華人走私M60J碳纖維造殲20?高級貨太貴,殲20根本用不起

候知健 發佈 2020-02-26T07:15:21+00:00

前幾年有新聞報導,美國法院起訴了一名中國公民,稱其走私M60J高性能碳纖維,而該纖維「可用於殲20、殲31等先進戰鬥機研製」。

前幾年有新聞報導,美國法院起訴了一名中國公民,稱其走私M60J高性能碳纖維,而該纖維「可用於殲20、殲31等先進戰鬥機研製」。姑且不論是否存在指控的事實,報導中對於M60J用途的說法並不準確;這種碳纖維材料相當特殊,真正的用途根本不在飛機上。

圖片:碳纖維分為多種類型,設計製造上會有明顯的性能取向區分。

目前普遍用於航空航天的碳纖維是聚丙烯腈基碳纖維,最早由近藤昭男在大阪工業技術試驗所研製成功。目前日本東麗公司的碳纖維質量和產量均為世界之首,T300、T700等新聞報導中常見的T字頭碳纖維牌號;以及此次新聞中M60J這樣的M字頭碳纖維,都屬於東麗公司的產品牌號。

由於東麗公司的產品過於具備代表性,因此這些牌號很大程度上成為同類產品的性能和命名標準。其中T字頭碳纖維的特點是高強度,M字頭的特點是高模量;簡單的說,前者非常難以拉斷,而後者非常難以拉變形。

圖片:M60J造戰鬥機?不要做夢了,哪怕是F22都用不起。F22用的是普通的高強度碳纖維

圖片:B2是全世界最貴的飛機,同樣沒有採用高模量碳纖維

比如T300與M40(同期量產成功於1971年,是世界上第一代高性能碳纖維)實際上由相同的原絲製備而來,拉斷T300的時候,T300纖維會伸長1.2-1.5%甚至更高(東麗公司的T300性能標準隨時間推移而不斷提升);而M40被拉斷的時候,其延長率始終不到T300的一半。

對於碳纖維來說,高模量類型的產品石墨化程度更高,更難以製備。比如東麗公司在1986年就已經研究成功T1000碳纖維,之後近30年的研究重點一直在於質量控制與降低成本;但M70J則是1992年才研製成功。

圖:M60J這樣的次頂級高模量碳纖維,最主要——也完全可以說是唯一的用途,就是製造高性能人造衛星

高模量碳纖維產品的製造成本很高而產能較低,最大的優勢在於極端的高低溫(產生巨大的應力變化)差異下,高模量碳纖維製造出來的部件變形極小,或者不變形;用術語說,它的特性重點在於「尺寸穩定性」。

尤其是M60J碳纖維,實際它已經不只是高模量纖維,而是兼顧了相當程度高強度的性能取向,是強度和模量雙高的產品,因此研製難度更大,成本更加昂貴。因此M60J一類的材料,主要用途都是製造衛星部件,包括拋物面天線、太陽能電池板的大梁、殼體結構,也少量用於高速高性能飛彈。

圖:殲20還真用不起M60J這樣的碳纖維

飛機上並不適合採用這類碳纖維——並非說高模量對於飛機性能不重要,而是飛機製造需要的碳纖維數量多,成本控制要求嚴,根本用不起M60J這樣的高級貨——由此得到的成本提升和性能改善根本不成正比。無論是F22、還是殲20,在這一方面都不例外。

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自己以前寫的文章,今天搬運回公眾號

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