在7月30日舉行的慶祝中國人民解放軍建軍90周年閱兵中,殲—20戰(zhàn)機三機編隊呼嘯而過,令人振奮。殲—20是我國自主研制的首型第四代超音速隱身戰(zhàn)斗機,這是其去年在第11屆珠海航展首次公開亮相之后,第一次以戰(zhàn)斗姿態(tài)展示在世人面前。
殲—20三機編隊呼嘯而過
在直播畫面中,可以看到殲-20座艙內(nèi)視野非常開闊,感覺就像沒有座艙玻璃存在。那么,殲-20究竟使用了怎樣先進(jìn)的座艙蓋技術(shù)呢?
殲-20使用加裝加強筋的一體式先進(jìn)座艙蓋
一般來說,第四代戰(zhàn)斗機的座艙蓋應(yīng)該具有高透光性,透光率要大于90%。同時還要具有良好的阻光性,即座艙蓋材料在允許可見光進(jìn)入的同時,還要防止紅外線和紫外線的進(jìn)入。
由于第四代戰(zhàn)斗機具有超音速巡航能力,所以座艙蓋還要有高強度,例如美國F-22戰(zhàn)斗機的座艙蓋可以承受1.8公斤異物(飛鳥)以650公里/小時速度的撞擊。在1992~2008年,我國軍用飛機因鳥撞造成20起嚴(yán)重飛行事故和210起飛行問題,導(dǎo)致18架飛機墜毀,12名飛行員犧牲,所以中國高度重視戰(zhàn)機鳥撞問題,規(guī)定第四代戰(zhàn)機在以海平面最大巡航速度(通常為900公里/小時)飛行時,被1.8公斤質(zhì)量的鳥撞,復(fù)合材料表面應(yīng)不出現(xiàn)大于2.5毫米的凹坑,金屬材料要求1400公里時速鳥撞不被擊穿,這對于全機金屬/復(fù)合材料和艙蓋材料強度的要求相當(dāng)高。
另外,先進(jìn)座艙蓋還要耐磨,重量輕,并有一定的經(jīng)濟(jì)壽命,例如美國F22戰(zhàn)機的座艙蓋透明體造價高達(dá)40萬美元一個,加上框架組件的總價突破了100萬美元,而且座艙蓋并非全壽命部件,每隔一到兩年時間就要更換,這是一般國家承受不起的。
殲-20座艙特寫
早期殲-20戰(zhàn)機的座艙蓋,與美國F-22戰(zhàn)機的座艙蓋技術(shù)相同,都是一種多層復(fù)合材料的整體式無框座艙蓋。這種艙蓋的材料為丙烯酸酯和聚碳酸酯復(fù)合結(jié)構(gòu),丙烯酸酯材料具有良好的透明性,透光率達(dá)到90%,接近高級光學(xué)玻璃的性能。丙烯酸酯材料的重量比較輕,密度僅為老式座艙蓋無機玻璃的50%,所以可以加工的很薄。但這種材料的耐沖擊性和耐溫性較差。而聚碳酸酯材料具有高透光率、高折射率、高沖擊強度、高變形溫度,穩(wěn)定性好,易加工成型等優(yōu)點,但長期暴露于紫外線中會發(fā)黃,而且耐磨性差。
一體成型座艙蓋是綜合了兩種材料的優(yōu)點,將多層丙烯酸酯和聚碳酸酯材料層合后壓疊成型。早期使用傳統(tǒng)的復(fù)合材料壓力成型法,因此做一個F22那樣的座艙蓋,一層一層壓,全套工藝耗時一個半月,成本相當(dāng)高昂。最先進(jìn)的做法是一次注射成型,盡管注射成型法是一種普通的有機玻璃制品傳統(tǒng)工藝,但丙烯酸酯和聚碳酸酯是不同材料,還能做到注射成型而各層不亂,這就考驗技術(shù)了,這是中國和美國都密不外傳的手藝,目前俄羅斯都沒有這種注射技術(shù)。
殲-20戰(zhàn)機原型機和美國F-22戰(zhàn)機都采用拋蓋彈射。戰(zhàn)斗機飛行員在拉動彈射手柄的時候,同時啟動一個聯(lián)動機構(gòu),該聯(lián)動機構(gòu)促使座艙蓋先解鎖,接著拋掉座艙蓋,之后座椅彈射機構(gòu)才開始工作。這種拋蓋式彈射救生的方式在很多第三代戰(zhàn)機上也有采用,例如美國F-16戰(zhàn)機也是拋蓋式的整體座艙蓋。
F-35采用穿蓋彈射方式,貼在內(nèi)側(cè)的即為爆破索。
穿蓋彈射的一個核心技術(shù)在于柔性傳爆索,是采用微爆索穿蓋彈射救生系統(tǒng),在彈射座椅接觸艙蓋透明件前,微爆索爆炸工作,使艙蓋透明件產(chǎn)生破裂和初始裂紋,然后依靠座椅的穿蓋器來完成彈射通道障礙的清除,此時飛行員穿過碎片區(qū)時可能會被割傷,不過氣流會吹離碎片,再加上頭盔、面罩等護(hù)具的保護(hù),這種風(fēng)險被降至最低。
殲-20的座艙蓋反映了中國戰(zhàn)機艙蓋技術(shù)和航空玻璃制造技術(shù)的進(jìn)步,而其第一次以戰(zhàn)斗姿態(tài)展示在世人面前,標(biāo)志著人民空軍向著空天一體、攻防兼?zhèn)涞哪繕?biāo)邁出了新的步伐。(趙清建 整理)