我今天讲的题目是“一代材料、一代飞机”，这二者是辩证的关系演讲分几个部分，除了前言、结语中间有三个部分：钛合金，复合材料铝合金和钢。这些是飞机机体里主要嘚结构材料

“一代材料，一代飞机”是世界航空发展史的真实写照一百多年来，材料与飞机相互依赖、相互推动发展航空结构材料通常处于材料领域最前沿，其技术含量之高、技术难度之大无愧为材料世界的天之骄子。

航空结构材料一百多年来的宏观变化一共分五個阶段第一阶段是1903年美国兄弟发明了飞机，到20世纪10年代飞机机体的结构主要是木、布结构，飞机的梁和框是由较好的木头做的蒙皮昰由布做的。那时飞机速度不快这样的材料也可以顶得住。

到了1920年代飞机速度快了一点，木、布材料就顶不住了从此以后，飞机的結构材料主要用铝合金跟钢

接下来到了上个世纪50年代开始到60年代，这一时段有个特点就是钛合金在全世界范围出现了。1950年代钛合金莋为工业新金属材料出现在大家面前，搞设计的人一看这个材料很适合用作飞机的结构材料。然后钛合金正式成为航空材料，铝、钛、钢三位一体组成了我们主要的结构材料

1970年代到21世纪，出现了复合材料人们发现复合材料比强度更高，复合材料逐渐进入飞机结构材料里

从21世纪初到现在，还是这四种材料但是各自所占比重有变化。原来铝合金为主现在已经以复合材料为主。

为什么会有这些变化因为比强度。对飞机来说结构重量很重要，这是一个比强度问题比强度定义是单位密度的强度，也就是强度/密度钛合金在600度以下嘚温度比强度最高，铝合金跟钢都不如钛合金钛合金密度是4.51左右，比钢要低很多虽然二者强度差不多，但钛合金密度低因此比强度高。铝合金密度只有2.71但是强度比钛合金低很多，因此还是钛合金比强度更高当温度达到200、300度以后，铝合金强度很快就降低了温度稍微高一点的地方，就必须要用钛合金

因此，钛合金用量不断创新高大飞机的专项是两大内容，一是大运一是大客，军用运输机也是夶飞机专项的重要内容这两个飞机钛合金含量差不多，都是9%到10%C919的钛合金用量甚至和777相当，已经是比较先进了但是和波音787、A350相比我们嘚钛合金用量还是有差距，他们用到14%到15%现在俄罗斯跟我们同时进行MS21的研制，创造了钛合金含量的记录为什么俄罗斯用了那么多？可能洇为钛合金是它的强项生产量也大，水平也可以所以MS21钛合金用量占比是25%，这是资料介绍的很可能它创造了当前最高的记录，它刚刚艏飞比我们晚一点。

军用飞机钛合金用的更多钛合金主要缺点是贵。民用飞机更多考虑经济性就不一定会用很多。钛合金材料是是鼡在刀口上的因为要保证打仗要的空中优势，所以在军用飞机上用的更多一些最高的记录是F22，这个飞机用了41%的钛复合材料24%，铝合金呮有15%原来都是铝合金为主，现在是钛合金为主了F35也不少，有27%的钛美国的轰炸机用钛也很厉害，B1轰炸机是21%B2轰炸机用到26%。那么大的轰炸机用到了26%的钛

历史上钛量用的最多还是SR-71，高空侦查机它的钛用量是93%，这个叫黑鸟因为它涂了黑颜色的材料。它的飞行速度达音速3倍飞行高度有时候是30000米，有的时候24000米反正是飞得很高很快。它与空气摩擦机体表面温度很高，必须要用钛合金它93%是用的都是钛合金，所以它号称是钛飞机

我们国家的民用飞机还是在不断前进的。比如说ARJ21用了4.8%到C919已经用到9.3%。

我们国家的军用歼击机的钛用量也在不断提升我们歼8用钛很少是2%，歼10用钛4%歼11用到15%，歼20和歼31用到20%歼31用到25%，也算比较多我们的运20跟美国的C-17是相近的。美国的C-17叫环球霸王和我们嘚运20雅号叫鲲鹏用钛量都是10%左右。其实两个等级都差不多

航空母舰上的战机，我们用的钛相当多美国最先进的舰载机F-18E/F的用钛量是15%，峩们舰载机歼15飞鲨的钛合金用量达20%

钛合金在飞机结构上应用的典型零件是起落架和转向架。转向架可以转弯6个轮子上面有一个横梁，橫梁要承受很大的力量所以这根梁很重要。很多飞机的这个部件都用钛合金美国的波音777用是钛合金10-2-3，它锻造出来的模锻件很大45000吨液壓机就锻出来这么一个锻件。飞机更大以后起落架零件也更大。有的是在法国65000吨的液压机上锻出来的还有更大的比如A380，这根梁更大咜的锻件重量是3210千克，就是3吨多的重量这个锻件靠65000吨液压机就不行了，他们不得不委托俄罗斯用俄罗斯75000吨的液压机锻这根横梁。航空需要大锻件我们以后搞更大的飞机，比如929也许我们的锻件也会越来越大。四川德阳二重近期自主研制了8万吨的模锻液压机这是世界仩最大的模锻液压机。

波音787的起落架上面的零件都是美国用更好更强的钛合金制造的我们国家航空用的钛合金零件也很多，比如我们歼20囷歼31就用了不少钛合金锻件

下面讲一下复合材料，复合材料称雄的时代扑面而来来势汹汹。这几年复合材料发展非常快复合材料越來越多，A380有25%这是一个转折点，然后到了波音787有50%用复合材料波音787用的复合材料多了以后，油耗减少然后航空公司都要787，这促进了A350设计嘚重大修改A350XWB的复合材料用量提高至53％，比美国的波音787用的还多这说明了复合材料在飞机上越用越多的趋势。不少其他各种各样飞机的複合材料用量都跃居首位

我们国家复合材料在歼击机用的还可以，但还是需要不断再发展我们歼20和歼31用到了29%。军用运输机Y20目前是8%商鼡飞机ARJ21为1%，我们C919打算用到12%今后还要不断改进。

为什么机体的材料结构会出现以复合材料为首选的新格局一个是价格便宜了，而性能越來越好它能够减轻结构重量，是因为比强度高而且容易使结构整体化。飞机上零件很多设计者希望零件越少越好，比如铆钉等这樣就大量节省出结构重量。复合材料特别容易整体化几十个小零件变成一个整体结构件，就解决问题了

举个例子，波音787机身有几段烸一大段就是一个零件。这样的大零件组装起来很快几段一拼，机身就出来了这是复合材料的优点。F35进气道弯弯曲曲的也是弄了复合材料节省了很多重量。复合材料成本越来越低是因为它采取的是新工艺。原来人工铺现在自动铺，再加上其他新工艺成本就降低叻。

即便如此铝合金跟钢仍有不可或缺的地位。不能说用了钛合金和复合材料它们就不用了，至少在相当长时间里面离不开铝合金和鋼铝合金跟钢比较便宜，有些地方能用它就用它这个暂时还是不会消失的。

在原有铝合金的基础上不断有新的合金推出来，上个世紀美国推出来三大法宝，7150、7055、2524美国用这三大法宝后，建立了航空铝合金在全球的优势铝锂合金的发展也提高了铝合金的竞争力，铝鋰合金比普通的铝合金轻比强度要高，因为锂是很轻的比水还轻，加2%的锂进去以后比强度也提高了不少。

7085是21世纪问世的最新法宝吔是美国发明的。这个法宝可以做特大的锻件原来铝合金不能太厚，最多是120毫米厚而7085可以做到250毫米厚。因此有一些大锻件就用了它。比如说A380机翼一个模锻件那么大，这是世界上投影面积最大的航空锻件就是7085做的。

超高强度钢现在大量用的是300M钢C919用的起落架就用的300M鋼，300M钢之后又发展了A100钢A100钢的强度更高，但是它的成本也高一点所以现在民用飞机，一般还得用300M钢但是军用飞机，比如F22等已开始用A100钢贵一点就贵一点。我们的C919起落架就用的是300M钢所以钢还有它自己的定位。

我的生命已度过了83个春秋了在航空领域和材料领域也已经奔波了61年。我这一生最大的感悟是什么呢材料世界真的很精彩，航空世界真的很精彩科技世界真的很精彩。

当然这个世界也有不少事讓我们很无奈，不少难题真的很棘手但这不能阻止我们去追求世界的精彩。任何人如果不能为这个世界奉献什么的话就没有精彩人生鈳言了。

衷心祝愿航空与材料相伴而行共同前进衷心祝愿伟大祖国早日从航空大国和材料大国发展成为航空强国和材料强国。

作为我国自行研制的两款五代战機歼20和歼31与歼31的话题军迷们几乎都快听腻了，各大网站、论坛只要一搜资料、讨论那是大把大把的，真是火的不行对咱而言，两款戰机手心手背都是肉不管说谁发展的不好，都不是什么好消息可对空军而言就不一样了，毕竟战机是他们最亲密的伙伴总得挑更合適的那个。就目前而言空军似乎更“偏爱”歼20和歼31。歼31因何“失宠”呢

这得从它的研发说起。歼31是中航投资的五代机研制项目在沈飛的雪鹄战机与歼20和歼31竞争失败后，中航便凑了200亿人民币支持沈飞的歼31项目而为了与成飞竞争，歼31在设计上就很仓促立项之初没有明確的定位。比如说美国的F22战机属于空中优势战斗机主要夺取制空权；F35属于多用途攻击战斗机，主要进行对地攻击；歼20和歼31与F22定位类似莋为我空军的利剑，夺取制空权而歼31的定位就比较模糊了。

拿它和歼20和歼31比吧空战机动性、雷达、航电等放面都处于劣势，无法取得涳中优势；而它的内置弹舱又比较小无法挂载大容量精确制导导弹，对地攻击火力又稍显不足；再加上它配备的发动机无法进行超音速巡航航程也令人担忧。模糊的定位就导致了歼31比上不足比下有余的窘境。

其中导致歼31失宠于空军的最关键因素就是航程和挂载了。殲31是中型战机在载弹量、航程都不如歼20和歼31，而空军又都是喜欢大航程就此一点歼31便输了不止一筹。拿航程来说歼31用的是俄罗斯米格29同款发动机RD33，推重比低油耗高而且价格还贵；而在挂载方面，歼31现在可以搭载四枚霹雳15中距空空导弹但是其机腹弹舱是无法挂载大嫆量精确制导炸弹，这方面与F35无法相比想要挂载大容量炸弹只能学习F35，让机腹弹舱鼓个大包似的可这样又影响隐身，至于机外挂点紦武器挂在机外挂点那就不叫隐身战机了不是。此外在隐身、航电等方面与歼20和歼31相比歼31都处于劣势，毕竟两者在资金投入和可以利用嘚资源方面存在很大差异而只有钱，才能不断调试、测试才能研制性能更好的战机。

不过歼31目前不如歼20和歼31并不是说明它不行，可能只是因为它获取的资源不如歼20和歼31空军不买它也是如此，只是可能不太适合其作战特点不过，自家不用咱出口也是可以的，过去吔有许多成功案例我国曾将不少竞争失败的武器重新包装改进，摇身一变成为光鲜亮丽的出口产品比如VT4和VT5就是和99以及新轻坦竞争失败嘚项目，但是在国际市场上依旧是火力强大性能逆天的存在。将歼31包装包装根据国际市场的需求改进改进，肯定也会收获意料不到的驚喜