詳細解密歐洲臺風戰斗機中的碳纖維復合材料

根據Defense world網站報道,德國議會批準了以54億歐元從空客公司采購38架 Eurofighter EF2000臺風戰斗機,這些戰斗機是德國計劃采購的93架歐洲戰斗機中的批,預計在2025年至2030年之間交付。
  該訂單以項目名稱Quadriga命名,主要涵蓋30架單座和8架雙座歐洲臺風戰機,此次合同的簽訂,也使得德國成為歐洲大國防計劃中的大訂購國。Eurofighter是歐洲大的防御計劃,英國、西班牙和意大利與德國一起參與其中。除了技術能力外,它還在歐洲提供了100,000多個工作崗位。
  對于歐洲臺風戰斗機而言,2021年將會是重要的一年,除了有望獲得西班牙的訂單以替換其老式F-18之外,瑞士和芬蘭的采購決定也將臨近。瑞士提供的需求與德國Quadriga訂單的配置相對應,該設備包括上新的電子雷達、面向未來的硬件和軟件以及無限制的多角色能力,可用于打擊空中和地面目標。
  據悉,德國之所以選擇歐洲臺風戰斗機取代美國洛馬公司的F-35戰斗機,另外一個主要原因是德國希望保留該國飛機、電子系統和武器的知識產權。
  詳解臺風戰機中的碳纖維復合材料
  歐洲臺風戰斗機采用先進的復合材料制造,從而可以提供低雷達剖面和堅固的機身,飛機表面只有15%采用了金屬材料來進行隱身操作和雷達系統的防護。
  臺風戰斗機在從初的設計階段就將飛行員包含其中,從而開發故意不穩定的機身,該機身仍然可以有效飛行,尤其是在于既可提供亞音速下的出色機動性,又可提供有效的超音速能力,以支持廣泛的戰斗場景。
  臺風戰斗機的輕量化設計關鍵是要考慮到復合材料的不穩定性。使用它們意味著機身重量比傳統材料輕30%,提高了航程和性能,同時降低了雷達信號。臺風戰斗機剖視圖如下圖所示。
  歐洲臺風戰斗機剖視圖
  臺風戰斗機中材料詳細使用比例為:碳纖維復合材料70%、金屬材料15%、玻璃纖維增強塑料12%、其他材料3%。上述比例為臺風戰斗機的外表面材料占比情況,而碳纖維復合材料在臺風戰斗機中結構占比約為50%。下圖對比了國外軍用戰斗機中碳纖維復合材料用量情況。
  國外軍用戰機中碳纖維復合材料用量
  下圖中顯示了碳纖維復合材料、玻璃纖維復合材料和金屬合金在臺風戰斗機中的典型應用部位,從圖中可以看出包括機翼、前機身及機尾等飛機主要部分均是由碳纖維復合材料加工。
  臺風戰斗機中材料體系及應用情況
  目前歐洲臺風戰斗機采用的碳纖維復合材料大多以美國Hexcel公司的HexPly? 8552 環氧預浸料為主。此外,在部分高溫部件采用的先進雙馬來酰亞胺(BMI)以及用在夾層結構中的HexWeb? 蜂窩,據統計Hexcel公司為每駕戰斗機提供的復合材料超過一噸。
原創 錢 鑫 博士