第九百零八章 石墨烯复合材料！（为李负卿盟主加更）
气动弹性发散作用机理简单而直接，前掠翼翼尖位于机翼根部前方，即翼尖在前，翼根居后，在气动力作用下，翼尖颤振并扭转变形，进而导致翼尖迎角增大，迎角增大引起气动力增加，反作用于翼尖，最终形成翼尖迎角增大——气动力增加——翼尖扭转变形继续增加迎角的正反馈恶性循环。 最终，机翼产生结构性破坏，断裂损毁，发生飞行事故。 这是前掠翼领域的致命性问题，根本无法解决，如同癌症般，令前掠翼气动设计被世界航空专家宣判死亡。 正儿八经的苏霍伊设计局，所研发的苏-47‘金雕’前掠翼战机，采用前掠角37°，机动性和综合性能首屈一指，同代战机几乎无可比拟，可依旧没能正式服役，宣告流产。 除了无法满足隐身需求之外的因素，前掠翼气动设计无法克服的气动弹性发散问题，也是苏-47‘金雕’下马的核心原因。 苏-47‘金雕’机体采用钛合金，机翼采用80%比例的复合材料，而这，仅是初步满足亚音速阶段飞行和机动的要求，令翼尖扭转损毁的情况没有发生，更进一步的跨音速飞行机动和超音速飞行，仍旧无法避免。 扎根航空设计领域数十年的杨威，经验老道而丰富，清楚知道左雪提出的五代机设计思路是否具备可行性。 设计思路总体可行，满足当前国内外对五代机的性能预设要求。 但是，如果气动弹性发散这个最致命的设计难点无法得到解决，即便设计性能再好，那也只能待在图纸上，绝不可能研发列装部队。 “老师，我准备用石墨烯复合材料。”对于杨威这个预料之中的问题，左雪并未意外，随即给出早已准备好的答案。 石墨烯复合材料。 高纯度石墨烯的硬度和强度是世界上目前已知材料中最高的，是钢铁的200倍，且具备极高的拉伸性和超薄性，力学特性完全拉满， 强度高，质量轻，除此之外，石墨烯还拥有极高的导热性和化学稳定性，简直可以称之为完美的航空材料。 如果以石墨烯为主体研制新型复合材料，其性能将远高于当前航空领域应用的碳纤维复合材料。 “石墨烯复合材料……” 听到这个回答，杨威若有所思，电话里回荡着杨威细细琢磨的自语声，过了数秒，声音微微严肃：“小雪，你认为石墨烯复合材料可以解决气动弹性发散的问题吗？” “是的，老师，我认为石墨烯复合材料可以抵挡前掠翼升力产生的扭矩力，从而解决该问题，上个世纪80年代苏霍伊和格鲁门用碳纤维复合材料让前掠翼实现亚跨音速飞行，40年过去了，石墨烯复合材料完全可以充分满足前掠翼在亚跨音速机动承受的升力扭矩和超音速机动升力扭矩。” 左雪面容认真，肯定道：“您是知道的，从气动设计上无法根本性解决气动弹性发散的。” 气动弹性发散问题，自从飞行器诞生以来就一直困扰每一位飞机设计师的头疼麻烦，在前掠翼设计领域更是尤为突出。 如果要用前掠翼，气动弹性发散必然会产生，除非改变前掠翼气动布局，抛弃前掠翼拥有的一系列优势，转变为常规后掠翼。 石墨烯复合材料，就是左雪思考良久之后得出的解决方案——用材料解决。 “小雪，你知道高纯度石墨烯的价格吧？”杨威思索片刻，没有反驳，同意左雪的说法，接着换了一个切入角，询问道。 左雪立即回应道：“嗯，知道，当前99.9%纯度的石墨烯市场价格为1200人民币一克，航空级石石墨烯纯度需要达到99.99%级别，价格是3200人民币一克，不过我认为这是值得的，采用石墨烯会令机体性能达到指标，此外大规模应用石墨烯材料，同样会使得市场价进一步降低。” 步入2020年，一个九的高纯度石墨烯价格已然降低许多，从数年前的5000人民币一克，降低到现在1200人民币一克。 两个九的航空级石墨烯材料，市场价从每克8000人民币降低到3200人民币。 尽管如此，高纯度石墨烯的价格仍旧堪称天文数字。 3200人民币一克是什么概念吗？ 今年四月份金价约为400人民币一克，两个九纯度石墨烯价格足足是黄金的8倍。 8倍！ 换句话而言，如果大规模动用石墨烯复合材料，战机研发成本将呈几何形式增长。 假设第五代战机空重约为25吨，按照机体复合材料使用率约为20%计算，将至少使用五吨质量的石墨烯复合材料。 整整5吨！ 3200人民币一克，换算每吨价格为32亿人民币，5吨即是160亿人民币，折合美元24.7亿。 这价格，简直突破天际，高的离谱。 第五代战机单就复合材料采购成本，就超越世界上最昂贵的b-2战略隐身轰炸机，若是再加上航电、综合电子战、电传操控等一系列子系统，单机价格直逼三十亿美元。 不过，在左雪看来，这些投入完全是值得的，第五代战机要求的性能指标只要实现，就能极大程度增加国防实力，保护国家领土和人民安全。 况且，前期投入昂贵主要是高纯度石墨烯产量稀少，随着航空领域大量使用石墨烯复合材料，材料成本会直线下降。 兴许，两个九纯度的石墨烯会降低到每克1000元，500元，甚至更低。 “关于气动弹性发散的问题，除了应用新型材料之外，还有没有其他的解决办法？”既然左雪知晓价格，杨威倒是没在价格问题深究，继续询问道。 杨威同样赞同左雪的意见，先别管价格贵不贵，只要能搞出第五代战机，就算成功一半。 造价主要靠大规模生产稀释成本，等规模一上来，价格自然降下去。 如果石墨烯复合材料确实能够满足第五代战机的使用需求，国家层面势必会加速推动石墨烯产业的深层次发展。