话说回来,从另一个方面看,航空级碳纤维复材的主承力应用,也确实需要一个过程。比如美国垂尾应用CFREP历时10年,而机翼和机身的应用过程则长达30多年,而且还有反复。比如,F22设计时计划如同三代机一样也采用全CFRP机翼,后来试验证明在超音速巡航、过失速机动、抗机炮破坏等环境下的能力远未达标。最终又换回了钛合金。后来的批次,能够做到的,也是钛合金的主翼梁搭配复合材料的非主翼梁。

还有一个问题:钛合金制件坏了,可以做金工修补;CFRP复材要是坏了,特别是层移了,那基本上就等着整体换件了。对于民用、军用运输机、无人机或者一次性军用品(如导弹),这也许是可接受的。但载人战斗机如果遇到主承力结构(如机翼)局部损伤就必须全部更换,在外场那是相当麻烦。F2的全复材机翼用上以后,曾经多少年连大过载都不敢随便做,就是因为复材质量难以控制。

下面再简要谈谈最近比较热的“太行复合材料外涵道机匣”的报道。

太行能用上复材机匣,本来是好事。可是报道中一句:“是国外第四代发动机技术”让很多网友产生了两种看法。一种是以为这是第四代战斗机动力的技术,另一种认为这是目前最先进的发动机复材应用技术。因此稍微澄清一下。

对于第一种看法:

树脂基复合材料在航空发动机低压段的风扇和压气机等冷端部件上,早已大量采用。见下表:

表1:复材外涵机匣的动力型号列表(举例)

因此,不只是四代机,三代半、三代改型,军机、民机都大量采用了该技术。

对于第二种看法:

不只是外涵机匣,难度更大的风扇静子叶片也大量采用了复材。比如普惠的PW4084和PW4168,F119。德国MTU的PW8000从1996年就开始试用复材静子叶片。甚至不止是定件,连转子叶片这样的动件比如GE90、GENX用的也是复材。所以太行用复材机匣,只是起点,不是高峰,大家沉住气,后面一定会有更多的精彩。

原文中的所谓“第四代”……估计是指发动机材料的钢-铝合金-钛合金-复材吧,瞎猜。

总之,过分炒作某一种材料的发展其实意思不大,因为再先进的材料都有自己的短板。军机材料的使用是一个体系化工程,目标是开发满足战术需求的作战平台。在材料选用上的原则是权衡取舍,系统最优,而不是简单粗暴,刚度替代。

相比较喧嚣的媒体,本文前两篇发表之后,种花首版ZIBAO一口气做了3000多字的长评,确实高屋建瓴,极有见地,兵器迷心有戚戚,帖在本篇后面的回复里,欢迎大家细赏。

兵器迷觉得,中国军事装备技术的发展,大体经过了两个阶段,正在走向第三个阶段。

第一个阶段,就是以型号为中心。一个型号任务下来,就赶快去发展针对性的配套。于是型号平台等动力、等电装、等弹药、等材料,比比皆是,怎一个等字了得。

为什么呢?为了钱。TG家底薄,1970年代末外汇储备最低才2亿美元。很多军品技术研发经费只能是跟着型号下来。当然,没型号就做的预研也有,但僧多粥少,除了战略项目基本上是撒芝麻了,故此再慢也是无奈。所谓预研一代,生产一代,装备一代的说法,这个“代”指的也是型号,而不是技术。技术等型号,等来等去,要么型号等不及技术了,才有和平鸽裸机抢先飞,旅大级无弹护巨浪的事情。就是到了歼10早期动力,整体涡轮盘不是也推迟了?要么就是型号迟迟无法定型,比如红旗61,LY60,等技术材料都等出来定了型,也已经过时了。

所以那时候就是个急就章,赶上型号这班车的就上了。赶不上的,技术储备等下一个型号吧,一等十几年也有。空军战机投资巨大,咱就说小点的直升机。1980年代初,型号匮乏导致的科研迟缓到什么程度?直升机所里的年轻技术人员甚至组成乐队在夜市上卖艺赚生活费。很多直升机老人,一辈子的工作就是设计了一个零件。武直10一出来,白发苍苍的他们没有一个不是抱头痛哭的,为了武直,也为了自己。难怪总师吴希明现在一做报告就像祥林嫂一样唠叨自己十年间参加了两个重要型号的设计,多么多么幸运。

第二个阶段,就是以政府为中心。1990年代默契以后,拜台海局势紧张美国空袭中国使馆所赐,加上TG变成土豪金了,真心不差钱,基础设施与预研项目大行其道。这些项目大多以政府为中心,别说碳纤维、电推、激光、北斗、拖曳声呐、反导、超算这些有应用的,看看近年来的人工智能、量子通信、超材料、石墨烯……哪一个不是超前工程应用若干年?国防科研部门就不说了,各大科研院所,各大厂企,甚至各大学相关专业都进入了军科预研。只要你有合格的立项,资金根本就不是问题。这就是进步,大幅度投入上二十年,就会有大量技术和材料等着平台选。装备研究能不进步吗?进步的能不快吗?所以马晓天司令对媒体放言:“(在装备上)我们还会有更多的进步,你们就拭目以待吧”。这是第二个阶段。

可是政府能这样投入,那是因为政府手里有大量的资源和权力。这也未必都是好事,容易导致一窝蜂的要钱上马,高效率但是低效益,而且还是腐败的好机会。腐败大发了那就连效率都没了。况且预研领域的技术分支浩如烟海,政府提纲挈领可以,面面俱到难行。真是没钱事麻烦,有钱麻烦事,而且,富人的问题通常比穷人的问题更复杂。所以,期待的第三个阶段,就是国家投资能再结合市场化运作。

市场化运作的方式由三种,一是国家前期投资,出了技术有条件的推向市场;二是市场风险投资,出了技术国家选择性的加以补偿和军用;三是前两种方式运作之后,市场规模反哺技术升级,技术升级扩大市场规模。市场化有两个特点,一个是科研成果转化成应用快。私人风险投资也有风险,但也更讲市场应用效果(这个下面谈民用碳纤维的时候详谈)。中国的资源矿产勘探都是国家主导的,可美国全是石化或者矿业公司投资,风险大但是收益更大。市场化的另一个特点就是,一旦一个产品有效益,就会形成虹吸效应,吸引周围的资本、科技和配套资源快速涌入,形成一个以核心技术应用为中心的产业生态,进而用市场力量压制其他哪怕更先进的技术进场。微软压制竞争对手最大的优势就是其软件生态环境,超级市场收益反过来帮助微软的技术走向进一步强大。最成功的技术不一定最先进(比如死去的美国铱星项目),但一定是市场化最彻底的技术(比如WIFI)。