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比发动机还落后:这技术落后美方40年 配方对我们彻底封锁

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文|军情视野

6月18日,一张在俄罗斯停留的我苏-35战机引起媒体关注,众所周知,苏-35战斗机是俄罗斯对苏-27进行彻底结构升级的产物,在苏-27结构缺点被整改之后进行一系列新材料应用,让苏-35战机成为仅次于T-50的优秀作品,特别是其钛合金使用更是俄罗斯和前苏联的拿手好戏,然而即便如此,俄罗斯在新型材料应用方面仍然落后美方“一个身位”,随着钛合金、复合材料在新型战斗机上应用的日益扩大,飞机结构材料中密度较大的钢所占的比例有所下降,但高强度结构钢因其特有的高弹性模量、强度、高刚性模量及其它优异性能仍在战斗机起落架上得到了广泛应用 。前苏联主要采用富含镍铬金属的30CrMnSiNi2A钢,从上世纪70年代末期在在苏27等系列战斗机起落架上得到了广泛应用,强度为1580至1760MPa级。之后我方也对此进行了仿制,用于国产化的歼-11B战斗机上,但在结构和新材料方面,歼-11B是相当保守的,技术远落后于苏-35。

军事专家陈忠告诉记者,我方在上世纪60年代随着歼-8战斗机的研制,自主开发研制了适合当时我方国情的无镍少铬型抗拉强度达到1860MPa的低合金超高强度钢40CrMnSiMoVA(型号:GC-4)钢。GC-4超高强度钢由北京航空材料研究院研制,曾用作歼-8I、强-5等飞机起落架的制造。从性能上看,似乎优于苏-27的起落架用钢,因为强度越高,起落架重量越轻。从资料图可以看出早期歼-8I飞机的起落架很细,截面尺寸也减小了,比前苏联设计的米格-21P(歼-7战斗机)飞机起落架要“秀气”得多,并且还可以焊接来简化工艺。但实际投入使用后问题很多。在购买苏-27飞机之前的20多年中,起落架试验没有合格过。虽然设计寿命是3000飞行小时,但多次试验都达不到寿命要求,有时候实际使用寿命甚至很低,严重影响战备,特别是技术上落后国外40年时间,显然已经不合时宜。

随着国际上态势改善,我国决定放弃自行研制的GC-4钢,改为仿制美方300M钢。300M钢与GC-4相比强度相当,为1800至1900 MPa级但横纵向性能一致性、冲击性能、疲劳性能、抗应力腐蚀性能更加优异。C-5A大型军用运输机起落架于1964年首次使用300M钢制造后,逐渐推广到各型飞机起落架,成为目前西方应用最广泛的起落架用超高强度钢,现役F-15,F-16,F-18C/D等各型飞机,90%以上的起落架采用300M钢制造。300M钢焊接性较低,所有300M钢制起落架均采用整体锻件设计制造。由于300M钢起落架的制造工艺对我方严格保密,在1985年我方研制成功300M钢后, 又花了11年的时间才掌握整体锻造制坯、真空淬火、机械加工、表层组织再造改性,表面完整复合防护细节设计等抗疲劳应用和制造技术。

据悉,歼-8II型战斗机起落架采用300M钢后,疲劳试验寿命已超过3000飞行小时,已实现和F-16战斗机同寿。由于检测设备显示此时起落架疲劳寿命仍然有很大的裕度,我科研人员决定继续进行疲劳试验,当试验时间等同于5000飞行小时时,起落架仍未失效。然而由于300M钢抗海水,盐雾腐蚀性较差,F-18舰载机上世纪90年代初发生舰上300M钢起落架腐蚀断裂事故,2002年F-14舰载机前起落架外筒发生腐蚀断裂,导致机毁人亡的灾难性事故的发生,造成156架该型飞机全面停飞,因此该国海军将300M钢列为海上有限使用材料,提出用耐腐蚀更高的超高强度钢来制造舰载机起落架。于是,该国在上世纪90年代初开发了1900至2035MPa级的AerMet100(代号A100)超高强度合金钢,完成了飞机起落架用钢由低合金超高强度钢向高合金超高强度钢的跨越,并且盐雾环境下AerMet100钢的腐蚀速率仅为300M钢的10%,F-22,F-18E/F及F-35舰载型起落架均改用了A100钢。

鉴于我国起落架钢材料的长期落后,随着歼-20的投入现役,我方也自行研制成功了为其配套的A-100超高强度特种钢(以下简称A-100钢),用于其起落架上,并根据A-100钢损伤容限特性,突破了大型复杂模锻件成形成性、大型复杂零件精密热处理、超音速火焰喷涂、复合喷丸强化、低氢脆镀镉钛、低应力无烧蚀磨削等关键技术,形成了起落架用高合金超高强度钢的抗疲劳制造技术体系。特别是辽宁抚顺特钢“起落架用超高强度耐蚀A-100钢研制及应用”项目因此获得国防科学技术进步一等奖,一个小小的起落架钢一次拿下一等奖,可见其重要性之大,要知道同期拿下一等奖的专用项目还有某型陆基巡航导弹项目。

由于A-100钢起落架生产制造成本极高,为了实现广泛应用,航空工业沈阳飞机设计研究所在歼-31“鹘鹰”起落架上,西飞在运-20起落架上都试验性引入了激光直接沉积成形增材制造技术,还对A-100特种钢激光成形零件进行试加工,大幅度减小了技术差距。

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