五代戰(zhàn)機的隱身性能和超機動性都有很高的標準,傳統(tǒng)的金屬材料也達不到要求。因此,能夠顯著降低重量和雷達反射面積的復合材料成為五代戰(zhàn)斗機的首選。
所以讓我們看看俄羅斯自己的SU57使用了什么樣的復合材料。
一、復合材料的優(yōu)點
第五代飛機使用的復合材料除了重量輕、雷達反射面積小外,還有很多優(yōu)點。
例如,超音速巡航過程中產(chǎn)生的高溫是五代飛機和火箭面臨的問題。但大多數(shù)火箭都是一次性的,它們安裝的復合材料只需要確保唯一的火箭可以毫無問題地使用。但五代機需要高頻率、多用途,所以對溫度和運行電阻的要求是基本的。
蘇57采用了核電站的熱定型碳纖維材料,比俄羅斯火箭鼻錐材料更先進。
我們必須對戰(zhàn)斗機飛行員有一個非常清楚的印象。在惡劣的天氣下,俄羅斯民航飛行員以敢于飛行、守時和不殺戮著稱。民航業(yè)依然如此,更不用說戰(zhàn)斗機飛行員了。
如果你在惡劣的天氣下飛行,特別是天空中有積雨云時,飛機很容易遇到閃電。一旦發(fā)生雷擊,碳纖維會導電,其電阻比金屬電阻大得多,因此會吸收大量的雷擊能量,對飛機結(jié)構(gòu)造成損害。
俄羅斯航空材料研究院為蘇57研制了一種特殊的碳纖維復合材料,具體型號尚未正式公布。這種材料具有高導電性和高導熱性。在不使用金屬網(wǎng)等傳統(tǒng)防雷方法的情況下,這種飛機可以抵御雷擊,每平方米可節(jié)省300至500克重量。
二、蘇霍伊的復合材料使用經(jīng)驗
早在1997年,蘇霍伊第一次飛行時就在su47的表面鋪設了90%以上的復合材料,這成為當時su47的宣傳噱頭。現(xiàn)在我明白了,這是測試復合技術(shù),為Su 57的使用開了個好頭。
當時的生產(chǎn)工藝并不比現(xiàn)在好。現(xiàn)在很容易根據(jù)飛機的結(jié)構(gòu)使用3D打印或精密沖壓技術(shù)制作出匹配的蒙皮,可以直接安裝。這種技術(shù)以前還不成熟。每個皮膚都需要一點手工磨合。
正是通過這樣一個過程,NPP公司在生產(chǎn)SU57皮膚方面非常方便。作為俄羅斯系五代機的代表,蘇57的零部件總數(shù)僅為蘇27的25%!這意味著飛機表面由多個整體結(jié)構(gòu)拼接而成,不僅降低了后勤維修的壓力,而且具有出色的隱身整體設計。
此外,Su 47的復合材料非常特殊。用俄羅斯工程師的話說,這是一種非常“聰明”的復合材料。
航空學中有一個專業(yè)術(shù)語“氣動發(fā)散”,是指在高速飛行過程中,機翼扭曲過大,導致翼尖過早失速的惱人問題。在飛機頻繁飛行過程中,由于機身某些部位應力的長期積累,也存在金屬結(jié)構(gòu)疲勞等問題。
Su 47中安裝的復合材料根本不存在上述問題。Su 47機翼在任何時候都只彎曲不扭曲,提高了氣動效率;而且應力位置不固定,不會出現(xiàn)機身金屬疲勞問題。
這種“智能”材料制成的機翼即使改裝在傳統(tǒng)戰(zhàn)斗機上也能提高性能。傳統(tǒng)的非前掠翼的氣動中心位于機翼重心的后面,為了克服機翼的扭轉(zhuǎn),需要“浪費”部分氣流。
由“智能”材料制成的機翼允許原本應該扭曲的機翼被氣流自然壓縮回來。這樣,應該“浪費”的氣流就可以用來提高飛機的升力,相當于變廢為寶。
目前,沒有理由證明蘇57不會應用蘇47的優(yōu)勢。即使蘇47充滿了反人類設計的翅膀,也證明了“智能”復合材料是蘇57的首選。
三、蘇57上的復合材質(zhì)
當Su 57也被稱為T50時,從未上漆原型的外觀可以看出外部材料的分布。飛機表面使用了大量的復合材料。除了機身主體結(jié)構(gòu)外,機翼、進氣道前緣耐熱段、剎車座和垂直尾體均采用金屬制造,殼體幾乎采用復合材料制造。
蘇57的總設計師曾經(jīng)說過:復合材料占飛機總重量的25%,表面積的70%。供應商主要是NPP公司和俄羅斯航空材料研究院,其中NPP公司是主要供應商。
NPP公司是俄羅斯科學技術(shù)院玻璃與航空材料研究所的下屬公司,專業(yè)從事玻璃纖維、陶瓷、碳纖維等復合材料等非金屬材料的研究與生產(chǎn)。特別是俄羅斯甚至歐洲運載火箭的一些關(guān)鍵部件,如碳纖維框架和整流罩,都是由核電站制造的。
此外,公司還開發(fā)了一條完整的生產(chǎn)線,對SU47零件進行磨削加工,具有高精度加工30平方米大型復合材料的能力。要知道復合材料的標準是表面誤差不超過0.3mm。沒有過硬的能力,不可能對30平方米的材料進行這一標準操作。


