魯躍進(jìn)

摘 要：為了適應(yīng)突變加劇的信息化科技化網(wǎng)絡(luò)化軍事備戰(zhàn)世界，各國(guó)加大了對(duì)軍用無(wú)人機(jī)的研發(fā)，飛機(jī)結(jié)構(gòu)逐漸出現(xiàn)了先進(jìn)復(fù)合材料化的趨勢(shì)，在無(wú)人偵探無(wú)人作戰(zhàn)的新型軍用無(wú)人機(jī)之后，先進(jìn)復(fù)合材料亦將廣泛運(yùn)用于軍用無(wú)人機(jī)的制造上，探討研究先進(jìn)復(fù)合材料在軍用無(wú)人機(jī)上的應(yīng)用有利于我國(guó)在飛機(jī)制造業(yè)上取得突破性的進(jìn)展和跨越。本文僅以筆者自身研究為基礎(chǔ)，簡(jiǎn)要談?wù)撓冗M(jìn)復(fù)合材料在軍用無(wú)人機(jī)上的應(yīng)用，以及復(fù)合材料帶來(lái)的巨大變革對(duì)我國(guó)航空制造業(yè)帶來(lái)的機(jī)遇和挑戰(zhàn)。

關(guān)鍵詞：先進(jìn)復(fù)合材料 軍用無(wú)人機(jī) 挑戰(zhàn)

中圖分類號(hào)：TB332 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1672-3791（2014）06（a）-0216-01

為了適應(yīng)當(dāng)今高科技、高強(qiáng)度的高信息化作戰(zhàn)以及適應(yīng)越來(lái)越依靠網(wǎng)絡(luò)中心作戰(zhàn)環(huán)境要求而衍生出來(lái)了新型軍用飛機(jī)——軍用無(wú)人機(jī)。作為新一代的無(wú)人偵探、無(wú)人作戰(zhàn)的新一代軍用機(jī)，目前已有三十多個(gè)國(guó)家對(duì)此進(jìn)行研發(fā)，世界上已研制出軍用無(wú)人機(jī)五十多種，有五十多個(gè)國(guó)家將無(wú)人機(jī)列入了軍用裝備中。在無(wú)人機(jī)的研發(fā)研制上，美國(guó)走在了世界領(lǐng)先水平上，現(xiàn)已發(fā)出了空軍與海軍的新型驗(yàn)證機(jī)。在信息化科技化程度越發(fā)普及的今天，有專家斷言，無(wú)人機(jī)將取代早已服役亦或試驗(yàn)成功的第四代戰(zhàn)斗機(jī)（符合4S標(biāo)準(zhǔn)的超機(jī)動(dòng)性、超音速巡航、隱身能力、高級(jí)戰(zhàn)役意識(shí)和效能的航空器）F-22猛禽、F-35、殲-20、T-50，成為第五代戰(zhàn)斗機(jī)馳騁于戰(zhàn)場(chǎng)。

1 先進(jìn)復(fù)合材料

早在波音787夢(mèng)幻飛機(jī)大面積使用復(fù)合材料以減輕飛機(jī)重量并且使得其創(chuàng)新設(shè)計(jì)理念得以實(shí)現(xiàn)之后，復(fù)合材料的使用便在制造業(yè)掀起了軒然大波，成為具有跨時(shí)代意義的制造業(yè)材料革命的代表和先鋒。先進(jìn)復(fù)合材料具有比強(qiáng)度比模量高、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、抗疲勞性能好、耐腐蝕性能優(yōu)越以及便于大面積整體成型等顯著優(yōu)點(diǎn)[1]，在國(guó)內(nèi)外航天航空制造業(yè)上得到了廣泛的應(yīng)用。先進(jìn)復(fù)合材料不僅僅是用于降低了飛機(jī)的重量，而是把許多功能集成到一個(gè)系統(tǒng)中越來(lái)越實(shí)用的方法。在先進(jìn)復(fù)合材料中，金屬基復(fù)合材料具有低消耗且容易加工成型的優(yōu)良性能；陶瓷基復(fù)合材料和碳復(fù)合材料在耐熱上有著強(qiáng)而穩(wěn)定的性能；先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料則以具有比強(qiáng)度比模具性高、耐熱高、減震性能好、具有較強(qiáng)的防護(hù)力等優(yōu)性特征成為軍用飛機(jī)制造、民用飛機(jī)以及航空航天制造業(yè)的普及材料。

2 先進(jìn)復(fù)合材料在軍用無(wú)人機(jī)上的運(yùn)用現(xiàn)狀

2.1 國(guó)外現(xiàn)狀

早在1990年美國(guó)研制第四代戰(zhàn)斗機(jī)F-22時(shí)，其復(fù)合材料的用量便達(dá)到了25%[2]，1995年的RAH-66復(fù)合材料用量為51%，1997年俄羅斯S-37采用復(fù)合材料用量高達(dá)50%，其在減輕飛機(jī)重量的同時(shí)也大大降低了軍用飛機(jī)制造的成本。復(fù)合材料在飛機(jī)制造上的前景一片廣闊，西方各國(guó)加大了對(duì)復(fù)合材料的生產(chǎn)和研制，目前，德國(guó)蒂森克虜伯集團(tuán)在德累斯頓開(kāi)設(shè)了一家碳復(fù)合材料技術(shù)中心，用于設(shè)計(jì)、模擬和生產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料零部件。這也是全球航空航天制造業(yè)輕量化趨勢(shì)的發(fā)展要求。

2.2 我國(guó)現(xiàn)狀

1985年由官方購(gòu)進(jìn)了法國(guó)復(fù)合型材料制造的“海豚”，并取得了生產(chǎn)專利權(quán)，經(jīng)過(guò)專家以及相關(guān)科研人員的不懈努力和研究，我國(guó)終于擁有了一批可以實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化的復(fù)合型材料制造的飛機(jī)，此后，復(fù)合材料在我國(guó)航天航空以及軍事領(lǐng)域得以廣泛運(yùn)用且及受推崇[3]。2007年在上海組織的軍演中，中國(guó)自主研發(fā)的飛豹戰(zhàn)機(jī)受到了國(guó)際上的高度評(píng)價(jià)，這是由北京航空制造工程研究歷時(shí)30年，經(jīng)過(guò)改進(jìn)，對(duì)復(fù)合材料進(jìn)行優(yōu)化使其性能得到了質(zhì)的提高[4]。這是對(duì)中國(guó)科研堅(jiān)持自主研發(fā)艱難的肯定，也是我國(guó)戰(zhàn)機(jī)研發(fā)邁向國(guó)際化水平的重大標(biāo)志。在2008年的珠海航展上，我國(guó)首次推出了無(wú)人機(jī)家族：“翔龍”高空高速無(wú)人偵探機(jī)、“天翼”無(wú)人偵察機(jī)、“暗劍”無(wú)人機(jī)。我國(guó)無(wú)人機(jī)一旦研制完成并投入量產(chǎn)，將為我國(guó)作戰(zhàn)時(shí)完成戰(zhàn)區(qū)偵查、了解戰(zhàn)場(chǎng)態(tài)勢(shì)、執(zhí)行監(jiān)視任務(wù)獲取實(shí)時(shí)情報(bào)等提供極其重要的高信息化技術(shù)手段，將極大滿足我國(guó)未來(lái)作戰(zhàn)的需求。但不得不提出，我國(guó)無(wú)人機(jī)研發(fā)起步較晚，目前尚處于初級(jí)階段，近年來(lái)雖然增強(qiáng)了樹(shù)脂基復(fù)合材料的應(yīng)用以取代玻璃鋼材料，但由于大多關(guān)鍵起決定性的復(fù)合材料還依賴于進(jìn)口，使得先進(jìn)復(fù)合材料在無(wú)人機(jī)上的應(yīng)用受到了限制。歷年來(lái)國(guó)家加大了對(duì)軍用設(shè)施研究的財(cái)政投入和技術(shù)人員的培訓(xùn)培養(yǎng)，預(yù)期中國(guó)先進(jìn)復(fù)合材料在無(wú)人作戰(zhàn)機(jī)上的運(yùn)用將在數(shù)年內(nèi)取得實(shí)質(zhì)性進(jìn)展。

3 先進(jìn)復(fù)合材料的運(yùn)用前景

（1）無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料化趨勢(shì)。鑒于各國(guó)對(duì)復(fù)合材料在無(wú)人機(jī)應(yīng)用上的重視，復(fù)合材料的采用量已達(dá)到35%左右，甚至出現(xiàn)了全復(fù)合材料制造的無(wú)人機(jī)。在軍事上無(wú)人機(jī)的小巧實(shí)用使得其量化程度大，所耗費(fèi)的復(fù)合材料也會(huì)相對(duì)增多，無(wú)人機(jī)結(jié)構(gòu)開(kāi)始走向復(fù)合材料化趨勢(shì)。

（2）設(shè)計(jì)鑒定規(guī)范化與設(shè)計(jì)制造一體化。設(shè)計(jì)鑒定與設(shè)計(jì)制造的標(biāo)準(zhǔn)化、文件化、規(guī)范化，能夠有效降低風(fēng)險(xiǎn)，降低成本。國(guó)外在復(fù)合材料應(yīng)用過(guò)程中將試驗(yàn)和分析結(jié)合起來(lái)，編制了全行業(yè)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，以便于最終產(chǎn)品一致性的改進(jìn)。

（3）制造技術(shù)的自動(dòng)化。采用自動(dòng)鋪放技術(shù)，實(shí)現(xiàn)部分機(jī)體構(gòu)件的機(jī)械化和自動(dòng)化，進(jìn)而有利于提高生產(chǎn)效率，降低廢物率，起到很好的降低制造成本的作用。

（4）降低制造成本。大力發(fā)展復(fù)合材料本身就是在追求低成本制造，但由于目前相關(guān)制造技術(shù)依然不夠完善，在其運(yùn)用和制造中依舊存在著浪費(fèi)的現(xiàn)象，可采用RTM（樹(shù)脂轉(zhuǎn)移模塑成型技術(shù)）技術(shù)盡量將浪費(fèi)降低到最小。

4 結(jié)語(yǔ)

現(xiàn)階段我國(guó)在無(wú)人機(jī)以及航天航空制造業(yè)等運(yùn)用復(fù)合材料技術(shù)尚處于起步極端，相關(guān)技術(shù)手段有待于提高，雖然取得了一定的成績(jī)但存在的問(wèn)題依然很多。想要我國(guó)在復(fù)合材料未來(lái)的領(lǐng)域中獨(dú)樹(shù)旗幟，這就需要我們建立和完善相關(guān)復(fù)合材料生產(chǎn)技術(shù)和實(shí)際操作研發(fā)基地，努力培養(yǎng)大量的專業(yè)人才，改變落后傳統(tǒng)的思想，加大對(duì)其科研的投入和支持；同時(shí)要加強(qiáng)與國(guó)際間的交流與合作，相信不久的將來(lái)，我國(guó)一定會(huì)在復(fù)合材料運(yùn)用于軍用無(wú)人機(jī)的自主開(kāi)發(fā)研制上取得重大的突破與創(chuàng)新，以完善健全我國(guó)未來(lái)軍用設(shè)備設(shè)施，保障國(guó)家的安全。

參考文獻(xiàn)

[1] 宋超，李勇，還大軍.先進(jìn)復(fù)合材料在無(wú)人機(jī)上的應(yīng)用[C]//航空航天科技創(chuàng)新與長(zhǎng)三角經(jīng)濟(jì)轉(zhuǎn)型發(fā)展論壇論文集，2012.

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[3] 沈軍，謝懷勤.先進(jìn)復(fù)合材料在航空航天領(lǐng)域的研發(fā)與應(yīng)用[J].材料科學(xué)與工藝，2008（5）：737-740.

[4] 范玉青.現(xiàn)代飛機(jī)制造技術(shù)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，2001：45-60.

[5] （美）T.G古托夫斯基，著.先進(jìn)復(fù)合材料制造技術(shù)[M].李宏運(yùn)，等，譯.化學(xué)工業(yè)出版社，2004.