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“為減輕飛機(jī)每一克重量而奮斗”,是全世界飛機(jī)設(shè)計(jì)師的格言。飛機(jī)在每一個(gè)設(shè)計(jì)階段,都需要對全機(jī)進(jìn)行嚴(yán)格的重量檢查,飛機(jī)超重更費(fèi)燃料,會(huì)縮短航程,降低爬升能力和機(jī)動(dòng)性,還會(huì)增加起飛和著陸距離。
戰(zhàn)斗機(jī)的減重比民用機(jī)更嚴(yán)格,俄羅斯在研制蘇27時(shí),就將減重和獎(jiǎng)金直接掛鉤,據(jù)傳減重一克獎(jiǎng)勵(lì)10萬。早在2012年時(shí),網(wǎng)上就有高人放出消息:殲31戰(zhàn)斗機(jī)減重卓有成效,獎(jiǎng)金發(fā)得讓人眼紅。“卓有成效”這個(gè)詞,表明估計(jì)少說也減重了數(shù)百公斤,有網(wǎng)友算了筆賬,戰(zhàn)機(jī)的價(jià)格若以克論,那么2克就相當(dāng)于一克黃金。
看過電影《珍珠港》的不知道還記不記得其中一個(gè)鏡頭,為了飛讓B-29轟炸機(jī)能更容易在航母上起飛,不但拆除了該機(jī)的機(jī)槍等一切不必要的零部件,飛行員起飛前還要先撒泡尿,一泡尿能有多重,但能減一分也是好的。
我國在戰(zhàn)斗機(jī)的研制中,就特別重視減重,為了減重我軍工一直在努力奮斗,長期以來因發(fā)動(dòng)機(jī)不給力,基礎(chǔ)材料又落后于國外先進(jìn)水平,我軍戰(zhàn)機(jī)就特別重視減重。
我軍殲7E戰(zhàn)斗機(jī)據(jù)說成功減重了40公斤,這40公斤有什么用?它能讓殲7E的轉(zhuǎn)彎角速度提高將近1度,爬升速度提升超過3米/秒,能多裝幾十發(fā)航炮炮彈。
在殲10的研制之初,總師宋文驄就制定了嚴(yán)密的重量控制體系,在國內(nèi)飛機(jī)研制上首創(chuàng)了重量承包責(zé)任制,每個(gè)零部件的重量都嚴(yán)格控制,最終使殲10的實(shí)際重量比原設(shè)計(jì)目標(biāo)重量減輕了26公斤,創(chuàng)造了重量控制的最優(yōu)紀(jì)錄。
2017年9月11日,央視新聞?lì)l道專門花了11分鐘報(bào)道了沈飛殲11B的生產(chǎn)情況,重點(diǎn)介紹了該機(jī)采用的新材料和3D打印新工藝。它不但表明傳聞中殲11B復(fù)產(chǎn)的消息靠譜,且該機(jī)還進(jìn)一步進(jìn)行了優(yōu)化。
作為殲11的第二個(gè)大改型號,殲11B不僅換裝了國產(chǎn)航電、機(jī)載雷達(dá)、玻璃化座艙和太行發(fā)動(dòng)機(jī),該機(jī)還大量采用了輕質(zhì)航空復(fù)合材料,獲得了成噸級的減重。
節(jié)目中提到一種樹脂復(fù)材,將它放到液壓罐中經(jīng)過高溫高壓,發(fā)生交聯(lián)化學(xué)反應(yīng)后,就會(huì)形成高分子固化,從而變成一個(gè)非常硬質(zhì)的板材狀態(tài),其重量只有鋁合金的0.6,但強(qiáng)度和剛度比鋁合金還高,大量用于戰(zhàn)機(jī)后有比較好的減重效果。
而3D打印技術(shù)的應(yīng)用更助力國產(chǎn)戰(zhàn)鷹飛的更高更遠(yuǎn),節(jié)目中介紹了一種多通道接頭的制造,由于結(jié)構(gòu)復(fù)雜,之前是不能設(shè)計(jì)成這樣的,現(xiàn)在有了增材技術(shù),就可以實(shí)現(xiàn)了。之前要用好幾個(gè)管道實(shí)現(xiàn)的功能,通過3D打印一個(gè)只用一個(gè)輕便的多管道件就做到了,不但重量大減,體積更小巧,且是整體制造,更結(jié)實(shí)牢固。
類似新材料、新工藝在中國戰(zhàn)斗機(jī)的制造中,已經(jīng)開始大量應(yīng)用,作為新質(zhì)戰(zhàn)斗力的殲10C、殲16和殲20,它們身上應(yīng)用的復(fù)合材料的比例更大。之前就有報(bào)道稱,殲31、殲20都大量采用了3D增材技術(shù),它們的主梁都采用了鈦合金一體成型技術(shù),大大減輕了重量的同時(shí),讓戰(zhàn)機(jī)結(jié)構(gòu)更加牢固,飛大過載的時(shí)候更安全。
3D打印技術(shù)的到來,不僅讓戰(zhàn)機(jī)結(jié)構(gòu)件更加輕質(zhì)和牢固,同時(shí)還大大減少了浪費(fèi),制造成本進(jìn)一步降低。2017年6月份,在央視的《開講啦》節(jié)目中,殲15總設(shè)計(jì)師孫聰院士講到:過去一個(gè)鈦合金航空異型件,100公斤的材料,摳到最后,只有5公斤是有用的,95公斤都是鐵屑扔掉了,而采用3D打印技術(shù),可能只要6公斤,稍微一切削就可以使用了。
早在2013年1月18日,國務(wù)院就向中航工業(yè)“飛機(jī)鈦合金大型復(fù)雜整體構(gòu)件激光成形技術(shù)”頒發(fā)了國家技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。那時(shí)候,我國已具備使用激光增材一次成型超過12㎡復(fù)雜鈦合金結(jié)構(gòu)件的技術(shù)能力,如今幾年過去了應(yīng)該更厲害了。生命不息,奮斗不止,為了讓中國戰(zhàn)鷹更敏捷,中國軍工一直在努力!
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