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F-22座艙蓋怎麽會發光?黃金玻璃是啥來頭?最終神話被中國打破!

2024-06-29辟謠

聲明:本文內容均參照權威資料結合個人觀點進行撰寫,文末已標註文獻來源及截圖,請知悉。

大家知道對於 戰鬥機的飛行員來說,最重要的一個部份是哪裏嗎? 是發動機,還是操作方向桿?

實際上都不是,而是 座艙蓋

「座艙蓋」可能有的朋友不太了解這個名詞,實際上它就是我們在現代戰鬥飛機身上幾乎都可以見得到, 飛行員上方的那個玻璃蓋子。

座艙蓋籠罩在飛行員上方,具備耐高溫、抗沖擊、強度大等特性,為其提供了一個安全可靠的環境,同時也需要良好的視野保障其正常工作。

所以別看座艙蓋只是塊弧形「玻璃」,但它所涵蓋的技術可不一般,甚至 造價超過了大部份的戰機零部件。

小玻璃,大奧妙

大家看一些戰爭電影時可能會註意到, 早期戰鬥機采用的是敞篷式駕駛艙 ,飛行員暴露在外,皮大衣、防風眼鏡再加一條圍巾,便是他們的標配。

隨著飛機制造技術的不斷升級, 飛行高度越來越高、速度越來越快,很多惡劣天氣也可以正常飛行 。但駕駛者又不是鐵骨銅身做的,便無法再像以往那樣暴露在空氣中。

於是研究者便在駕駛座倉周圍加上玻璃,使其呈現 封閉的保暖、防風功能 ,但是那時技術落後,只是簡單的使用 鋼條和平面玻璃的組合 達到這一效果。

而後為了應對戰爭需求,座艙蓋玻璃一方面相應的衍生出來了 防彈防飛鳥撞擊 的要求;另一方面又要求 頂部玻璃易被擊碎 ,以便飛行員可以在緊急情況下依靠彈射座椅撞碎艙蓋逃生,所以制造者對四周與艙蓋頂分別采用了不同的材料。

後現代戰爭武器的進一步升級,對於戰機座艙蓋的研究也進一步提升, 氣泡式座艙蓋 的出現不僅僅使 機艙實作一體化 ,拋棄了周圍鋼條的附加重量,更是做到了 良好的濾光性 ,保障了飛行員的視野。

但這看似簡單的一個「小泡泡」,卻是花費了工程師的大力氣!

因為機艙蓋的效能需求,研究者摒棄了此前使用玻璃,即 石英高溫下融化得到的無機玻璃 ,而是采用石油提取得到的各種化合物組成的有機玻璃。

並且想要一次性吹出這個「泡泡」,需要兼顧多種材料的 溫度、層次分布、應力參數 等等條件,光是這些技術就難倒了一眾國家。

只有形狀是不夠的,機艙蓋最主要的功能是保障飛行員的安全, 不同地方厚度不同 才能實作安全和逃生功能,以及輔助現代戰機實作各種功能。

其中像聚碳酸酯和丙烯酸酯這樣的透明度較高的高分子材料成為了制造座艙蓋的主要材料。

而隨著二十一世紀戰機 飛行速度進入超音速,氣流與艙蓋摩擦產生的高溫 使得丙烯酸酯這類熱變形溫度僅為104℃的材料不得不結束了舞台。

之後的戰機改為使用更為耐高溫的 聚碳酸酯 ,可是其加工難度大、加工程式復雜,並且容易 被汽油或是乙醇溶解 ,這也讓後期保養成為一大難題。

這些都使得研究者們不得不對機艙蓋繼續升級換代,尋找更優的解決方案。

俄羅斯放棄了傳統材料,研發了可以 抵抗180℃高溫的新材料 ——聚氟代丙烯酸酯。之後又以無機玻璃為材料,研制出特種矽酸鹽玻璃成為他們本國的第四代戰機機艙蓋材料。

而美國則是采用「三明治」的設計方式, 在兩層丙烯酸酯中間加入一層聚碳酸酯 ,既得到了前者的良好濾光性和較輕的品質,又結合了後者的耐高溫和硬度大的優點。

之後在戰機F-22上美國又對聚碳酸酯玻璃采用了新的工藝加工方式,使機艙蓋的效能再次得到提升,世界各國無人能及, F-22的機艙蓋也一度被人們稱為黃金玻璃。

黃金玻璃的「神話」

黃金玻璃是安裝在 美國F-22戰機和部份F-35戰機 上的座艙蓋玻璃,因為其表面在陽光下有著明顯的金黃色光澤,是它得此名字的原因之一。

黃金玻璃雖然也采用三合一的材料層次,但是它的制作工藝區別於傳統方法。

傳統戰機座艙蓋采用的是多層有機玻璃組合結構,通常是使用壓力成型法制作,即 將一層層不同的有機玻璃壓制成為一個整體

這種方法對工藝技術的要求比較低,但是 完成一個艙蓋要花費六周時間 ,耗時太長。

而F-22戰機的座艙蓋玻璃采用的則是 註射成型方法 ,將外層的丙烯酸酯與夾層的聚碳酸酯兩種材料一體化直接註射成型。

這種方法所需要的時間僅僅只用一周,並且得到的座艙蓋層次清晰分明,抗撞擊能力好。

但是這種方法所需要的 工藝難度極大 ,既要實作各個層次材料的均勻分布,又要使他們相互之間層次分明,技術、人力的要求缺一不可,所以 幾乎沒有國家能復刻F-22戰機的黃金座艙蓋。

雷達可以辨識飛機的一個主要反射來源便是戰鬥機的空腔, 雷達波經過座艙蓋玻璃時會發生多次反射, 在座艙內造成腔體反射效應而被雷達截獲訊號。

但是如果在座艙蓋表面 增加一層導電膜 ,就可以達到良好地 遮蔽和吸收雷達波 的效果,也就是做到在雷達面前「隱身」的目的。

而F-22戰機的黃金座艙蓋玻璃之所以可以在隱身方面遙遙領先,一大原因就是在制造過程中加入了 的使用。

呈現出金黃色的氧化銦錫導電膜塗層,可以有效散射座艙中的無線電波,達到「隱身」效果,這也是成為別國模仿黃金玻璃艙蓋的一處難點所在。

為全球儲量僅僅1.6萬噸的極度稀缺貴金屬 ,銦在通訊、國防、電子等眾多關鍵高科技鄰域都有著廣泛作用,它甚至比稀土更讓別國眼紅。

優秀的工藝加上昂貴特殊的材料,使得美國的這塊黃金玻璃直至現在都難以有與之匹敵者。

其不僅僅在輔助效能方面做到了 高強度、高透光性、耐高溫、重量輕 等效果,更是在保證飛行員安全的抗撞擊能力,以及戰機最主要的隱身能力兩個方面登峰造極。

在多次的飛行測試實驗中,F-22艙蓋被多次撞擊,甚至是鳥類的撞擊的情況下,也沒有造成嚴重的損壞。

而在環境測試實驗中, F-22座艙對於雷達波造成的反射遠遠小於其它同型別的戰機 ,同時它也可以大大降低外界環境對於飛行員的幹擾或是威脅,極大的實作了戰機效能的高效、穩定執行。

這項黃金玻璃艙蓋的技術是美國空軍提高戰機能力、維護國家安全的重要技術,直到現在也被 拒絕出口。

這項技術可以說是一直在被模仿,但從未被超越,而 中國現在終於打破了這項技術只有美軍擁有的神話!

殲20創造中國奇跡

F-22搭載著黃金玻璃的一體式座艙蓋一度被很多國家奉為神話,號稱再給中國20年也不可能研發出來這塊「玻璃」。

但是沒想到,中 國實作一體式座艙蓋玻璃只用了短短2年 的時間!

一體式座艙蓋不單單是指籠罩者飛行員的那一塊氣泡狀玻璃,還包括更加先進和視覺化的戰機飛行數據顯示。

取代了傳統的按鈕式操作,采用更加便捷的 液晶顯示器 ,飛行員可以更加直觀的了解戰機狀態。

而效能方面,殲20五代機的艙蓋使用了以 聚碳酸酯為主 的更加先進的 復合材料 ,保證了艙蓋整體的抗撞擊能力,在超音速的巡航狀態下即便被飛鳥撞擊,也可以保持飛行狀態和座艙的完整度。

並且國內自主攻破了註射成型的技術難關, 在材料和工藝方面完全不輸於F-22戰機

此外,殲20的一體化座艙鍍膜層也有效地遮蔽了大部份雷達波,降低了戰機位置暴露的可能性,將其整體隱身水平再度提高。

一體式座艙蓋玻璃這項技術的攻克,對於中國來說具有劃時代的意義。

世界上現今真正意義上領先研發出來這項技術的國家 除了美國,便是我們了 ,即便是俄羅斯也還是「半瓶子醋」。

所以,當我們的殲20一經問世,其搭載的武器有多麽先進暫且不提,光是這小小一個座艙蓋,就可以讓世界戰機研究同行刮目相看。

很多人只是看到了戰機展示出來的炫酷科幻的外表,卻忽略了其中需要攻克的技術難度和生產制造工藝的復雜。

而中國之所以可以在短時間裏取得這樣巨大的突破,離不開中國長期以來對於航天事業的投入和工業領域技術的積累。

厚積而薄發,一體式座艙蓋讓世界看到了中國的實力,相信隨著技術的不斷發展,我們座艙蓋的技術將會不斷進步,未來將能夠繼續升級!

訊息來源:

新浪網2018-11-29戰機「黃金座艙」關鍵制材,全球僅1.6萬噸:中國儲量世界榜首

極目新聞2023-07-21座艙蓋:飛行員的「金鐘罩」

環球時報軍事2022-03-16美媒註意到巴基史坦殲-10CE戰機有F-22風格座艙蓋:地位不一般!

澎湃新聞2020-10-06殲20技術有多難?一塊玻璃20年造不出,中國攻克只用2年!