中国用3000年前纺织技术,为战机打造隐身材料,可靠性高隐身性好
更新时间:2025-03-12 17:58 浏览量:5
一、前言
近日港媒南华早报对外透露,我国科研人员通过3000年前的丝绸提花织造艺术,创造出了一种可以吸收8-26吉赫频谱中90%以上雷达波的战斗机新隐身图层。如果应用在歼20的身上,不仅能降低维护成本,还能大幅提升歼20的隐身效果。
此外超高的抗拉伸断裂应力性能,还可让歼20的隐身涂层更加耐用,不会出现像F22隐身涂层脱落的问题。今天咱们就来聊聊,中国科研团队利用老祖宗智慧,为中国第五代、第六代战斗机,打造出的隐身图层到底有多牛?
二、何为隐身涂料?
目前所有具备隐身能力的战斗机,除了在设计之初,就对气动外形做隐身设计外,还会在机体的表面喷涂覆盖一种可吸收雷达波的特殊材料,以达到进一步加强战斗机隐身效果的目的。
这种特殊的材料,可以在电磁波能量照射至表面时,让材料介质中的阴阳离子做加速运动,产生震荡,将雷达波转化成热能,或者是其他形式的能量,从而有效的弱化雷达回波强度,使敌人发射出的雷达波有来无回,多来少回,最终实现强化隐身的效果。
一般来说吸波材料由衰减电磁波的吸波剂以及基体材料组成,吸波剂是隐身材料吸收电磁波的关键,而基体材料则主要起到粘接作用,是吸波剂粘在飞机表面的关键。寻常状态下吸波剂是粉状结构,经过特殊工艺加工后,会跟基体材料混合成液体,喷涂覆盖在受保护的对象上。
三、隐身涂料的脱落问题
不过这种涂覆型吸波材料,容易从材料的表面脱落或者开裂。像美国的F35以及F22已经多次传出机体吸波材料脱落的消息,甚至美国盟友采购的F35,也曾出现过大面积掉漆的情况。
出现这一问题也不是没有方法补救,只需返厂重新喷涂隐身涂料即可。但是重新喷涂隐身涂料的费用在4000万美元左右,除了财大气粗的美国能够喷得起以外,其他国家压根就喷不起。没办法,隐身涂料天生就是贵的离谱。
其实去年咱们空军的歼35A,在航展上飞了一圈,就有军迷发现右侧进气道旁的机身隐身涂层掉漆了,漏出了底下绿色底漆,所以涂覆型隐身涂料的通病就是易脱落。
四、科研人员解决隐身涂料脱落问题
我国军工为了解决这个问题,让隐身涂料效果更好的同时,性价比也更出色,从而将隐身材料发展的目光,放在了结构型吸波材料上。这是一种既能承载制作结构件,具备质轻、高强力学性能,又可适用于吸收电磁波的多功能复合材料。
这种结构型的吸波材料,没有吸波剂以及基体材料,而是主要由导电纱线,石英砂线,环氧树脂等材料,通过复合设计制备出电磁波吸收体。
我国科研人员在制备过程中,借鉴了丝绸提花技术,通过针织纬编技艺,将导电纱线与石英砂线,同时喂入。两根纱线相互串套交替遮盖,在织机上一体成型,生产出空气层双面提花织物。
其中石英纤维具有低介电损耗与透波性的特点,而导电纱线具备优异的电磁响应性能以及十分稳定的机械性能,故二者交织在一起形成的空气层双面提花织物,有着十分出色的多重反射与传输的能力,可以起到非常优秀的吸收雷达波效果。
随后科研人员用树脂传递成型复合工艺,将空气层双面提花织物制备成了一种兼具力学性能与电磁波吸收性能的针织复合物。经过实验测试后得知,这种针织复合物的纵列吸波率高于横列,能够实现吸收60%以上宽频9到28吉赫的雷达波,且针织复合物的拉伸断裂应力达到了横列34.1兆帕与纵裂93.5兆帕。
这意味着如果应用在五代机的身上,只要其飞行速度在5马赫以内,机体表面的针织复合物都不会出现断裂的现象。也就是说在针织复合物的加持下,歼20可以任意进入或者退出超音速巡航,整个过程不会对其隐身能力造成丝毫的影响。
无疑咱们科研团队再一次用实力证明了,不管是什么领域的全球第一位置,非中国莫属。希望该技术可以早日应用于歼20以及六代机的身上,让他们实现更强的隐身效果。
五、歼20腹鳍对隐身性能有影响吗?
不过既然聊到了歼20,还有个话题也想跟大家来聊一聊,在查找针织复合物相关资料的时候,我看到有人对歼20的隐身性能存在质疑,尤其是歼20机尾的那对腹鳍。
网友的观点是歼20都没能将三代机都没有的腹鳍给去掉,气动设计水准能够追上美国在90年代搞出的X35验证机就不错了,隐身性能别指望可以超过F35。你们说这群人,跟前些年黑歼20鸭翼的那些家伙是不是同一伙人啊。
歼20的腹鳍不仅不会增加雷达散射截面积,反而对隐身性能有很大的帮助。因为歼20腹鳍的设计满足用弱反射源遮挡强辐射源的原理。歼20腹鳍的安装角度跟垂尾是异面平行的,所以不能将其看做雷达波反射面。
此外腹鳍可以对发动机尾喷口的雷达波进行遮挡,还能遮挡一些高温尾气的红外信号。在主要威胁方向上,腹鳍不会增加雷达散射截面积。所以歼20的腹鳍并不是拖隐身性能后腿的设计。
除了这些以外,歼20的腹鳍还能起到垂直安定面的效果。在歼20进行大迎角或者超音速机动时,可以提高侧向稳定性。由于歼20的全动垂尾面积较小,而机身非常的长,前机身侧面投影面积大,所以发生偏航的时候,偏航力矩较大,方向稳定性会受到影响,腹鳍此时能够强化歼20的航向稳定性。
此外歼20的腹鳍并不是单纯的一块平板,而是蕴藏了设计人员的小巧思。仔细观察的话就会发现,歼20腹鳍其实是带有机翼剖面的特征,具有一定的外倾角度。
所以从某种意义上来说,这个腹鳍也可起到增升的效果,尤其是大迎角机动时,这对腹鳍可以牢牢兜住尾部气流,产生升力。
如果歼20不存在这对腹鳍,那么它就要增大垂尾面积,而这又会造成另一个问题,也就是机翼涡流会强烈冲击垂尾。大垂尾的战斗机在做大迎角机动时,能够很明显的感受到垂尾的剧烈颤动。
像美国的F18,为了避免垂尾受到涡流影响,而特意加了扰流片,还给垂尾做了结构加强。F22则是用钛合金替代了原本垂尾的制造材料,增强了垂尾强度,这带来了一些结构重量的负面影响。
反观咱们的歼20,巧妙的用腹鳍,规避了垂尾受到涡流冲击的问题,还避免了大迎角机动时,大面积垂尾带来负升力的问题。所以腹鳍本身其实不存在设计落后或者有没有用的问题,只有说适不适用的问题。
歼20身上的腹鳍以极小的代价,换来非常大的性能提升,绝对可以称之为战机设计的神来之笔。
六、总结
如今歼20要是再换上针织复合物制作成的新型隐身涂层,其隐身性能必能再次精进,说不定歼20会因此而跃入五代半战斗机的行列,成为五代机领域里的最强王者。
希望咱们军工可以再加把劲,早点让针织复合物出现在歼20的身上,感谢军工们夜以继日不辞辛苦的付出,也感谢每一位观看视频,到这里的观众朋友,谢谢,咱们下期视频,再见。