亂談飛機(jī)是怎樣煉成的

文/老歌

由于小編的本科專業(yè)是飛行器制造工程，故此一直對航空材料頗感興趣。在飛機(jī)誕生的初期，其制造材料是相當(dāng)簡陋的。當(dāng)時的飛機(jī)制造也是各種亂來，夠輕夠結(jié)實就行，只要不妨礙大家一起飛行一起嗨。

可惜歡樂的時光總是短暫。歷史證明，推動科技進(jìn)步的往往都是戰(zhàn)爭，且此時人們的腦洞往往都開得足夠大。飛機(jī)終于踏上了從軍之旅，將平面的戰(zhàn)爭變得立體起來。特別是當(dāng)一戰(zhàn)的血與火泯滅掉曾經(jīng)的騎士風(fēng)度后，人們發(fā)現(xiàn)木制桁梁、支柱張線和鋼管蒙布已經(jīng)不能滿足對飛機(jī)性能的追求時，新的飛機(jī)構(gòu)型和新的航空材料已經(jīng)呼之欲出。于是，由人類發(fā)明的飛機(jī)向著更快更好地屠殺人類的作死之路狂奔而去了。

1915年12月19日，德國容克公司制造了第一架全金屬單翼機(jī)容克J1（Junkers J1）。該機(jī)由休格·容克博士（Hugo Junkers）設(shè)計，采用懸臂式中單翼布局。為了證明懸臂式機(jī)翼的安全性，容克公司特地進(jìn)行了靜力試驗。靜力試驗的畫風(fēng)清奇，似一股泥石流撲面而來。一戰(zhàn)期間鋁材不易取得，J1用鐵制造，如愿以償?shù)孬@得了“鐵皮驢”（Blechesel）的綽號。

全金屬單翼機(jī)毫無意外地獲得了成功，容克博士再接再厲繼續(xù)以金屬材料研制他的新機(jī)。這次他選擇的是同樣由他發(fā)明的波紋鋁蒙皮。波紋鋁蒙皮可以增加強(qiáng)度，其凹槽是順著機(jī)身氣流方向延伸的，據(jù)說這樣可以減少縱向的飛行阻力。至于橫向……嗯，你高興就好。

以這種新型航空材料，容克博士設(shè)計制造了一系列飛機(jī)型號，包括全金屬客機(jī)容克F13（Junkers F3）和二戰(zhàn)期間著名的“容克大嬸”——Ju-52（Junkers 52“Aunti Ju”）。這股波紋風(fēng)潮也影響到了其他國家，比如福特公司的4-AT“錫皮鵝”（ Ford 4-AT“Tin Goose”）。

從此，鋁及鋁合金在航空材料領(lǐng)域占據(jù)了牢不可破的統(tǒng)治地位。采用這種重量輕、強(qiáng)度高的材料研制的機(jī)型越來越多，當(dāng)然，其中大部分的蒙皮是光滑的。

二戰(zhàn)以后，以鋁合金為主材的飛機(jī)將飛行數(shù)據(jù)越推越高，帶領(lǐng)人們成功突破了聲速，但在“熱障”面前遇到了麻煩。當(dāng)飛行速度超過2.5倍聲速時（即馬赫數(shù)2.5），氣動加熱超過了鋁合金的熱強(qiáng)度，此時需要用到耐熱性好且強(qiáng)度更高的鈦合金。美國的SR-71“黑鳥”偵察機(jī)就大量采用了鈦合金。

但意外也不時會發(fā)生，比如同樣需要應(yīng)對熱障問題的米格-25。為攔截“黑鳥”而誕生的米格-25一度成為了西方世界眼中鐵幕后面“黑科技”的代表。特別是在20世紀(jì)70年代，蘇聯(lián)派駐埃及的米格-25P（高空高速偵察型）前往以色列偵察。以色列國防軍空軍當(dāng)時飛行速度最快的F-4“鬼怪” 起飛攔截沒能追上打開了加力的米格-25P，據(jù)說發(fā)射了AIM-7“麻雀”空空導(dǎo)彈也沒追上。當(dāng)時美國和他的小伙伴們都驚呆了！

“米格-25恐懼”一直延續(xù)的1976年。當(dāng)年9月6日，蘇聯(lián)防空軍的別連科上尉駕駛一架米格-25降落在日本函館機(jī)場。迫不及待的美國人小心翼翼地拆開了米格-25，當(dāng)時就給跪了：說好的“夢幻戰(zhàn)機(jī)”呢？以鋼材為主輔以少量鈦合金的機(jī)體和發(fā)動機(jī)、電子管的航電與飛控系統(tǒng)、單脈沖火控雷達(dá)……尤其是得知那架米格-25P返回埃及后發(fā)動機(jī)就報廢了時，更是默默無語。當(dāng)然，簡陋的米格-25在性價比方面，還是很有優(yōu)勢的。

這里說句題外話。在發(fā)動機(jī)、飛控等技術(shù)相對落后的情況下，蘇聯(lián)憑借其在空氣動力學(xué)方面扎實的基礎(chǔ)和相當(dāng)高超的綜合能力，能研制出相當(dāng)優(yōu)秀的武器裝備。這種能力往往另西方世界刮視網(wǎng)膜相看。比如蘇-27系列戰(zhàn)斗機(jī)。

再說回鈦合金材料。影響鈦合金在飛機(jī)制造中大量應(yīng)用的障礙包括成本因素。鈦合金不僅材料本身價格高，其工藝成本更是不容忽視。

鈦合金的成形性還算不錯。小編在校期間就有一項課程試驗：用尚為DOS系統(tǒng)的蘋果計算機(jī)控制完成鈦合金的超塑成形，曾令其他系的同學(xué)不明覺厲。好像暴露年齡了？

但鈦合金的高強(qiáng)度、耐熱性等優(yōu)異性能讓其在機(jī)械加工時麻煩不斷。如果沒有足夠的工藝能力，鈦合金零件的機(jī)加工往往會因為刀具損耗嚴(yán)重、散熱困難、加工速度慢等導(dǎo)致虧本。（畫面大概是這樣的。都快哭了的刀具：“真心啃不動啊大哥。再說速度慢也不是我一個的責(zé)任?！崩鋮s液和進(jìn)給絲杠：“我能怎么辦，我也很無奈?。　保?/p>

與之相反，經(jīng)過多年發(fā)展的鋁合金不僅具有成本優(yōu)勢，還擁有相當(dāng)不錯的工藝性能。不僅能采用各種常規(guī)的加工工藝，連不少特種加工方法也都適用，比如飛機(jī)制造廠能用的化學(xué)銑、線切割、爆炸成形、噴丸成形等，可以說是生冷不忌。即便是后來興起的復(fù)合材料，在加工工藝、損傷檢測和修補(bǔ)等方面也損色于鋁合金。因此，直到今天，鋁合金在航空材料仍然處于主流地位。

小編曾參觀過西飛和成飛，但一直沒有機(jī)會進(jìn)航空鋁材加工廠，不能不說是一種遺憾。好在今年4月ABACE2018亞洲商務(wù)航空展期間，小編受邀參加了19日在鎮(zhèn)江舉辦的愛勵鋁業(yè)鎮(zhèn)江工廠五周年慶典，終于有了參觀世界級航空鋁板材工廠的機(jī)會。在此要感謝文詩公關(guān)的Elaine和愛勵公司的Shannon兩位美女的接待，還要感謝Elaine的助手Apple，感謝CCTV，感謝BTV……

不要小看了愛勵鎮(zhèn)江工廠。自2013年成立后，相繼通過了龐巴迪、中國商飛、空客、波音、中國航空工業(yè)、巴航工業(yè)等認(rèn)證。愛勵的客戶——空客、波音、中國航空工業(yè)集團(tuán)和中國商飛等都派代表參加了此次鎮(zhèn)江慶典。就問你服不服。

4月19日下午，在媒體圓桌會后，小編和其他媒體的記者全副武裝進(jìn)入了工廠，先后參觀了熔煉爐、熱軋機(jī)、連續(xù)熱處理爐、超聲探傷等設(shè)備。必須承認(rèn)，穿戴防護(hù)裝備在廠里走了這趟，還是挺消耗體力的。

小編想到了畢業(yè)時去了各航空廠的同學(xué)們。雖然都是中國航空工業(yè)的下屬企業(yè)，進(jìn)企業(yè)生產(chǎn)一線的同學(xué)的工作環(huán)境比小編肯定要辛苦多了。不過有失必有得，這些同學(xué)的收獲也不小?？値煾笨値熀涂偣に噹煾笨偣に噹煻加胁簧?，更不用說那幾個董事長和總經(jīng)理了?？磥碛袡C(jī)會應(yīng)該再去航空廠里參觀一下，順便敲敲這些成功人士的竹杠。當(dāng)年金工實習(xí)時親手制作的金屬榔頭還一直保留著呢。

想到這里，小編不禁發(fā)出了一陣杠鈴般的笑聲……