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歼20座舱盖科幻炫丽 加工技术仅中美两家掌握

歼20作为中国目前最先进的战斗机,在珠海航展上的出现掀起了一股“歼20热”,一时间,歼20已经成了最近的网红,而珠海航展亮相时,有很多精彩瞬间也逐渐出现在网上,网友拍摄的歼20美图中,展示了歼20不少细节。(鸣谢 鼎盛军事 86tiger)

有网友发现刚刚进入中国空军服役的歼-20初期量产型,与早期的歼-20验证机和原型机有一些明显的区别。尤其是座舱盖,早期歼-20原型机的座舱盖与美国F-22战斗机高度相仿,是整体式无框座舱盖,充满着梦幻般的美感。而量产型歼-20的座舱盖则加装了一道加强筋,看上去像是采用了传统三代机普遍使用的两片式座舱盖。

很多人失望的认为,这是中国航空玻璃工业技术落后,歼-20原型机的一体成型整体式“玻璃”座舱盖存在技术原因,导致未能安装到量产型飞机上。这种说法并不是事实,其实歼-20座舱盖的变化,恰恰反映了中国战机舱盖技术和航空玻璃制造技术的进步。座舱盖使用加强筋,是一种技术上的选择,并不是技术退步的标志。

我们先说说现代化战斗机座舱盖技术。一般来说,第四代战斗机的座舱盖应该具有高透光性,透光率要大于90%。同时还要具有良好的阻光性,即座舱盖材料在允许可见光进入的同时,还要防止红外线和紫外线的进入。由于第四代战斗机具有超音速巡航能力,所以座舱盖还要有高强度,例如美国F-22战斗机的座舱盖可以承受1.8公斤异物(飞鸟)以650公里/小时速度的撞击。

在1992~2008年,我国军用飞机因鸟撞造成20起严重飞行事故和210起飞行问题,导致18架飞机坠毁,12名飞行员牺牲,所以中国高度重视战机鸟撞问题,规定第四代战机在以海平面最大巡航速度速度(通常为900公里/小时)飞行时,被1.8公斤质量的鸟撞,复合材料表面应不出现大于2.5毫米的凹坑,金属材料要求1400公里时速鸟撞不被击穿,这对于全机金属/复合材料和舱盖材料强度的要求相当高。

除了上面这些特点,先进座舱盖还要耐磨,重量轻,并有一定的经济寿命,例如美国F22战机的座舱盖透明体造价高达40万美元一个,加上框架组件的总价突破了100万美元,而且座舱盖并非全寿命部件,每隔一到两年时间就要更换,这是一般国家承受不起的。

早期歼-20战机的座舱盖,与美国F-22战机的座舱盖技术相同,都是一种多层复合材料的整体式无框座舱盖。这种舱盖的材料为丙烯酸酯和聚碳酸酯复合结构,丙烯酸酯材料具有良好的透明性,透光率达到90%,接近高级光学玻璃的性能。丙烯酸酯材料的重量比较轻,密度仅为老式座舱盖无机玻璃的50%,所以可以加工的很薄。但这种材料的耐冲击性和耐温性较差。

而聚碳酸酯材料具有高透光率、高折射率、高冲击强度、高变形温度,稳定性好,易加工成型等优点,但长期暴露于紫外线中会发黄,而且耐磨性差。一体成型座舱盖是综合了两种材料的优点,将多层丙烯酸酯和聚碳酸酯材料层合后压叠成型。早期使用传统的复合材料压力成型法,因此做一个F22那样的座舱盖,一层一层压,全套工艺耗时一个半月,成本相当高昂。

最先进的做法是一次注射成型,尽管注射成型法是一种普通的有机玻璃制品传统工艺,但丙烯酸酯和聚碳酸酯是不同材料,还能做到注射成型而各层不乱,这就考验技术了,这是中国和美国都密不外传的手艺,目前俄罗斯都没有这种注射技术。

歼-10是第一个采用水泡式座舱盖的国产战机,使中国的航空舱盖技术一举跨入世界先进行列。我国研制生产的\"枭龙\"战斗机座舱盖就是注射成型法的舱盖,是“吹”出来的水泡式座舱盖,国内外众多媒体都对\"枭龙\"战机座舱盖的先进程度给予了高度评价。歼-20的后期原型机和量产型改为带有加强筋的整体式座舱盖,主要是弹射技术路线的选择问题,与座舱是否先进无关。

歼-20战机原型机和美国F-22战机都采用抛盖弹射。战斗机飞行员在拉动弹射手柄的时候,同时启动一个联动机构,该联动机构促使座舱盖先解锁,接着抛掉座舱盖,之后座椅弹射机构才开始工作。这种抛盖式弹射救生的方式在很多第三代战机上也有采用,例如美国F-16战机也是抛盖式的整体座舱盖。

国产歼-20座舱盖先后应用两种不同的技术路线,一个是抛盖弹射领域美国率先采用的先进工艺,一个是穿盖弹射领域美国率先采用的先进工艺。歼-20舱盖的改动,说明继美国之后,中国也掌握了这两项生产工艺。这两种技术在具体使用上各有优缺点,只不过穿盖弹射的歼-20座舱,在外人眼里看上去“土气”些罢了,但这“土气”的舱盖目前只有中国和美国能生产出来,没有之一。

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