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材料学在军事航空领域有多重要?

该问题已帮助 时间:2020/6/27 11:28:56
我是学教育的,不太懂,但我个人觉得材料学在国防工业领域占有重要的地位!\n却又说不出具体来,比如发动机叶片,为什么黑鹰来我国几十年还仿制不出来,我想应该跟材料学有很大的关系吧!\n有没有专业人士帮我解答一下,谢谢!
推荐答案
鬼影问道化真身 06-27 11:28

工业制造有三大要素,即工业设计能力、机加工能力、工业材料。这三大要素缺一不可,一个国在这三大要素方面,能力越强,该国工业就越发达。

材料工业丶材料学是军事航空领域的基础,若是材料工业丶材料学不行,那么军事航空制造就是个笑话!

老实说,材料工业范围很广,我国材料工业虽然在少数特种材料的冶炼能力上有短板,但是从整体上看,我国材料工业堪称世界一流。

至于说,我国在很长时期内,在发动机叶片、黑鹰直升机仿制方面,表现不理想!其具体原因是:

1,我国原来在机加工方面的能力,有些落后,所以仿不出黑鹰直升机。不过,现在我国的机加工能力已达到了世界先进水准,所以才造出直20!直20与黑鹰系列,处于同一水平线上!

2,优质发动机晶叶片的冶炼、制造,需要特殊的磁力场环境、特殊的电力场环境,否则要么质量差、要么干脆造不出来。

以前我国在一些基础科研方面,能力有所欠缺,所以造不出优质的发动机晶叶片。现在我国解决了一系列技术问题,在发动机晶叶片方面的制造,已经过关了!

(本人非内行人士,本人对这个问题也很感兴趣,因此请教了某专业人士。本人只是在作转述而已!由于国家有保密规定,所以我那位朋友也只能说个大概,很多东西他不能细说!)

其他答案
科技之重 06-27 11:28

材料学在航空工业上起着至关重要的作用,现代的战斗机大量使用复合材料和钛合金,航空发动机也使用了复合材料,钛合金,单晶耐高温合金。整个航空工业的发展都离不开材料学,可以说没有材料学就没有如今的航空工业。

而材料学主要是研究材料的性质,结构,组成,工艺,和使用性能之间相互关系的学科。另外,材料学的主要目的就是为材料的设计,制造,工艺优化,合理使用提供良好的科学依据。

先来看看材料学在战斗机上的应用

早期的飞机使用的材料有木材,帆布;之后用了钢材,铝合金;再后来用了钛合金,复合材料。战斗机的速度越来越快,性能越来越强。虽说战斗机性能的提升不单单是材料学的贡献,但是材料学却起着至关重要的作用。可以看到的是,随着材料学的发展,也推动了战斗机的发展。就比如当今的三代机和四代机所用材料的差别,歼10A战斗机的机体材料中大约6%为复合材料,而歼20机身复合材料的用量达到了20%。歼11B战斗机机身复合材料用量为10%,到了歼31时,其复合材料用量在20%-30%之间。

美系战斗机中,F15钛合金用量为27%,复合材料为2%。到了F22时,钛合金用量占位63%,复合材料用量占26%,而F35战斗机的复合材料用量更高。可以看到定位是,先进材料的使用可以显著减轻战斗机的重量,提升性能。当然了,除了基本的机体材料之外,还有隐身战机常用的吸波涂料。

再来看看材料学在航空发动机中的应用

随着对战斗机性能要求的提高,航空发动机的推力,使用寿命,可靠性也得随之增加。现在的航空发动机使用的先进材料主要有钛合金,碳纤维复合材料,陶瓷基复合材料,单晶材料,金属间化物等等。

想要提升航空发动机的推力,目前也只有选择“提升涡前温度,增大进气流量,扩大涵道比”这三方。较为常用的就是提升涡前温度,涡前温度每提升100℃,发动机的推力就增大20%。而提高涡前温度的有效办法就是提高涡轮叶片的耐高温性能,这就需要性能强悍的材料来制造涡轮叶片了。

像F119和F135发动机的高压涡轮叶片就使用了CMXS-10第三代单晶耐高温材料,而F110和F100发动机用的应该是CMXS-4第二代单晶耐高温合金材料。也正是材料学的发展,使得航空发动机的涡前温度得到了显著的提升,最终作用到航空发动机的推力增大不少。要知道航空发动机内部的温度高达上千摄氏度,但是从外表上摸起来,根本就不烫手,这样的结果全靠材料学的发展。所以说,航空发动机基本上是靠堆材料来提升性能的。

先进材料在战斗机和航空发动机上面的应用,给两者的性能带来了明显的提升,材料学的发展,涉及到了众多的领域,不仅仅是航空工业而已。只能说,材料学在航空工业中的应用相对其他行业来说比较广泛,比较明显而已。

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