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歼-11B战斗机复合材料零件制造过程曝光,顺应战斗机发展趋势

更新于:2020-12-11   来源:蒋蒋的兵工厂   点击:473次

近日,央视7套国防科工播出了《揭秘“空中利剑”歼-11B》,其中曝光了歼-11B战斗机使用的复合材料,让我们对于这种战斗机用的先进材料有了更进一步的了解。

歼-11B战斗机是中国沈飞公司在引进前苏联/俄罗斯的苏-27SK后进行国产化,换装了国产综合火控系统、全玻璃化座舱、四余度数字式电传操纵系统、太行涡扇发动机等部件的重型战斗机,在研制过程中克服了新型复合材料材料研制、整体式风挡光学畸变、弹射式发射架故障、衍射平显、太行发动机等问题,才真正成为我军三代机主力。

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歼-11B整架飞机共需413项材料,而国内当时有137项材料在国内是完全的空白,占材料总需求的27%,这使601将目光投向了碳纤维复合材料。碳纤维复合材料是指以树脂为基体,以碳纤维为增强材料的一种复合材料,比强度是铝合金的6倍、钛合金的5倍;比刚度是铝、钛的3.6倍,结构重量小、强度大、抗疲劳、耐腐蚀、便于设计、可做大尺寸零件,可使飞机重量比常规减轻20%一30%。

早在“六五”期间,沈阳飞机设计所、航空材料研究院和沈阳飞机厂共同研制歼击机复合材料垂尾壁板,比原铝合金结构轻21kg,减重30%,材料研制从1997年开始,进行了10年左右的时间,自行设计制造了排布机,完成了热压罐技术改造,按照复合材料接工要求进行了环境改造。2003年,沈飞研究所副总设计师章怡宁主持完成了准全尺寸翼身组合体地面强度验证,使复合材料在飞机上的用量储备达到25%,减重效率达到25%。2006年,章怡宁主持完成了歼-11B战斗机材料研制与应用工程,实现了自主保障,建立了材料体系。其中复合材料和钛合金用量分别达到9%和15%,飞机的机翼、垂直尾翼、水平尾翼等四个主要部件全部换用了复合材料,使用量高达555公斤,占飞机总重量的9%,减重效率达到17%,创造了我国航空材料领域的多个第一。

2005年,T300碳纤维的全球供货危机爆发,章怡宁带领一航沈飞、625所、621所、623所,拓展碳纤维公司、北航、中科院化学所以及复旦大学等九个单位在没有一分钱经费投入的条件下从2005年攻关到了2007年,提高了国产碳纤维致密度、改进耐湿热性能、模量控制,首次建立碳纤维36项技术指标评价体系,提出关键性能底线指标。最终2008年8月,国产碳纤维复合材料全尺寸部件通过静力试验考核,12月,通过了装机评审,转入装机应用阶段。

本次视频中就出现了加工复合材料的画面,包括生产碳纤维、碳纤维编织、高温固化等画面。歼-11B 采用了10%的复合材料,使用在机翼蒙皮、垂尾、平尾等位置。该材料加工前是软质预浸料外形,有黏性的树脂和排列紧密的碳纤维,通过手工将其层层铺叠粘接处理成型,然后使用热压罐中加高温、高压,让树脂发生交联化学反应,最终形成大分子量的固化后的零件,重量只有铝合金的0.6左右,但是强度和钢度都比铝合金高。歼-11B的机体重量因此减轻了700千克。但是因为复合材料工艺不过关,长期存在可靠性问题,歼11b的进气道复合材料强度长期不足,只能打上钛合金加强条,困扰了歼-11战斗机很长时间。

现在,沈飞借鉴军机大型复合材料机翼、机身整体壁板工艺技术,已经在C919大型客机垂尾和后机身桶段使用了复合材料制造大型大曲率超长细比纵横加筋整体壁板,建立了大型加筋壁板精准制造工艺体系。而2.0版FC31战斗机身上大面积使用了复合材料,据说比例已经达到了25%。希望我国的复合材料应用能够更快更好,大大提高我国战斗机的作战能力!


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