來源: 時(shí)間:2022-06-07 次數(shù):
眾所周知,碳纖維,芳綸纖維(又稱凱夫拉纖維)是大家熟知的高性能纖維,廣泛的應(yīng)用在世界先進(jìn)國(guó)家的航空航天裝備上。其高檔產(chǎn)品,如日本生產(chǎn)的T-700以上航空航天級(jí)級(jí)碳纖維產(chǎn)品,俄羅斯研制生產(chǎn)的第三代芳綸纖維產(chǎn)品——雜環(huán)芳綸,仍然對(duì)我國(guó)進(jìn)行封鎖禁運(yùn)。目前我國(guó)雖然已經(jīng)在高性能碳纖維,芳綸纖維有所突破,但還是處于產(chǎn)品導(dǎo)入期,小批量生產(chǎn)和試用階段。運(yùn)-20總設(shè)計(jì)師唐長(zhǎng)紅就在公開演講中談到,“(碳纖維)復(fù)合材料仍然是大飛機(jī)的一大障礙,我不以為我們?cè)谑陜?nèi)可以有效地從經(jīng)濟(jì)性上突破這個(gè)問題。如果這個(gè)問題仍然不能突破,我們大飛機(jī)使用它也僅僅是一個(gè)招牌而已”。實(shí)際上,有一種高性能纖維不僅已經(jīng)用在大飛機(jī)上,而且航天、航空、兵器、艦船、電子、核工業(yè)等六大軍工部門和重點(diǎn)武器型號(hào)都得到了廣泛應(yīng)用——那就是我國(guó)研制的高性能玻璃纖維。
玻璃纖維通常用玻璃球、玻璃棒或廢舊玻璃為原料,經(jīng)高溫熔制條件下拉絲、絡(luò)紗、織布等一系列工藝制備形成,玻璃纖維的單絲直徑10微米左右,相當(dāng)于頭發(fā)絲直徑的1/10,每束纖維都是由千百跟單絲組成。用玻璃進(jìn)行紡絲,織布,讓人不得不佩服科學(xué)家的想象力。人們常說的“玻璃鋼”,就是玻璃纖維布和樹脂復(fù)合制成的產(chǎn)品。軍事專家介紹到,早在60年代末期,為了滿足我國(guó)國(guó)防尖端產(chǎn)品的需要,我國(guó)科研人員開始了高性能玻璃纖維的研制,當(dāng)時(shí)美國(guó)民兵Ⅱ型固體燃料洲際導(dǎo)彈第三級(jí)發(fā)動(dòng)機(jī)殼體就應(yīng)用了高性能玻璃纖維材料。
我國(guó)在把主要研制精力放在液體洲際彈道導(dǎo)彈的同時(shí),也在預(yù)研固體彈道導(dǎo)彈所需的高性能發(fā)動(dòng)機(jī)殼體材料,并于1968年研制成功,命名為高強(qiáng)-1號(hào)(HS1)玻璃纖維。70年代中期又成功研制出了其批產(chǎn)產(chǎn)品高強(qiáng)-2號(hào)(HS2)玻璃纖維,1974年10月通過技術(shù)鑒定后投入工業(yè)化生產(chǎn)。在早期的東風(fēng)-21中程和東風(fēng)-31遠(yuǎn)程固體彈道導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)殼體上,估計(jì)應(yīng)用了上述材料。隨著復(fù)合材料的進(jìn)步,我國(guó)更新型固體彈道導(dǎo)彈發(fā)動(dòng)機(jī)普遍使用碳纖維和雜環(huán)芳綸,但高強(qiáng)-2號(hào)(HS2)玻璃纖維價(jià)格僅為這些復(fù)合材料的一半左右,對(duì)于質(zhì)量系數(shù)要求不是特別高的的中短程戰(zhàn)術(shù)彈道導(dǎo)彈和火箭,還是理想的選擇。
進(jìn)入20世紀(jì)90年代,我國(guó)科研人員在高強(qiáng)-2號(hào)玻璃纖維的基礎(chǔ)上,又進(jìn)一步提高強(qiáng)度和模量,成功研制出高強(qiáng)-3號(hào)和高強(qiáng)-4號(hào)等高性能玻璃纖維,并在航空領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。據(jù)資料披露,世界上最大的預(yù)警機(jī)雷達(dá)罩——我國(guó)空警-2000“蘑菇環(huán)”狀雷達(dá)罩就是采用的高強(qiáng)-2號(hào)玻璃纖維。下一代預(yù)警機(jī)空警-500雷達(dá)罩也是采用同樣的材料。目前我國(guó)除殲-20外所有的先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)雷達(dá)罩都是采用的D3低介電透波玻璃纖維,具有輕質(zhì)量,高透波,寬頻帶等特點(diǎn),是一種比較理想的雷達(dá)罩材料。我國(guó)科研人員還研制出了具有寬頻帶吸波性能的雷達(dá)隱身用玻璃纖維增強(qiáng)材料。
目前,我國(guó)所有直升機(jī)主槳葉都幾乎采用了我國(guó)科研人員研發(fā)的高強(qiáng)-4號(hào)(HS4)玻璃纖維作為復(fù)合材料增強(qiáng)基材,具有比強(qiáng)度高、耐疲勞性能優(yōu)異和損傷擴(kuò)展緩慢等優(yōu)異特性,廣泛取代了以前的金屬槳葉,使用壽命為原來金屬槳葉的數(shù)倍。在運(yùn)-20大運(yùn)上和轟-6K轟炸機(jī)上,機(jī)身內(nèi)飾復(fù)合材料以及天花板,地板,艙門等普遍應(yīng)用了高強(qiáng)度玻璃纖維,既降低了重量,又減低了噪音。據(jù)資料介紹,例如世界上最大的民用客機(jī)A380-800中,使用玻璃纖維復(fù)合材料的重量就超過了碳纖維復(fù)合材料的重量,使用量達(dá)35噸以上。
據(jù)資料披露,高性能玻璃纖維是我國(guó)急需的三大增強(qiáng)纖維中唯一實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化批量生產(chǎn)并能滿足高性能復(fù)合材料使用要求的材料,甚至可以說高強(qiáng)度玻璃纖維的產(chǎn)業(yè)化是我國(guó)航空航天工業(yè)發(fā)展的先決條件。我國(guó)科研人員在玻璃纖維上很好的實(shí)現(xiàn)了軍民融合的思路,到2016年為止,我國(guó)玻璃纖維產(chǎn)量已居世界首位。
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