有网友碰到这样的问题“为何jian20座舱盖改为土气的有框结构?”。小编为您整理了以下解决方案,希望对您有帮助:
解决方案1:
为何歼20原型机的座舱盖与美国F-22战斗机高度相仿,而量产型却采用了有框结构?
中国空军发言人申进科大校在北京发布消息称,空滚槐历军试飞员将驾驶国产歼-20战机参加第十一届珠海航展的飞行展示,这也是中国自主研制的新一代隐身战斗机的首次公开亮相。日前有网友在广东某地机场拍摄到了转场而来的歼-20双机低空训练照片,也进一步印证了上述的消息。
有细心的网友发现这架刚刚进入中国空军服役的歼-20初期量产型,与早期的歼-20验证机和原型机有一些明显的区别。尤其是座舱盖,早期歼-20原型机的座舱盖与美国F-22战斗机高度相仿,是整体式无框座舱盖,充满着梦幻般的美感。而量产型歼-20的座舱盖则加装了一道加强筋,看上去像是采用了传统三代机普遍使用的两片式座舱盖。
很多人失望的认为,这是中国航空玻璃工业技术落后,歼-20原型机的一体成型整体式“玻璃”座舱盖存在技术原因,导致未能安装到量产型飞机上。这种说法并不是事实,其实歼-20座舱盖的变化,恰恰反映了中国战机舱盖技术和航空玻璃制造技术的进步。
座舱盖使用加强筋,是一种技术上的选择,并不是技术退步的标志。我们先说说现代化战斗机座舱盖技术。一般来说,战斗机的座舱盖应该具有高透光性,透光率要大于90%。同时还要具有良好的阻光性,即座舱盖材料在允许可见光进入的同时,还要防止红外线和紫外线的进入。
由于战斗机具有超音速巡航能力,所以座舱盖还要有高强度,例如美国F-22战斗机的座舱盖可以承受1.8公斤异物(飞鸟)以650公里/小时速度的撞击。在1992~2008年,我用飞机因鸟撞造成20起严重飞行事故和210起飞行问题,导致18架飞机坠毁,12名飞行员牺牲,所以中国高度重视战机鸟撞问题,规定战机在以海平面最大巡航速度速度(通常为900公里/小时)飞行时,被1.8公斤质量的鸟撞,复明腊合材料表面应不出现大于2.5毫米的凹坑,金属材料要求1400公里时速鸟撞不被击穿,这对于全机金属/复合材料和舱盖材料强度的要求相当高。
除了上面这些特点,先进座舱盖还要耐磨,重量轻,并有一定的经济寿命,例如美国F22战机的座舱盖透明体造价高达40万美元一个,加上框架组件的总价突破了100万美元,而且座舱盖并非全寿命部件,每隔一到两年时间就要更换,这是一般国家承受不起的。
早期歼-20战机的座舱盖,与美国F-22战机的座舱盖技术相同,都是一种多层复合材料的整体式无框座舱盖。这种舱盖的材料为丙烯酸酯和聚碳酸酯复合结构,丙烯酸酯材料具有良好的透明性,透光率达到90%,接近高级光学玻璃的性能。丙烯酸酯材料的重量比较轻,密度仅为老式座舱盖无机玻璃的50%,所以可以加工的很薄大搜。但这种材料的耐冲击性和耐温性较差。而聚碳酸酯材料具有高透光率、高折射率、高冲击强度、高变形温度,稳定性好,易加工成型等优点,但长期暴露于紫外线中会发黄,而且耐磨性差。一体成型座舱盖是综合了两种材料的优点,将多层丙烯酸酯和聚碳酸酯材料层合后压叠成型。早期使用传统的复合材料压力成型法,因此做一个F22那样的座舱盖,一层一层压,全套工艺耗时一个半月,成本相当高昂。最先进的做法是一次注射成型,尽管注射成型法是一种普通的有机玻璃制品传统工艺,但丙烯酸酯和聚碳酸酯是不同材料,还能做到注射成型而各层不乱,这就考验技术了,这是中国和美国都密不外传的手艺,目前俄罗斯都没有这种注射技术。
歼-20的后期原型机和量产型改为带有加强筋的整体式座舱盖,主要是弹射技术路线的选择问题,与座舱是否先进无关。
歼-20战机原型机和美国F-22战机都采用抛盖弹射。战斗机飞行员在拉动弹射手柄的时候,同时启动一个联动机构,该联动机构促使座舱盖先解锁,接着抛掉座舱盖,之后座椅弹射机构才开始工作。这种抛盖式弹射救生的方式在很多第三代战机上也有采用,例如美国F-16战机也是抛盖式的整体座舱盖。
歼-20原型2001号验证机的座舱盖,与美国F-22战机几乎一摸一样,连舱盖前端的抛盖火箭都完全相同。歼-20早期原型机和美国F-22战机的整体式水泡型座舱盖相当美观,由于无"肋骨",可以给飞行员提供接近无死角的全方位观察视野,为飞行员的安全飞行与执行任务提供了更为良好的视界条件。为满足透明件抗鸟撞的强度要求,需要将整体式座舱透明件风挡部位加厚而舱盖部分减薄,即制成整体变厚度透明件。变厚度座舱透明件代表着航空玻璃工业的最高水平。洛马公司曾经说过,F22的整体座舱是整个F22项目里最复杂最有挑战性的工作之一,相信歼-20的研制过程也是类似的情况。但这种整体式的座舱盖有个很明显的缺陷,那就是为了保证强度需要将舱盖玻璃加工的很厚重,美国F-22战机舱盖顶部最薄的地方,也有2厘米厚度,全套舱盖的重量高达500公斤,这对于以克计较的战斗机来说显得偏重。
到了歼-20的2011号原型机面世的时候,人们发现其座舱盖有了巨大的变化。尽管这种座舱盖还是整体开启的水泡式舱盖,但是在中部安装了加强筋,加强筋提供了额外的强度,因而可以大幅度降低风挡的厚度,降低整体重量,可以说是种相当巧妙的设计。座舱盖顶部还布设爆破索,说明是弹射由抛盖式变成了穿盖式。抛盖式弹射的时候需要等座舱盖抛出后才能弹射,有零点几秒的延时,在某些特定情况下对飞行员是致命的。而穿盖式弹射则是舱盖爆裂和弹射同时进行的,是用舱盖上的爆破索将座舱盖切割破坏,然后用椅背穿盖而出,这就要求座舱盖不能太厚,这使得座舱盖的强度下降,所以必须有加强筋。穿盖弹射的一个核心技术在于柔性传爆索,是采用微爆索穿盖弹射救生系统,在弹射座椅接触舱盖透明件前,微爆索爆炸工作,使舱盖透明件产生破裂和初始裂纹,然后依靠座椅的穿盖器来完成弹射通道障碍的清除,此时飞行员穿过碎片区时可能会被割伤,不过气流会吹离碎片,再加上头盔、面罩等护具的保护,这种风险被降至最低。该项技术主要适用于第三代和战斗机的定向航空有机玻璃舱盖。
国产歼-20座舱盖先后应用两种不同的技术路线,一个是抛盖弹射领域美国率先采用的先进工艺,一个是穿盖弹射领域美国率先采用的先进工艺。歼-20舱盖的改动,说明继美国之后,中国也掌握了这两项生产工艺。这两种技术在具体使用上各有优缺点,只不过穿盖弹射的歼-20座舱,在外人眼里看上去“土气”些罢了,但这“土气”的舱盖目前只有中国和美国能生产出来,没有之一。