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兵在掌上阅 亮剑弹指间

身披“防护服”


飞机高速飞行时,会受到强烈气流冲击,蒙皮如同给飞机披上了一件“防护服”。那么,这件“防护服”材料工艺有何讲究?又经历怎样的发展过程?

早期,飞机飞行速度慢、高度低,对蒙皮材料要求不高,蒙皮多采用帆布、油布等纺织品,表面涂覆一层不透气的涂料。

随着航空技术的快速发展,金属蒙皮全面取代布制蒙皮。1915年12月12日,世界上第一架张臂式全金属飞机J-1首次试飞成功。该型飞机机身蒙皮采用铝合金材料,强度高、耐磨损。

20世纪40年代,喷气式飞机诞生,飞机蒙皮材料又发生了一次变革。第一架喷气式民航客机“彗星”采用了5毫米厚的铝合金蒙皮,可飞行至10000米高空。但之后,“彗星”客机接连发生3次坠毁事故,导致该型客机停飞。

为查明飞机失事原因,英国德·哈维兰公司用加压水槽模拟高空飞行环境,对“彗星”客机进行试验。经过9000多个小时试验后,他们发现“彗星”客机机身蒙皮出现裂痕,与失事飞机残骸上的裂痕非常相似,失事原因真相大白:高空与地面气压不同,飞机频繁起降使蒙皮承受不同程度压力,蒙皮极易发生金属结构变化;飞机与空气摩擦生热,使铝合金蒙皮强度降低……这些原因使蒙皮不堪重负最终开裂。此后,科研人员开始研发强度更高、耐热性更好的钛合金材料。

1964年,首款钛合金高空高速战略侦察机SR-71“黑鸟”完成首飞,该型飞机可在30000米高空实现3倍音速飞行。“黑鸟”的钛合金用量达到了飞机结构总重量的93%,蒙皮可承受230℃的高温,且强度远超铝合金蒙皮。

不过,钛合金造价昂贵,重量较大,会影响飞机机动性能。最终,“黑鸟”侦察机于1998年宣布退役。

进入21世纪,新型复合材料得到广泛应用。波音787就是首款采用复合材料的民用喷气式客机,其机身蒙皮具有强度高、重量轻、耐高温、抗腐蚀等优点。复合材料满足了蒙皮对材料性能的要求,但造价依然不菲。

未来,科研人员的研究重心是,在维持复合材料结构性能不变的条件下,降低制造和组装成本。

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