鈦合金使用佔比20% 殲-20機體壽命直追美軍F-35
殲-20不僅是中國首款自主研發的隱身戰機,同時也是第一種大規模使用鈦合金和複合材料的戰鬥機。中國科學院院士曹春曉在今年8月在一場科普講壇上透露,殲-20鈦合金使用量佔結構重量的20%,直追美國F-35的27%。對於一款先進的戰機來說,提高鈦合金使用量就意味着增加結構強度,進一步提高機身壽命。
曹春曉指出,鈦合金在600度以下的溫度比強度最高,鋁合金跟鋼都不如它;鈦合金密度是4.51左右,比鋼要低很多。雖然二者強度差不多,但鈦合金密度低,因此比強度高。至於鋁合金密度只有2.71,但是強度比鈦合金低很多,當溫度達到200、300度以後,鋁合金強度很快就降低。因此溫度稍微高一點的地方,就必須要用到鈦合金。
資料顯示,鈦合金是一種重要的結構金屬,兼顧鋼才的高強度與鋁才的低密度,並具有耐蝕性好、耐熱性高的突出優點,被廣泛應用於製造飛機結構件、起落架、支撐樑、發動機壓氣機等需要高強度、輕重量的場合。
曹春曉進一步說明,鈦合金主要缺點是貴,所以必須用在刀口上。軍用飛機因保證打仗要的空中優勢,所以比起民用飛機使用的更多,目前全球來說最高記錄是美軍的F-22,用了41%的鈦、複合材料24%;F-35也有27%的鈦。美國轟炸機部分用鈦也很厲害,B-1轟炸機是21%;B2轟炸機則用到26%。
中國軍用殲擊機的鈦用量也在不斷提升,從殲-8的2%、殲-10的4%,到殲-11的15%,而殲-20也用到20%、殲-31則是25%。值得注意的是,殲-15艦載機的鈦合金用量也達到20%,超越了美國F-18E/F「超級大黃蜂」的15%。另外運輸機部分,解放軍的運-20使用了10%,與美軍「全球霸王」C-17運輸機使用量相同。
從曹春曉提供的訊息可以看出,中國各型主力戰機的的鈦合金使用量已達到世界先進水平。有分析認爲,以目前已正式服役的殲-20來看,大幅增加鈦合金用量,既可以滿足機身內置彈艙的強度要求,同時也能使機身壽命大幅延長,降低總壽命週期成本,這將是中國戰機制造工藝的未來發展方向。