近日,被網路上稱為「國防七子」的西工大在航空材料上再獲得重要突破,它們創造出一種新型的可以耐受超高溫的合金,據稱可以在2400℃的溫度環境中保持穩定的性質,並且能夠良好地抗氧化,而六代機因為超高速飛行的特征,航空發動機需要更殘暴的力量,材料需要面對超高溫的考驗。
最近幾年,關於我們戰機的傳聞很多,我們有了殲20,但是我們不滿足於這樣一個優秀的平台,基於殲20我們開發了殲20s,這是一種雙座的驗證版本,可能與大型的無人機、無人僚機配合,形成一個空中的作戰網路;我們搞了殲35,未來可能用於外售和上航母;還有傳言,我們的轟20也取得進展,之前一位空軍的高管在回答香港記者提問時說到,我們造轟20沒啥技術難度。
第六代戰機研發,中國空間站或起到關鍵作用
要研發可耐超高溫的材料,就需要在材料科學的基礎科研上下更多功夫。原來我們只能在地球上進行實驗,而微重力環境中各種金屬材料可能表現出不同的性質。我們的天宮空間站已建成,作為「國家空間實驗室」,擁有進行材料學研究的實驗櫃——「高溫材料科學實驗櫃」和「無容器材料實驗櫃」,可以開展空間材料科學實驗。
西工大早就開始了新一代材料的研制,從2021年開始,我們在天舟三號到五號的貨運飛船中塞了一些鈮金屬材料,在空間站中對材料進行了多種配比的測試,最終確定了最佳的鈮合金的成分。
鈮金屬及其合金對第六代戰機的發展具有重要意義,第六代戰機需要在高溫環境下長時間執行,特別是在超音速飛行和高機動性作戰時,劇烈的空氣摩擦會導致表面高溫,還可能導致周圍的電磁性質發生變化。比方說,在高速飛行時,外殼材料由於高溫變軟了,那麽它的強度可能就不適合載重了。那麽,造出來的飛機就比較雞肋。
而鈮合金在高溫下具有優異的強度和耐腐蝕性,能夠保持良好的結構完整性和效能,是理想的高溫材料。它的密度較低,但強度高,減輕戰機的重量,提高燃油效率和機動性。輕量化的機身還能增加戰機的有效載荷,提高作戰效能。可以用制造戰機的關鍵結構部件,如發動機部件、機身骨架等。其優異的機械效能和耐熱效能使其能夠在高應力、高溫環境下使用,提高戰機的可靠性和壽命。
而鈮合金還具有良好的電磁波吸收效能,可以用於提升戰機的隱身能力,這是六代機必須具備的能力——高度的隱身效能。隱身可以規避敵方的探測,能夠提高戰機在敵方雷達系統中的隱蔽性,增強戰場生存能力。但是鈮金屬比較難加工,需要用到增材制造等手段,能夠實作復雜部件的高精度制造,縮短生產周期,提高制造效率,降低成本。
中國第六代戰機研發方向
六代機還有個特點就是高度的機動性,我們的目標可能是制造一款能達到6倍音速,具有高航程的先進戰機,這對發動機、外形設計都有很大的挑戰。
2015年的時候,航空新聞報道了一款無人驗證機的試飛活動,新聞描述中說這架驗證機 「任務剖面特殊、飛行方式獨特,飛行速度和高度更是遠超試飛中心成立以來所有其他試飛機型」的飛行器。 根據報道透露出的數據,這架驗證機就可以達到大於6倍音速的飛行速度,外形像尖銳,可以在7000公尺以上的空中飛行,因為這個飛行高度,外界認為我們在超然和亞燃組合發動機方面的技術獲得了一定的突破。
新一代的發動機或授權以支持戰鬥機在高超音速(Mach 5-6)下持續飛行,這將大大提高戰鬥機的突防能力和快速反應能力。其外形必然是特殊的具備低雷達反射截面積,減少被敵方雷達探測到的可能性,需要采用無縫連線、特殊塗層和吸波材料的套用。新型吸波材料和隱身塗層,進一步降低戰機的雷達和紅外特征,提高在復雜電磁環境下的生存能力。
考慮到超高音速飛行,第六代戰機將具備無人駕駛能力,能夠在無人模式下執行復雜任務,包括偵察、電子戰和攻擊,擴充套件了戰機的作戰靈活性。戰機的設計或將支持有人駕駛和無人駕駛模式的快速切換,根據任務需求和戰場環境靈活選擇操作模式。與無人僚機協同作戰。用無人僚機執行高風險任務,如電子幹擾、偵察和火力支援,從而保護有人駕駛戰機的安全。
隨著在新戰機的研發中,關鍵技術的不斷突破,我們的p0或許面臨了一點小尷尬,在設計的時候可能部份技術不足,但是在驗證或者後續的制造計劃中,技術不斷進步,使得我們不得不對戰機進行更改。要知道,我們的官方媒體可是早就放出了「next」的圖片,但是幾年過去了,卻一直不見蹤影。要麽就是技術還不夠,要麽就是有了新的研發制造計劃。我個人而言,更傾向於後者,畢竟我們的發動機已經突破。
渦扇發動機雖然和六代機的發動機有所不同,但是一些關鍵的特性卻是比較一致的,就比如上文說到的耐高溫,尤其是1800℃以上的高溫,這關系到發動機的耐用性等指標。由於我們戰機的各種計劃比預料的更早推進,美國的下一代戰機計劃也被迫做了一些計劃上的更改,希望盡可能地降低成本。
據美國【航空周刊】21日的新聞,美國空軍部長肯德爾20日在英國皇家國際航空展上透露,由於面臨著中國空軍的挑戰,美國正在對「下一代空中優勢戰機」計畫進行重新審查,以便將這種昂貴的戰機逐漸變為現實。但即便如此,美國的計劃也最早在2030年前後才能初步實作,如果要實作替代現有的戰機,大約需要到2040年前後。
這麽長的時間,我們肯定也不會閑著。在全球基礎科學沒有大振幅進步的情況下,我們可以利用國內外已有的經驗,去探索去開發適宜的材料,適宜的戰機布局。我們發展雖然晚,卻有後發先至的可能。