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美国北卡罗来纳州立大学为隐身飞机开发复合材料蒙皮

   日期:2021-07-28     来源:复材模压网    浏览:278    评论:0    
核心提示:【据美国机械工程师协会网站2021年7月13日报道】训练一名隐身战斗机飞行员需要严格的训练和飞行测试,平均每位合格飞行员的花费高达1000万美元。因此,隐身战斗机的结构外形设计和可靠性至关重要。来自美国北卡罗来纳州立大学一个研究团队一直致力于隐身战斗机开发一种更可靠、更耐用和更高效的全新蒙皮。
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    【据美国机械工程师协会网站2021年7月13日报道】训练一名隐身战斗机飞行员需要严格的训练和飞行测试,平均每位合格飞行员的花费高达1000万美元。因此,隐身战斗机的结构外形设计和可靠性至关重要。来自美国北卡罗来纳州立大学一个研究团队一直致力于隐身战斗机开发一种更可靠、更耐用和更高效的全新蒙皮。

目前,B-2“幽灵”(Spirit)或F-117“夜鹰”(Nighthawk)等隐身飞机均涂有雷达吸收材料(RAM),旨在吸收环境周围的电磁波并将其转化为热量释放。目前已经有适用于不同条件、不同类型的RAM技术,一些在较高频率下表现最佳,一些在较低频率下表现出色。但是,没有任何一种RAM技术能够覆盖所有的雷达频率,使其在同时面对不同频率电磁波时都能实现隐身。此外,RAM非常脆弱,不能承受250℃以上的温度,热量、盐分、湿气和摩擦均会导致RAM失去完整的功能特性。因此,隐身作战飞机往往须通过特殊的结构设计方式在保护RAM的同时,还要兼顾机动性、速度和巡航时间等方面。

北卡州立大学研究团队正在开发的一种碳纤维增强复合材料聚合物蒙皮有望解决上述难题。这种混合结构材料可实现两项具体功能:传导和绝缘。聚合物基碳氮化硅(SiCN)陶瓷使用经氧化钇稳定的氧化锆纤维进行增强后,可帮助传导摄入的电磁能。由于陶瓷结构的加入,这种混合结构材料可以承受高达1800℃的高温。该复合材料还使用重量轻且强度高的碳纳米管进行了增强,使该材料结构本身结实耐用。

喷涂材料

经过对这种材料的测试发现,其反射率非常低,并且吸收了近90%以上的入射波,而现有RAM的吸收率仅为70%到80%,可提升作战飞机的优势性能。此外,这种材料还具有很强的抗氧化和抗腐蚀能力。

北卡州立大学的研究人员表示,从目前测试的结果看,这种材料的性能和耐用性已经没有任何问题,因此,针对飞机的设计方式也不再有任何限制。

新材料可像油漆一样涂覆在飞机表面,且仅需几天时间即可完成密封。研究人员表示,3毫米厚的材料理论上可以喷涂到飞机的所有表面,且对飞行性能几乎没有影响。但是,具体的表现仍然需要进行测试。

可扩展性测试

开发这种材料仍然存在重大挑战。其中最大的挑战是这项材料技术并没有任何研发基础,相关测试技术并不存在。由于材料具有导电性,研究团队不得不建造自己的设备在高温条件下测试材料。

研究团队的研发工作已经取得了长足进步,并且从美国空军科学研究办公室获得研发资金,以进行材料的进一步的测试和应用验证。

这种新型隐身涂料还有一系列其他可能的应用,包括潜艇、航母、弹道导弹等等。未来一段时间,研究团队需要寻找行业合作伙伴继续实现研发目标,潜在的合作伙伴包括波音、洛马、雷神和诺格公司等制造商。整个航空航天市场对于隐形技术的兴趣持续存在,预计该领域的年增长率将超过6%。

北卡州立大学研究团队计划在接下来的2年内完成这种材料的定型。

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标签: 复合材料
 
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