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[军武次位面]:罗夏

这块玻璃只有美国能造,中国20年都别想搞出来!2年后中国来打脸
这种飞机舱盖只有中美两国能造

2008年,有人在军事论坛发了一个帖子:先别提什么四代,中国20年之内能做出和F-22一样的整体式座舱盖?

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先不说这个座舱盖是不是四代战机的硬性标准,尽管帖子下面很多人都在跟楼主争论,但是就算你道理说得再多、讲得再好,没有就是没有,你能怎么办?

结果两年之后,歼20的原型机曝光,很明显能看到,采用的正是“中国20年也造不出来的”一体式座舱盖。

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于是这个帖子瞬间成了大型打脸现场,无数网友带着瓜子可乐来到帖子下面强势围观,不断有人鞭尸楼主,场面残忍至极,空气中到处都充满了欢乐的气氛。

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尽管楼主跑出来亲自掌嘴,依然阻挡不了众多网友源源不断的打脸热情。

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局座曾经说过,一件装备战斗力强不强,首先要看它好不好看。

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装备了一体化座舱的歼20,在颜值上至少又上升了一个档次。

按照局座的理论,我们可以说,一体化座舱不是一般的好,而是大好。

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除了歼20之外,世界上配备一体化舱盖的战斗机寥寥无几,但是在现役的四代机中,除了苏57,全都采用的是一体化舱盖。

当然,如果只是为了好看,我们完全没有必要费劲巴拉搞出来这么个看起来似乎很厉害的东西。

之所以装配一体化座舱,是因为这东西是真的很厉害,制造真的很困难。

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负责设计制造F-22的洛马公司曾称:F-22的整体座舱是其整个项目里最复杂和最具有挑战性的工作。

首先,战机的座舱造型与舱盖材料已经经过了长时间的演变和进化。

最早的战斗机座舱透光率是100%,因为根本就是露天敞篷式的,最多就是在前面加一小块挡风玻璃。

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虽然天上的风有点大,但是因为飞行高度和速度都不是特别大,所以飞行员忍一忍还是可以顶得住的。

但是后来随着飞行技术的迅速发展,继续使用敞篷式座舱肯定是不可能的。尤其是现在各种超音速战机满天飞,难道要飞行员用脸去接音爆?

最开始的座舱采用的是蚌式座舱盖,由三块式风挡和可开启的蚌壳式活动舱盖组成。苏联米格21、美国F-4以及我国的歼7、歼8飞机都采用的是这种形式。

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▲中国歼-8高空高速战斗机

这种设计对座舱盖的制作工艺要求不高,但是会影响到飞行员的视野。

随着第三代战机的登场,新的水泡式座舱盖形式也出现了,顾名思义,整个战机座舱就像一个透明的水泡。美国的F-15、F-16,苏联的苏-27,法国的“阵风”战斗机都采用了这种结构。

水泡式座舱盖由整体式圆弧风挡和可开启的水泡式活动舱盖组成。

其中F-16战斗机的座舱盖已经无限接近一体式座舱盖的水平。

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F-16座舱
这样的座舱为飞行员提供了其他战机无可比拟的全向视野。

飞行员的上半球视野达360度,一侧至另一侧为260度,前后为195度,侧下方为40度,前下方为15度。

到了第四代机。最新的座舱设计就是以中美两家独二无三的一体式舱盖。主要代表是歼20、F-22、F-35。

除了提供近乎无死角的视野,一体式座舱在隐形方面同样具有强大优势。

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因为一体式舱盖和整个机身完美融合在一起,座舱盖增加的RCS(雷达反射截面)几乎可以忽略不计。

对于需要认真考虑隐身性的飞机来说,座舱盖的外加固边框必然会突出舱盖有机玻璃一些,这样一来,突出的部分就成为了雷达波的天然反射器,会增大飞机的RCS。

而对于无框式座舱盖来说,只要在座舱盖上涂上一层特殊材料,就可以用其几何外形保证雷达波向各个方向散射,而不会在某个方向上聚焦。

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既然一体式座舱这么好,为什么其他国家不采用呢?比如俄罗斯的苏57,使用的依然是分体“滑盖式”舱盖。

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原因很简单,因为造不出来。

现代战斗机对座舱盖的要求极高,特别是最新的四代隐身战机。

首先透光率要好,必须达到90%以上,而且在透光的同时,还要能够阻挡紫外线和红外线。同时,座舱盖的强度一定要足够坚固。F-22战斗机的座舱盖要求承受1.8公斤异物(飞鸟)以650公里/小时速度的撞击而不破损。我国则要第四代战机以海平面最大巡航速度速度(通常为900公里/小时)飞行时,被1.8公斤质量的鸟撞,座舱盖不破碎,舱盖表面不出现大于2.5毫米的凹坑。

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▲F-16和飞鸟相撞另外舱盖还要耐高温,而当战斗机飞行速度超过2马赫时,座舱盖外部温度可以达到110℃。

这样几条苛刻的要求,一般的材料根本无法满足。

现在很多人看到战斗机的透明舱盖,第一反应就是:好大一块玻璃!

最早的座舱盖确实使用的是经过物理或化学钢化的特制无机硅酸盐玻璃,与透明塑料胶片经复合制成三明治层合结构。

但是因为玻璃是脆性材料,工艺性能比较差,而且很难制作成复杂的曲面,一不小心就做成了哈哈镜。飞行员从驾驶舱看过去,外面的情况全部都变形扭曲了,这无论如何是不能接受的。

而且玻璃还有一个重大的缺陷——太重了!

在空间与重量有限的战机上面,把大量重量耗费在座舱玻璃上,实在是极大的浪费。

现在战机座舱最常见的制作材料有两种。

第一种是丙烯酸酯类材料,其光学性能优异,透光率接近用于高级光学仪器的水晶,高达90%以上。其中聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)可见光的透射率达到92%,浑浊度不到2%。而PMMA就是我们通常说的有机玻璃。

同时丙烯酸酯类材料自身重量较轻,只有传统无机玻璃的一半,因此现代战斗机座舱盖厚度比老式飞机的座舱盖薄很多。此外丙烯酸酯耐候性好,不会出现银纹现象,加工性也还不错,因此多用于民航客机的风挡和侧窗。

但丙烯酸酯有个很大的缺点:耐冲击性和耐高温性差,所以多用于亚音速客机的舷窗。

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另一种材料是聚碳酸酯(PC),常被拿来制造水瓶、镜面、防弹玻璃等。

PC材料具有类似于有色金属的高强度、高韧性,因此抗冲击性和耐热性很好,但是表面不耐磨而且不耐老化,易溶于有机溶剂,长期暴露在紫外线中变色发黄。

所以最新的座舱材料一般将环境适应性更好的丙烯酸酯作为内外两层,而将抗候性差的PC作为中间夹层,经过这样多层复合形成了三明治一般的有机玻璃座舱盖,多层不同材料层合后压叠成型。

但是这样的制作流程成本相当高昂,F-22舱盖透明体的造价高达40万美元一个,再加上框架组件,

总价突破了100万美元

,同时制作周期长达6周。

于是之后的座舱透明件采用了更加先进的透明材料以注射的方式注入大型注塑模具内,冷却后就能成形,前后仅需1小时。

虽然注射成型法是一种普通的有机玻璃制品传统工艺,但丙烯酸酯和聚碳酸酯是不同材料,要保证两种不同性质的材料能够完美融合而且分层不乱,就到了考验技术的时候了。

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制造座舱盖的材料和技术就像《天龙八部》里面的太祖长拳,基本属于人人皆知的入门级武功,很多私人公司都能够进行制作。

虽然技术不是什么全新科技,但是想要制作要求如此苛刻、曲面要求极高、面积如此巨大的盖板就是另一回事了。

江湖上每个人就算没有练过,但至少也见识过太祖长拳,但是试问谁能打出乔峰的威力?

至于具体过程到底是怎么实现的,恐怕只有中国和美国材料专家知道了。而且俄罗斯人明显比我们更想搞清楚。

就在不久之前,俄罗斯发布了一个苏-57的宣传片,准备好好展示一下苏-57的风采。

宣传片中还罕见地公开了苏-57战斗机通过内置弹舱发射导弹的片段。

本来俄罗斯人准备好好长一口气,宣传一下自己最新战机的威力,结果有眼尖的网友发现,苏-57战机的座舱盖上居然有好几个明显的气泡。

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这下就非常尴尬了。

当然,按照俄罗斯人的风格,这不算什么大问题。虽然做工是糙了点,但不是已经飞起来了吗?

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但是有人可能发现了,歼-20刚亮相的时候,座舱盖和F-22一样,采用的是科幻感十足的一体化座舱,随后却增加了一根加强筋。

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看到这样的变化,很多人怀疑中国的技术说到底还是比不上美国,不然那么漂亮的一体式舱盖为什么要多此一举加上一根强化筋?

这个就牵扯到另一个问题,大家都知道,当战斗机遇到紧急情况的时候,飞行员需要进行弹射紧急逃生。这个时候座舱盖就不在是保护飞行员的屏障,而是影响飞行员逃生的阻碍。

对于这个问题,目前最主要的解决方式有两种。

一种是抛盖式,先将座舱盖这个阻碍抛掉然后弹射座椅再点火弹射。由于很多现代战斗机座舱盖的透明材料强度较高,直接穿盖会对飞行员头、颈部造成伤害,像F16、F22这种采用聚碳酸酯整体座舱盖的飞机,使用的就是这种方式。

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F-16战机的先抛盖后弹射方式

一体化座舱盖虽然有各种优点,但是为满足透明件抗鸟撞的强度要求,需要将整体式座舱透明件风挡部位加厚而舱盖部分减薄,一块舱盖不同部位要做到不同厚度,这代表着航空玻璃工业的最高水平。洛马公司曾经说过,F22的整体座舱是整个F22项目里最复杂最有挑战性的工作之一,相信歼-20的座舱盖同样面对相同的技术难度。

这样一来,就必须保证透明件的厚度,F-22战机舱盖顶部最薄的地方,也有2厘米厚度,全套舱盖的重量高达500公斤,这对于以克计较的战斗机来说显然有点奢侈

另一种弹射的方式是穿盖式,弹射座椅带着飞行员穿破透明材料制作的座舱盖,直接弹射。

这样的弹射方式比抛盖式更加方便迅速,但座舱盖不能太厚,可是座舱盖不够厚的话,强度又不达标,因此需要安装加强筋弥补厚度下降造成的强度下降。

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▲飞行员上方的“曲线”就是穿盖时使用的微爆索
虽然颜值下降了一点,但是舱盖的重量大大减轻,在不影响性能的前提下,降低了工艺难度和制造成本。

因此,之后的F-35战斗机同样采用了这样的设计。

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而且有时候,微爆索的设计会有意想不到的作用。

美国曾经有一架F-22就曾经发生过座舱盖打不开的情况。

座舱内的飞行员一一检查了机舱内部所有能够检查的仪器,但是都无济于事。机场工作人员也是一脸懵逼,因为此前从来没有遇到过类似问题。

维护大队对顽固的座舱盖束手无策,有人向制造商洛克希德·马丁公司和系统软件设计者求助,没想到对方同样没有任何办法。

在多次尝试无果后,轮到机场消防队员上场。消防队员通过使用特殊钢锯,在历经数个小时后,终于将F-22的座舱盖锯开,此时飞行员已经被困在里面长达5个小时。

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经过这一番折腾,F-22的座舱盖彻底报废,再加上隐形涂层的破坏,单这一项就让一百多万美元打了水漂。

如果座舱盖中安装了微爆索,就算保不住座舱盖,恐怕也用不着这么麻烦。万一当时战机的供氧系统也发生了故障,损失的就不只是一个座舱盖了。

总之,在一体化座舱盖下面增加一条加强筋,并不是技术的退步,而是一种经过取舍的改进。虽然这样看起来比较“土”,但是这样的座舱盖同样只有中美两个国家才能够制造。

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在一些人看来,很多高科技装备在中国的手里都会自动染上一种“土气”buff。在美国手里像是来自未来的“天顶星科技”,一旦被中国掌握,总是忍不住让人想问一句:

就这?

就像网上有人说的:

“凡是外国掌握而中国没有掌握的,都是厉害的不行的技术。

凡是中国掌握和外国没有掌握的,都是没用的技术。

凡是中国和外国都掌握的,都是没有什么难度的技术。”

若是这种想法,那我真心救不了你。

当年中国研制原子弹时,这技术够顶尖了吧,苏联专家撤走时说这道公式你们即使用计算机算两年也算不完。

这道公式,美国人算完用了6年,英国人用了5年,苏联人用了8年。

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中国呢?用了不到两年的时间算完公式,到原子弹爆炸成功时,总共只用了5年。

中国没必要在各行各业各项技术都做到全世界领先,美国也做不到这点。中国只需在最需要的方向做到就足够了。

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