    1、雷達(dá)

    首先從戰(zhàn)機(jī)的雷達(dá)說起吧。雷達(dá)就是戰(zhàn)機(jī)的眼睛和耳朵，在現(xiàn)代戰(zhàn)爭(zhēng)中發(fā)揮著重要作用。更先進(jìn)的雷達(dá)往往意味著更早地發(fā)現(xiàn)敵機(jī)，掌握戰(zhàn)斗的主動(dòng)權(quán)。現(xiàn)役戰(zhàn)機(jī)普遍用電掃描的有源相控陣?yán)走_(dá)取代了曾經(jīng)的機(jī)械掃描雷達(dá)，以獲得更好的探測(cè)距離，更強(qiáng)的抗干擾能力，更高的掃描頻率。而在相控陣?yán)走_(dá)中，最核心的部分就是數(shù)以千計(jì)的電磁波發(fā)射/接受模塊，即T/R模塊。而T/R模塊中，重要的功率放大器就是采用GaAs材料制成，保證了產(chǎn)生的電磁波能夠達(dá)到足夠的功率。另外，由于每個(gè)T/R模塊都是獨(dú)立的，良好的模塊封裝材料也是必不可少的，AlSiC材料就是優(yōu)良的封裝材料。AlSiC材料由鋁、硅和碳按照一定比例合成，具有低熱脹、高導(dǎo)熱及密度小等優(yōu)點(diǎn)，使得T/R模塊在工作時(shí)產(chǎn)生的熱量能及時(shí)轉(zhuǎn)移，保證了T/R模塊能夠正常工作。另外，雷達(dá)罩的材料也是很重要的，要具有良好的透波性和足夠的強(qiáng)度，畢竟現(xiàn)代戰(zhàn)機(jī)都有超音速飛行能力，在超音速狀態(tài)機(jī)頭位置要承擔(dān)巨大的壓力。雷達(dá)罩常用玻璃纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂制成，使得雷達(dá)波可以輕易透過，也有足夠的強(qiáng)度。

    2、座艙

    座艙是戰(zhàn)機(jī)的控制中樞。以前的飛行員要面對(duì)大量的儀表盤來掌握飛機(jī)的狀態(tài)，但現(xiàn)代戰(zhàn)機(jī)要更加復(fù)雜，以前的機(jī)械儀表已經(jīng)不能滿足作戰(zhàn)的需要。現(xiàn)代戰(zhàn)機(jī)采用數(shù)個(gè)大屏幕的液晶顯示屏來即時(shí)反映戰(zhàn)機(jī)狀態(tài)，飛行員可以通過屏幕周圍的按鍵來進(jìn)行相關(guān)操作，也有部分飛機(jī)的液晶顯示屏是觸摸屏，進(jìn)一步簡(jiǎn)化了飛行員的操作。如F-16戰(zhàn)機(jī)的早期版本座艙內(nèi)還有相當(dāng)數(shù)量的指針式儀表，但到了F-16E時(shí)，三塊液晶顯示器取的葉片。單晶葉片實(shí)際上是利用晶體物理性質(zhì)的各向異性。平日里我們見到的金屬都不是純粹的金屬晶體，而是由一個(gè)個(gè)微小的晶體無規(guī)則的粘連在一起，這使得金屬在各個(gè)方向上的物理性質(zhì)沒有大的差異。而單晶葉片則是一個(gè)完整的金屬晶體，只要使晶體承受拉力最強(qiáng)的方向與葉片需要承受拉力的方向一致，單晶葉片的承受拉力的性能就會(huì)相當(dāng)不錯(cuò)。另外，提高渦輪口進(jìn)氣溫度是提高渦扇發(fā)動(dòng)機(jī)推力的有效途徑，然而這并不容易做到，如F119發(fā)動(dòng)機(jī)的渦輪口進(jìn)氣溫度達(dá)到1700多攝氏度，在這個(gè)溫度下常規(guī)金屬已經(jīng)無法保持固態(tài)了，因此F119使用的是第三代高溫單晶合金。另外通過在葉片上采用擴(kuò)散滲透法在葉片上“鍍”上一層鋁、硅涂層能有效提高葉片的耐燒蝕能力。

    3、機(jī)體外表

    再看機(jī)體外表。在先進(jìn)戰(zhàn)機(jī)上復(fù)合材料大量使用，取代了很多金屬部件，如機(jī)體蒙皮。以前的蒙皮普遍使用鋁合金，而米格-25和米格-31更是使用鋼制蒙皮來對(duì)抗3馬赫的速度下機(jī)體表面的高溫。而F-22則采用了高強(qiáng)度、耐高溫的BMI樹脂基復(fù)合材料作為全身蒙皮。在尾撐、垂尾、起落架艙等部分也有復(fù)合材料的身影。另外，作為五代機(jī)的性能指標(biāo)之一的隱身性能與機(jī)體表面的涂層性能息息相關(guān)。從F-117“夜鷹”到B-2“幽靈”再到F-22“猛禽”，隱身性能越來越強(qiáng)，但戰(zhàn)機(jī)的氣動(dòng)外形向隱身性能的妥協(xié)卻逐漸減少：夜鷹的外形完全是為了隱身，為此拋棄了機(jī)動(dòng)性能，根本無法對(duì)空作戰(zhàn)；幽靈扁平的蝙蝠造型也是向隱身性能妥協(xié)，放棄了利用垂尾進(jìn)行快速水平轉(zhuǎn)向的能力和載彈量；而F-22則是保留了強(qiáng)大的機(jī)動(dòng)性，甚至還采用了隱身性能很不好的附面層隔板進(jìn)氣道。這種變化正是不斷進(jìn)步的隱身涂料技術(shù)帶來的。可見在隱身涂料發(fā)展到較高水平時(shí)，戰(zhàn)機(jī)的外形即使更加“隨心所欲”也不會(huì)破壞隱身效果，那時(shí)，隱身性和機(jī)動(dòng)性就可以達(dá)到更高水平。

    4、結(jié)語

    隨著材料技術(shù)的進(jìn)步，戰(zhàn)機(jī)的性能會(huì)達(dá)到更高水平，如耐高溫材料能顯著提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能，耐高溫蒙皮能使戰(zhàn)機(jī)進(jìn)行高超音速飛行成為可能，先進(jìn)隱身涂料能使戰(zhàn)機(jī)更加難被發(fā)現(xiàn)，先進(jìn)復(fù)合材料能減輕戰(zhàn)機(jī)重量，使戰(zhàn)機(jī)獲得更大的載彈量等。

更多關(guān)于材料方面、材料腐蝕控制、材料科普等等方面的國(guó)內(nèi)外最新動(dòng)態(tài)，我們網(wǎng)站會(huì)不斷更新。希望大家一直關(guān)注中國(guó)腐蝕與防護(hù)網(wǎng)http://www.ecorr.org 

責(zé)任編輯：王元

《中國(guó)腐蝕與防護(hù)網(wǎng)電子期刊》征訂啟事
投稿聯(lián)系：編輯部
電話：010-62313558-806
郵箱：ecorr_org@163.com
中國(guó)腐蝕與防護(hù)網(wǎng)官方 QQ群：140808414