歼15重大贡献罕见披露:因为它,3D打印钛金战机成现实

2020-08-01 13:30:19 anet 0

  7月6日,中国海军网转载《中国国防报》文章,披露了我国首型舰载战斗机歼-15设计团队在研发中做出的重大贡献。为了能在歼-15上采用新型轻质材料,以达到抗腐蚀、减重、提高强度等目的,设计团队创造性地实现以3D打印技术加工钛合金材料。这项创新技术不但让价格高达5亿元的加工工具拉伸机没了用处,更“为我国钛合金3D打印技术奠定基础。”这里说的应用范围涵盖军用、民用所有领域。如果单就军用领域而言,已有资料显示,歼-15、歼-20、歼-16、歼-31、运20等多型国产军机都应用了钛合金3D打印技术!

歼15重大贡献罕见披露:因为它,3D打印钛金战机成现实

  截图来自“中国海军网”微信公众号。

  众所周知,军机本来就对所使用的生产材料要求非常高,而且不少指标看起来还是相互矛盾的。比如既要重量足够轻,又得强度足够大;既要加工出来的机身板材够薄,还得韧性高。尤其对于航母舰载机来说,对材料的要求还得“加码”。

  首先是比岸基战机更强调重量控制,不一定要求比岸基战机更轻,但设定的合格标准基本没条件可讲。比如歼-15舰载机,在发动机只有俄制AL-31F可选的前提下,就必须严格按照发动机推力来控制全机重量。不然就有可能从辽宁舰上飞不起来。如果是岸基战机,万一不行还可以多延长起飞滑跑距离。

歼15重大贡献罕见披露:因为它,3D打印钛金战机成现实

  两架歼-15原型机在辽宁舰上进行调度。

  其次是对抗腐蚀性、机身强度等有更高要求。因为舰载机的主要活动环境在海空,机体容易受到高盐分、高潮湿环境的侵蚀;舰载机尤其在航母上阻拦着舰时,因为几乎不能减速,所以可以看做是被阻拦索硬生生拉停的。在此过程中,舰载机机体受到的冲击力有多大可想而知。

  要满足上面这些苛刻的指标要求,钛合金材料就成为歼-15舰载机使用的主要材料之一,因为它强度高、耐蚀性好、耐热性高。对这一在航空领域应用广泛的材料,我国从上世纪50年代就开始自主研究。而且,我国科研人员还充分利用含稀土元素的钕金属,独创出550℃高温钛合金,并应用到航空发动机上。所以钛合金材料本身不算研发难题,应用3D打印技术加工钛合金材料,才是歼-15设计团队做出的创新。

歼15重大贡献罕见披露:因为它,3D打印钛金战机成现实

  歼-15研究设计团队对舰载机折叠机翼结构件进行试验攻关。

  简单来说,就是如何用最经济、最省时、成品率最高的工艺,加工出大型的、整体式钛合金飞机结构件。3D打印技术的优势在于,不需要开模,质量可靠,性能优异,尤为重要的一点是,可以大幅实现零件“减重”,降低能耗。我国对“钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”的研究和应用,经过了20多年的努力。

  从中国海军转载的这篇文章来看,我国钛合金3D打印技术在军用飞机研发领域的应用,就是从歼-15舰载机项目开始的。今年5月的报道显示,我国研究人员已经能用3D打印技术打印投影面积

  超过16平方米

  的零件!要知道,即使是世界上最大的8万吨水压机,锻造的零件尺寸也不能超过4.5平方米。

歼15重大贡献罕见披露:因为它,3D打印钛金战机成现实

  我国以钛合金3D打印技术制造的歼-31战机主承力构件加强框。

  所以将钛合金3D打印技术用在国产军机的研发和生产领域,意味着我国已能快速、低成本地批量生产大型钛合金主承力结构件。从近年来的信息也可以看到,歼-31隐身验证飞机、歼-20隐身战斗机等国产新型战机,都通过应用这一技术,实现了机体重量的减轻,而且也不会因此降低机身结构强度,从而影响战机寿命。这对于发动机推力普遍存在不太够用现实的国产战机而言,显得尤为重要。

歼15重大贡献罕见披露:因为它,3D打印钛金战机成现实

  歼-20战机验证飞机。图片来源见水印。

  此次官方披露的信息表明,歼-15舰载机虽然仍属于第三代战机,但却应用了紧跟世界战机发展潮流的新工艺、新材料,也验证了国产军机研发的一些新技术。由于国产隐身舰载战机还处于方案确定之前的状态,所以无论是歼-15,还是前段时间公开的歼-15双座电子战舰载机,都会在未来相当一段时间内仍是海军的主力航母舰载机。


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