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制造飞机的材料经历了哪些演变过程?

作者:Anita 发布时间: 2022-03-21 07:12:12

简介:】作者:王博涵
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来源:知乎
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最古老的材料:木头。自从飞机发明以来,木头就作为飞机制造的重要材料之一

作者:王博涵
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最古老的材料:木头。自从飞机发明以来,木头就作为飞机制造的重要材料之一广泛存在。一直到30年代,出现全金属飞机之后,才逐渐被取代。但木头作为一种成本低、效果好的材料,目前仍然有飞机应用。而且近几年,有一些人提出,木头具有良好的隐身性能,未来会不会在军机上重新得到广泛应用也不得而知。

最常见的材料:铝合金。塑性好,强度高,易于加工,重量轻。所以自从1915年德国人容克斯(Junkers)制造出第一架全金属飞机之后,全世界的飞机设计师和飞机制造厂都开始广泛接受这种新型材料。直到现在,绝大多数飞机还是以铝合金为主。缺点是不耐高温不耐磨,在一些超音速飞机上显得不够用。

最坚固的材料:钢,主要是不锈钢。钢材成本较低,强度大、耐高温,但是重量也大,所以在飞机上并没有广泛采用,只是在一些需要承受比较大的负载和需要耐受高温的地方少量采用。由于新型材料的出现,钢材在飞机上的应用现在是越来越少了。大量应用不锈钢的量产飞机貌似也就是MiG-25这一个怪胎了。

最纠结的材料:钛合金。钛合金重量轻(密度大概是钢的一半)、强度大(超过很多钢材)、耐腐蚀(浓硫酸都不怕)、耐高温(在500摄氏度依然能保持高强度),缺点是冶炼和加工特别困难,所以在很长一段时间里都是少量应用。想想也是,不怕高温不怕腐蚀的主儿,冶炼起来肯定不容易;至于说加工困难,我自己有切身体会:用锉刀打磨钛合金制品,挫下来的钛末儿一会儿就“糊”在锉刀上,能直接把一把锉刀废掉。由于加工技术不断长进,越来越多的飞机开始大量采用钛合金,比如F-22有40%的结构是钛合金制作的。

最新型的材料:复合材料。复合材料其实是很多种材料的统称,最典型的就是玻璃钢,此外还包括碳纤维啊凯芙拉啊陶瓷啊之类的材料,甚至连编织袋刷树脂(相信我,有的飞机蒙皮就是这么弄出来的)都能算复合材料。由于复合材料种类实在太多,所以很难说哪种最好什么的。但总体的特点是重量轻、强度大;由于是类似塑料的材料,耐腐蚀性能肯定也不错;由于几乎可以任意塑形,加工起来难度也不大,有的材料甚至可以用胶水粘起来。由于相比钛合金更容易加工,所以也在现代飞机上广泛采用。

此外还有帆布,伴随着木头,曾经广泛作为飞机的蒙皮使用,但随着铝合金的广泛应用,逐渐退出了历史舞台。与木头不同的是,由于帆布表面粗糙,会极大的增加飞机表面的粘性阻力,而且成本不比刷上了树脂的编织袋便宜,所以没有像木头一样还半死不活,而是基本上没人用了。

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