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大話:JF - 17 BlockIII原型機(之一)——從複合材料蒙皮說起

2021-10-23由 蓋世女武神 發表于 體育

JF-17 BlockIII(梟龍3)首飛的訊息,並沒有在網路媒體上產生“高熱發酵”。小編以為,造成這樣的原因有二:其一是,當下的中國軍迷在中國軍事科技日新月異的井噴式發展模式下,其欣賞的眼界與格調都早已水漲船高,類似殲10C這樣的戰機都看不上眼,更何況是JF-17這種輕型的廉價機型;其二是,目前網路上出現的“解讀JF-17 BlockIII原型機”的文章,其解讀視角缺乏新意,分析JF-17 BlockIII原型機本身內容太少,更多是堆砌武器系統內容,有老生常談、味同嚼蠟之感,根本提不起精神,因此無法產生共鳴……小編斗膽來次“看圖說話”,大放厥詞——即便不能拋磚引玉,哪怕貽笑大方、驢唇不對馬嘴,也無怨無悔。無論是掌聲還是磚頭,都欣然受之悅之……

JF-17 BlockIII原型機流出的照片較少,但從有限的“照片”上傳達出來的資訊量,也足以震撼世界範圍內的“有心人”……

早在2015年,巴基斯坦空軍就已經證實JF-17 BlockIII改進計劃的存在。2017年2月,巴基斯坦航空綜合體(PAC)主席阿薩德·馬里克(Arshad Malik)透過媒體強調,巴基斯坦空軍(PAF)將在2017年上半年向,巴基斯坦航空聯合體(PAC)發出一份採購50架JF-17 BlockIII的戰鬥機訂單。JF-17 Block-III作為“雷電”戰鬥機最新改進型,將會配備準四代航電系統和有源相控陣雷達。

大話:JF - 17 BlockIII原型機(之一)——從複合材料蒙皮說起

編號為3000的JF-17 Block III原型機

而美國《航空週刊與空間技術》、《防務新聞》更是信誓旦旦的報道稱:JF-17 BlockIII的技術性能將會有很大提升,包括換裝“中電科”集團第14研究所開發的KLJ-7A型有源相控陣雷達、座艙前增加紅外搜尋與跟蹤系統、飛行員增加頭盔顯示/瞄準系統、座艙內換裝單個大尺寸多功能彩顯(MFD)、新型航電、火控軟體等。

那麼,透過JF-17 BlockIII原型機的“照片”,我們又能證實上述哪些“舊傳聞”呢?

大話:“JF-17 BlockIII原型機”機體蒙皮!

通常情況下,原型機的機體蒙皮被“黃色”覆蓋,俗稱“黃皮機”。“黃皮”實際上是附著在輕質合金(一般為鋁合金)上的防腐塗層(防腐漆)。在靠近發動機尾噴口部分,因為溫度較高,需要防鏽處理,因此,需要增加防鏽漆。所以,機體尾部蒙皮相較於機體其他位置蒙皮“黃”的會更鮮豔……

蒙皮除“黃色”以外,還會有“灰白”或者“深灰”。早期雷達罩採用高強度玻鋼材料,其漆塗層為灰白色,隨著高矽氧玻璃纖維、芳綸纖維、石英纖維等輕質、透波、抗衝擊、抗形變、抗拉伸效能更好的複合材料的出現,雷達罩的顏色也從“灰白”逐步轉為“深灰”。另外,“綠色”或“淺綠色”機體蒙皮,也是複合材料標誌(例如碳纖維材料、透波型纖維材料)。

大話:JF - 17 BlockIII原型機(之一)——從複合材料蒙皮說起

JF-17 BlockIII(梟龍3)原型機與殲10C原型機對比

圖中的JF-17 BlockIII與殲10C均為原型機狀態,直觀對比外觀,可得出如下結論:

首先,JF-17 BlockIII與殲10C的原型機所處的試飛階段完全不同。

圖中的殲10C原型機,其機首鼻錐處已經安裝深灰色纖維材料(例如:聚乙烯纖維,針對X波段至mm波段範圍內,具有優良的介電效能)的雷達罩,在機首座艙前端已經安裝俗稱“光球”的機載紅外探測與跟蹤系統。這說明圖中殲10C原型機的雷達系統、光電系統已經安裝到位,其試飛任務已經進入到測試火控系統與被動感知能力相互協同的階段。

反觀JF-17 BlockIII原型機,其機首鼻錐塗裝為黃色,直接採用輕質合金整形替代雷達罩。這表明,JF-17 BlockIII原型機並沒安裝雷達系統,僅在機首、鼻錐內按照真實雷達系統形態,佈置相同大小的配重模型。這說明,照片中展示的JF-17 BlockIII原型機,其試飛任務還處於最初級階段,還只停留在驗證機體氣動、重心配平情況,以及飛控與匯流排系統操控是否滿足設計要求的驗證階段。

其次,JF-17 BlockIII機體蒙皮採用複合材料所佔比例超過殲10C

從圖中俯視視角觀察JF-17 BlockIII與殲10C原型機,JF-17 BlockIII原型機機體被複合材料機體蒙皮覆蓋的部位與殲10C及其類似。

JF-17 BlockIII原型機機體複合材料蒙皮從機體“脊背”位置開始:橫向延伸到整個機翼與襟翼遠端齊平的位置,將JF-17標誌性的“拱形大邊條翼”也涵蓋其中。縱向,沿機體“脊背”向前延伸,與“蚌式進氣道”前沿齊平,向後沿機體“脊背”延伸至與襟翼位置水平。由於缺乏JF-17 BlockIII原型機仰檢視,無法觀察機翼下蒙皮材料,但根據殲10C原型機做參考,可知,也同樣採用複合材料;另外,在JF-17 BlockIII原型機機首座艙位置正下方兩側位置,也使用了面積極為可觀的複合材料蒙皮。

中國戰機採用碳纖維複合材料最早要追述到“殲8II時代”,但受限於中國當時碳纖維生產技術水平,所佔比例極小。中國的第一款完全具有自主智慧財產權三代機殲10A,其機體蒙皮碳纖維複合材料用量達到6%。殲10B、殲10C在機翼大面積採用碳纖維材料,其機體蒙皮複合材料用量超過10%。

大話:JF - 17 BlockIII原型機(之一)——從複合材料蒙皮說起

JF-17B原型機蒙皮複合材料佈置與JF-17 BlockIII極為相似

2018年,參加巴基斯坦國慶閱兵的JF-17B雙座版,已經採用複合材料蒙皮製造的新式垂尾,相信後續出現的JF-17 BlockIII原型機也會採用與JF-17B類似的垂尾。屆時,JF-17 BlockIII機體採用蒙皮複合材料用量會進一步增大。那麼,JF-17 BlockIII機體蒙皮複合材料用量比例將遠超殲10C,甚至達到或超過20%這個量級。

在世界範圍內,複合材料還屬於“昂貴品”,公認的一種說法是:三代機複合材料的使用比例約在3%~12%,四代機複合材料的使用比例約在20%~30%(當然,阿三的“光輝”戰機是個特例,複合材料使用比例高達40%,除了讓人敬仰,也只能敬仰)。

那麼,定位於輕型、廉價三代機的JF-17(梟龍),其最新改進型號,採取如此“大規模”使用複合材料的做法,只能用“令人歎為觀止”來形容……

大話:是誰給了JF-17 BlockIII大量使用複合材料的底氣?

複合材料的製造水平是衡量一個國家航天與航空工業製造能力的一把尺子,也是綜合性反映一個國家基礎研究、精密製造與工業硬實力的一面鏡子。因此,科技大國在新型材料領域的技術角逐與競爭,是及其殘酷的。

歐美列強從“三代機”時代,開始普遍採用複合材料。在保證戰機結構強度滿足設計要求的前提下,複合材料能夠大幅度減輕戰機的自重,並且,抗疲勞、防形變、防鏽等諸多特性均超過航空合金鋁材,某些特殊的複合材料還具備減少雷達波反射強的功能。戰機的生產製造過程,其複合材料的使用比例,在某種程度上,能夠真實反映出一個國家在材料、工藝、設計等諸多方面的技術等級。

西方世界在複合材料的生產與製造領域,長期對中國施行禁運與封鎖政策。

以碳纖維複合材料為例:碳纖維材料根據“拉伸強度、彈性模量、斷裂伸長率”等技術指標,大體上可分為高強T系列、高模M系列、兼備高強高模的MJ系列。在高強T系列中,又分為通用標模型(T300級)、高強標模型(T700級)、高強中模型(T800級)、高強模型(T1000級)以及超高強中模型(T1100級)。

T700與T800級碳纖維複合材料普遍應用於軍用飛機、導彈(洲際導彈)製造與航天器製造領域,因此,歐美針對此類碳纖維材料、技術與生產諸多環節,對華制定極為嚴苛的禁運政策,甚至出現過中國商人在美購買T800級相關的產品,直接變成被告的事件。

中國複合材料研究始於60年代(甚至更早),但長期受限於基礎研究、工業基礎的薄弱和資金支援、相關人才的短缺與匱乏,截止到21世紀初,中國在碳纖維複合材料領域只完成T300級系列產品的小規模工業化生產與製造。

隨著改革開放的不斷持續與深入,國家綜合國力不斷增強,從“十一五”、“十二五”、“十三五”(即,2006~2020年)國家重點研發計劃綱要中對材料科學領域的資金扶持與投入力度的不斷加大,中國的複合材料科技開始井噴式發展。

自2009年開始,中國在碳纖維領域先後突破了T300級、T700級、T-800級、M30級、M55級、T1000級碳纖維的大規模的工業化生產技術與工藝。2018年,中國一舉打破一直處於日本壟斷狀態的T1100級碳纖維生產與製造技術,這是世界最強、最前沿的碳纖維技術。2019年,中國已經實現T1100級碳纖維百噸級小規模生產,千噸級別生產線有望在2020年後實現。

目前,中國的碳纖維生產產量居世界第二位,中國T700級、T800級和T1000級碳纖維生產能力分別達到萬噸級和千噸級。在中國武器庫中,東風系列新型導彈、鷹擊系列新型與改型導彈、紅旗系列防空導彈、殲-20、FC-31、殲-16等明星產品,均採用國產碳纖維材料。

中國的碳纖維材料非常具有“中國特色”,以T800級碳纖維為例:國產T800碳纖維拉伸強度平均值5。63GPa,彈性模量平均值292GPa,斷裂伸長率平均值1。9%。在彈性模量、斷裂伸長率方面與日本的T800級相當,但在拉伸強度平均值方面要強於日本的T800級。但中國的T800級碳纖維在大規模工業生產模式下,其成本僅為國際同類產品的⅓,每公斤不足350元人民幣。

那麼,JF-17 BlockIII大量使用複合材料的“底氣”到底從何而來?我們還是含蓄些,仁者見仁、智者見智為好!

最後總結

近幾年,T800級碳纖維材料應用於新型三代半、四代機的機體蒙皮例項非常多。大名鼎鼎的法國陣風M,在其宣傳資料中,就對其機體複合材料讚不絕口,藉此太高了不少“身價”(由於F22研發較早的緣故,其碳纖維材料為T700級)。

大話:JF - 17 BlockIII原型機(之一)——從複合材料蒙皮說起

JF-17B雙座版列隊下線

2017年4月27日,JF-17B雙座版梟龍首飛。這是JF-17系列戰機開始大量採用複合材料製造“第一個機型”,也是首個享受“中國T800級碳纖維材料技術紅利”的外貿機型。2019年12月28日,JF-17 BlockIII原型機首飛,這必然是享受“中國技術紅利”更高、更廣的外貿機型。

巴基斯坦軍方對JF-17 BlockIII的綜合作戰效能有“準四代”的渴望。這個目標是否能實現,目前看還非常不確定。不過,假如拋開武器系統、電子裝置這些還不確定的因素不談,只看機體材料的應用技術與水平,似乎還真有那麼點意思……

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