軸承不管是在軍用還是民用裝備上,都是不可獲取的基礎零件。不過軸承極有可能可能和F35B這一類垂直起降戰機的航發有重大關系,如果國内想搞垂直起降戰機,那麼就繞不開這個部件。
而在今年的9月20日,中科院宣布要在2021年到2030年之間,将美國的卡脖子清單變成科研任務清單,其中明确提到的有航空輪胎、光刻機和軸承鋼。這也讓讓小小軸承的再一次得到了全社會關注。當然,将軸承鋼和光刻機并列其實并不是巧合,隻能更加說明其重要性。
因為美國的F35B垂直起降的關鍵技術之一,就是三軸承旋轉噴管。這個噴管也垂直起降航發的技術關鍵,可以在2.5秒内完成95°偏轉動作,還能在懸停時左右偏轉12.5°橫向控制,搞定了個航發偏轉噴管技術,其實就搞定了垂直起降戰機的核心。
而這個三軸承旋轉噴管技術之所以難,在于三段噴管需要矢量運動,因此中間是通過三個環形軸承連接的,這其中就需要突破軸承的密封和冷卻問題,也就是需要高耐熱、高耐磨度以及高彈性極限的新型軸承鋼。而這種軸承鋼本身材料也不普通,應是稀土軸承鋼,其複雜的材料配比和加工工藝無法得知,隻有自己慢慢試驗,逐步靠攏。
目前F35B所使用的普惠F135-PW-600發動機中,環形軸承的散熱問題依靠的就是優秀的軸承鋼材料,和穿透軸承的冷卻空氣襯套方式,簡單說就是将冷空氣注入其中散熱。而且尾噴旋轉機構還使用燃油為介質驅動,用燃油液壓技術保證燃油流過後不回流油箱,保證軸承溫度不會進一步提高。
另外F35B的尾部噴管還采用了兼顧散熱和隐身的設計,15片噴管魚鱗片采用多面形陶瓷材料,分别組成内外兩層。外片遮住内片的縫隙,形成大家看到的重疊的尾噴管鋸齒狀後緣,而中間的縫隙可以保證冷空氣正常流通帶來降溫效果。
至于這3組軸承之間的密封問題,實際上比溫度問題更棘手,如果做不到一定标準,那麼航發就會丢失動力,這樣即便達到了矢量旋轉噴口,那動力指标也不可能滿足飛機要求。不過這一方面就是靠軸承鋼材料的硬實力,以及制造工藝水平,這都是實打實的技術,加工設備操作水平一樣都不能缺。
而如果像國産殲17(暫定名)這樣的垂直起降戰機,那麼最關鍵的就是航發,航發中最關鍵的是軸承鋼。當然也可能通過别的方式來實現中型戰機垂直起降,但是至少從雅克141到F35B,這個技術美國人都不敢做太大修改,基本原理還是這麼回事。因此突破軸承鋼技術,或許可以在未來間接提升國産垂直起降航發的生産,畢竟外界猜測國内在1996年獲取過P-79B-300的部分資料,但是在包括軸承鋼在内的材料工藝步驟方面還是很難實現,因此即便有資料也無法制造大角度偏轉噴口的航發。
況且目前有六代機、殲20改進型還有下一代隐身艦載機需要研發,因此垂直起降戰機的優先級并不是很高,再加上以上技術原因也就處于非急需狀态了。這也是為什麼外界猜測076兩栖攻擊艦定位于彈射大型固定翼無人機,而非垂直起降有人機的原因。而從中科院2021-2030年攻克軸承鋼的說法來看,在過8年左右的時間,如果軸承鋼等技術可以讓航發取得突破,那麼殲17或許就隻差臨門一腳了,可以說非常有希望。
而此時差不多已經到了077型兩栖攻擊艦,這也很有可能成為國内第一種擁有垂直起降戰機的艦艇。總體來說,攻克軸承鋼是一個非常積極的信号,因為在軍用戰機、航天科技和水面裝備上都需要這種先進材料,對于民用技術的進步也有很大推動動用。道阻且長,就讓我們拭目以待10年之後殲17是否會從077兩栖攻擊艦上起飛吧。
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