第194章 先进复合材料机翼样(1/2)

“南风项目”三大核心子课题的压力如同三座大山,沉甸甸地压在张彬的肩头,尤其是其中对新型轻质高强度材料的迫切需求,几乎贯穿了空天飞行器的每一个关键部件。理论探索固然重要,但工程上的验证与突破同样不可或缺。就在他全力投入m-03(热防护材料)那近乎玄奥的理论推演时,研究所内另一个与他密切相关、却更具现实基础的项目,率先传来了振奋人心的捷报——先进复合材料机翼样段的制备与测试,取得了里程碑式的成功。

这个项目并非凭空而来,它源于张彬更早之前对材料学的前瞻布局,以及研究所材料团队在【特种陶瓷制备技术】和新型聚合物研究方面的长期积累。张彬很清楚,无论是“南风”追求的下一代飞行器,还是他梦想中的“南天门”空天载具,对结构材料的基本要求都是极致的“轻”与“强”。传统的铝合金甚至钛合金,在比强度(强度与密度之比)和比刚度上,已经逐渐逼近其理论极限。

他将目光投向了在当时国内尚属空白、国际上亦处于探索阶段的碳纤维增强树脂基复合材料。这种材料由高强度、高模量的碳纤维作为骨架,与韧性好、易于成型的树脂基体结合,理论上能获得远超金属的比强度和比刚度,且具备更好的抗疲劳性能和可设计性。

项目启动初期,困难重重。高纯度、高性能的碳纤维制备就是第一道难关,国内几乎无法稳定生产。张彬动用“雏鹰”计划和“南风项目”的部分资源,协调了国内几家最有潜力的化工和材料单位进行联合攻关,终于制备出勉强满足要求的碳纤维丝束。接着是树脂基体的配方,他结合【中级材料学基础】和部分来自【特种耐高温涂料】的灵感,在常规环氧树脂体系中,引入了几种特殊的耐高温添加剂和增韧组分,旨在提升材料在较高环境温度下的稳定性。

最关键、也最耗时的工艺是预浸料的制备和成型。碳纤维丝束需要被树脂体系精确浸润,形成所谓的“预浸料”,再通过层叠铺设、加热加压固化,最终形成结构件。张彬指导团队设计了专用的浸胶槽和张力控制系统,确保纤维在浸润过程中保持顺直、张力均匀,避免起毛和扭曲,这是保证最终构件力学性能的基础。

他们选择挑战的,是一段模拟真实飞机主承力结构的机翼样段,尺寸巨大,形状复杂,带有一定的曲面和加强筋结构。铺设过程完全依靠熟练工人手工完成,在巨大的模具上,工人们像对待最珍贵的艺术品一样,将一层层黑色的预浸料按照张彬团队精心设计的铺层角度和顺序,一丝不苟地铺设、压实,确保每一层之间排除气泡,紧密结合。

铺设完成后,整个模具被送入大型热压罐中,在精确控制的温度、压力和真空环境下,经历漫长的固化周期。期间,张彬几乎寸步不离,监控着每一个参数的变化,仿佛在守护一个即将诞生的新生命。

当热压罐舱门再次打开,那段通体漆黑、泛着金属般光泽、线条流畅而充满力量感的复合材料机翼样段呈现在众人面前时,现场响起一阵压抑不住的惊叹。

接下来的地面强度测试,更是牵动着所有人的心。测试在一间专门的大型结构实验室进行,巨大的钢构框架下,机翼样段被按照真实受力状态安装固定。飞机总设计师亲自到场观摩,眼神中充满了期待与紧张。结构力学测试工程师操作着庞大的液压作动筒,开始逐步施加模拟飞行中可能遇到的弯、扭、剪等复合载荷。

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