也被称为真正的第二代复合材料。
是的,你没看错,目前世界上所谓的T300、T500、T700这些碳纤维复合材料满打满算也不过是第一代复合材料的进化版本,远称不上第二代复合材料。
原因很简单,那就是这些复合材料的制备方法都是平面贴敷的,无论是用树脂材料连接高温固化,还是用自动铺丝机按照模具层层缠绕,这类复合材料的根子都是分层的。
而这种分层话的处理就带来一个无法克服的弊端,那便是在特定方向上的比强度和比模量并不能达到令人满意的效果的同时;分层化的结构也导致在高温环境下复合材料容易发生氧化脱层的现象,从而影响整个飞行器的安全性。
正因为如此,尽管T300、T500、T700这些碳纤维复合材料已经诞生二十多年,以此为基础的各类金属基复合材料也很成熟,但在航空、航天领域这些复合材料依旧无法成为主结构桁梁、龙骨框架梁、起落架、耐高温耐热部件的主要原因。
因为分层铺贴结构根本无法令复合材料达到传统金属的一致性和紧密型,至于高温耐热部件就更不用说了,氧化脱层现象根本无法克服。
早年中国腾飞承担的反舰弹道导弹再入弹头的碳\碳复合材料就是因为这个原因导致数次试验失败。
本非碳\碳复合材料无法抵御高温灼烧,而是层层铺贴的工艺中环氧树脂的分子结构在高温作用下彻底失效,导致铺贴层剥离脱落,最后直接烧穿整个弹头。
想要解决这个问题有两条路径,一个是加强化工研发投入,开发出能够抵御2500摄氏度高温的新型环氧树脂材料,用于克服高超音速下再入弹头表面的超级高温。
另一个则是直接越过复杂的第一代复合材料工艺,进军第二代复合材料,彻底屏弃层层铺贴式的复合材料制造的传统工艺,用一种打破传统的方式,将复合材料纤维在相互缠绕下把想要制造的预制件直接做出来,从而形成三维立体式的全新复合材料。
相较于第一代的层层铺贴式的复合材料,第二代三维立体式复合材料的好处可就太多了,最重要的一点便是这种复合材料能够将碳纤维优异的性能完全发挥出来,能够做到全方向上都有着十分优秀的比强度和比模量,也正因为如此,第二代三维立体式复合材料完全满足飞机主承力结构的质量要求,从而可以大量替代金属,成为飞机减重的主要推手。
除此之外,三维立体式复合材料对于耐高温同样表现出优异的性能,最高可以承受2387摄氏度的高温,基于此三维立体式复合材料可以被广泛的应用于航空发动机燃烧室,涡轮叶片基座、尾喷口;以及航天领域的发动机尾喷口、连接器以及耐高温弹头壳体等重要的耐热领域。
同样是碳纤维制品,居然有着如此本质的不同,并且由此划分出两个代差,这让外人看起来有些不可思议,但对内行人来说就不难理解了。
这就好比是建房子,一层层的用砖头粘贴在结实,也没有在内部搭建各种结构、框架、桁梁和阻尼器来的牢固。
三维立体式复合材料便属于后者这种复杂的结构,即利用纤维的韧性和可塑性,通过复杂的阵列排布将一系列复杂的结构编织其中,从而形成牢固的预制件儿。
这种方法说起来简单,仿佛只要懂得织布机原理就能够伸手试一试。
然而事实远非想象那么简单,若是懂得织布机原理就能够制造出生产第二代复合材料的三维编织机的话,那身为纺织大国的新德里、孟加拉、埃及和缅甸就应该跻身发达国家行列,而不是只能在低端苦哈哈的盼着西方老爷赏饭吃的。
实际上整个世界范围掌握第二代复合材料技术的国家只有一个,那就是美国,他们从70年代中期开始这方面的研究,到了八十年代中期取得初步成果,随即由美国大西洋机械设备公司实现实用化,并迅速在美国国家航空航天局、波音、洛马等研究机构和航空巨头中铺开,从而令美国航空航天制造水平迅速与世界平均值拉开一个较大的距离。
话不夸张的说,美国的国家导弹防御系统、战区导弹防御系统、隐身作战飞机、新一代战略运输机,隐身战略轰炸机能够完成研制并迅速服役,离不开第二代复合材料的广泛应用,而这也成为美国航空霸权的重要标志。
而如今,随着中国腾飞相关设备的投入使用,从某种程度上来讲,也等于是获得了这类航空霸权的入场券!
第一千三百七十八章 世界领先
要知道,中国腾飞在三维编织技术上并不是某个灵光一闪的顿悟就完成了突破,而是已经持续投入了十二年。
换句话说,当中国腾飞还是弱小的腾飞集团的时候,三维编织工艺就已经成为当时腾飞系上下准备攻克的关键核心技术。
之所以如此,原因无他,只因为当时的腾飞集团在研究碳纤维复合材料的时候发现了一种利用独特编织手法,改变碳纤维丝的排列顺序,从而令制成的碳纤维复合材料自带镜面反射功效,以此降低雷达反射率,达到所谓的雷达隐身效果。
这个发现可以说是当时腾飞系在科研领域中最为重要的成果之一,一经发现就被总部列为机密,予以重点研发。
没办法,实在是这个发现太重要了,因为此项技术成果一旦得到应用,不单单是解决下一代作战飞机和轰炸机隐身材料问题,更为重要的是能够极大的降低隐身飞机的后期维护和保养成本过高的问题,令隐身的飞机装备条件、出勤率和妥善率获得极大提高。
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