軍用航空技術之演變 : 材料技術的進步。

 

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寫於2022年1月22日

   一戰及以前的飛機，除主要承力件，多用木材建造，機翼及氣動舵面，則以帆布舖上。為強度需要，其間以張線連接加固。這樣的飛機，阻力太大，加上發動機功率低，單臺極其量200馬力，航速就止於200千米/時。

    上世紀二、三十年代，航空技術突飛猛進，鋁合金大量使用，出現了全金屬飛機。此外，用上"張臂式"主翼，比之雙翼及三翼機，阻力大大降低。加上發動機功率單臺已達900至1000馬力，二戰初期戰鬥機航速上升至500至600千米/時，轟炸機則在400千米/時左右。

  二戰後期，發動機單臺功率上升至1600至1800馬力，但航速止於730千米/時左右。後來採用噴氣式發動機，航速才達到800至900千米/時。

   航空發動機技術，在二戰末期以英國居首，最先造出實用化的滑噴發動機。雖然推重比只有三倍左右，足以令飛機有1000千米時速。美蘇兩國的第一代噴氣發動機都師承英國。蘇聯就靠引進英國技術，才有推力2.2噸的∨K1發動機，以及與美國F86軍刀機相匹敵的米格15戰鬥機。

    材料科學的進步，鋁合金之外，還有鈦合金，後者耐熱，比鋼輕六成，比強度(強度/比重)很高，成為航空工業十分重要的材料。上世紀七十年代出現的碳纖維材料，碳硼材料，強度靱度良好，而且輕巧，是飛機非承力件的理想材料。先進戰鬥機的材料，已有兩成左右用碳纖維複合材料，對減輕機重有重要意義。發動機承熱部件用鎳合金，後來代之以陶瓷複合材料，能達到長期忍受1450K的高溫。

   上世紀八十年代，我國要以每千克五千元的高價，向日本東麗集團買入中等檔次的碳纖維材料。近幾年高檔次的碳纖維材料已能量產，從此自給自足。陶瓷複合材料亦有突破。

    殲10，殲20及太行發動機，就是這樣造出來的！

郭倩

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寫於2022年1月21日

  飛機出現於上世紀初，十多年後的第一次世界大戰，就投入戰爭成為殺人利器，參戰國的大後方也受到敵航空兵攻擊及殺戮。

   兩次大戰間的西班牙內戰，德蘇戰鬥機首次交鋒，作為失利一方的蘇聯，總結出戰鬥機有速度，爬升率，機動性及火力幾個最重要的要求。二戰的戰鬥機，速度及爬升率比一戰提升近三倍，機槍機炮口徑由7.7毫米提升至20，30毫米。上世紀六十年代起，空對空導彈橫空出世，目前的紅外導彈射程達十多千米，雷達制導的中遠距導彈更達60至150千米。瞄準系統由簡陋的純光學裝置邁向初步電子火控系統。

   到上世紀70年代，軍用航空技術總結成材料、氣動外形、航空電子、發動機、武器系統幾大領域。而最基礎的，是材料及精密加工技術。

   戰鬥機的性能追求，也由高速高空，爬升率，轉變為跨音速機動性及敏捷性(改變飛行姿態的快速性)的追求。近四十年，再加上隱身性能，即降低雷達反射面積，及紅外特徵和可視性。

   如此，先進戰鬥機技術成為現代科技精華的體現。戰後由美蘇爭霸，西歐不時有異彩，變成中國硬插進來，在第一梯隊佔有一席之地，這只是近二十多年的事。而西歐，顯示出因缺乏資源投入而跟不上的情況。