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中国高超声速武器关键环节获突破 全靠这种超级材料
送交者: 力挽狂澜 2017年09月22日22:34:12 于 [军事天地] 发送悄悄话

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  高超声速武器被誉为下一场军事科技竞赛的核心项目之一。因为高超声速武器具有1小时打击全球任何地区的能力,而且单凭现有反导技术几乎不可能被拦截,所以它被世界主要大国倍加推崇。中美俄均在极力推进高超声速武器项目的研究,而目前中美两国处在这个高边疆领域的第一梯队,双方斗得难解难分。而决出胜负的关键要素,或许就看谁能首先研制出适高超声速飞行的新型耐高温材料。

  而我国在这一领域现在已经获得了突破性进展。据报道,近来中南大学粉末冶金国家实验室的黄伯云院士团队通过大量研究实验,终于开发出了一种新型耐高温材料。这种可以承受3000度高温烧蚀的陶瓷涂层及其复合材料的出现,对于我国研制高超声速武器的意义极其重大。

  中南大学科研团队此次研制成功的新型耐高温陶瓷涂层及复合材料,对高超声速武器的研制意义重大

  一般而言,高超声速武器在飞行过程中的速度至少超过5倍音速,这相当于每小时飞行6120公里。这一速度远远超过了现有或是已有的有人飞行器的最大时速,哪怕是速以“唯快不破”而闻名的弹道导弹,在上升和中段飞行阶段也追不上高超声速武器的极速。理论上来说,只要高超声速武器的飞行速度再在这个基础上提升一步,那么美军当年提出的“1小时全球打击”概念就不再是个梦想。

  中美都在大力研制高超声速武器,而新型耐高温陶瓷涂层及复合材料的出现让我们离成功更近了一步

  但要实现这个跨越要突破的技术瓶颈极多,耐高温复合材料就是其中至关重要的一项。大家都知道,任何飞行器在进行高速飞行时,其表面都会因为和周围空气剧烈摩擦而产生高温,而且温度还会随着飞行速度的提高而急剧上升。人类曾经制造过的飞行速度最快的有人飞行器是美国的SR-71“黑鸟”侦察机,但这种号称可以实现双三(即3倍音速飞行和3万米升限)的黑科技,在如今的高超声速武器面前几乎不值一提。前者至多是冲击钻石级的军事科技项目,而要实现后者则相关技术能力必须达到最强王者级别才行。

  黑鸟以极速闻名于世,但它所使用的耐高温材料和高超声速武器所要求的,那可就是小巫见大巫了

  高超声速武器在飞行过程会产生3000度以上的高温,一般的耐高温材料是应付不了的。弹道导弹的弹头和载人航天器使用的那种耐高温材料也不适用于高超声速武器,因为这种材料的质量相对较大,而且成本太高。

  航天飞机这类高速飞行器表面会铺上耐热陶瓷瓦砖,但这种技术并不完全适用于高超声速武器

  而中南大学这回研制出的耐超高温新型陶瓷涂层及复合材料却与众不同,它几乎可以说是为高超声速武器的长时间飞行而专门诞生的。这种新型陶瓷涂层是一种多元含硼单相碳化物,其碳化物晶体结构十分稳定。中南大学的科研团队采用熔渗工艺,将多元陶瓷相引入到多孔炭/炭复合材料中,最终获得了一种极具潜力的、拥有复合陶瓷涂层改性的炭/炭复合材料。

  这种耐超高温陶瓷兼具了碳化物的耐高温属性,同时还拥有硼化物的抗氧化性特点。这两种属性的兼容,使得新型陶瓷涂层及复合材料在实际应用中能表现出优异的抗烧蚀和抗热震特性,而这恰恰是它作为研制高超声速武器关键一环的重要资本。

  中南大学科研团队研制成功新型耐高温材料兼具多种优良特性,很适合高超声速武器使用

  值得一提的是,今天新型耐高温材料的研制成功也并非一蹴而就。中南大学粉末冶金国家实验室的科研团队早在2002就启动了研制计划,在熊翔教授的带领下,该团队多年来筛选过数十类材料体系,试验过数百种成分含量的耐高温材料。15年过去了,等到中国终于研制出可以耐3000度以上高温的新型陶瓷涂层及复合材料时,他们团队基本已经把所有现存的耐超高温陶瓷和复合材料都给测试了个遍。换句话来说,今天他们的成果,建立在过去15年来海量试错的基础之上,最终能够成功,其实是因为恒心足够坚韧,把所有错路都走了一遍而已。

  黄院士为中国材料学贡献良多,C919大飞机上的复合材料就有他的功劳

  把所有错误选项都勾选了一次,在碰过所有的墙壁后才走出一条活路,这在一般人看来似乎挺low,和高大上的尖端科研项目尤其是军事科技多少有点不搭调,但这种“笨办法”恰恰是突破材料学研究瓶颈和尖端军事科技的唯一途径。我国在材料学领域长期落后于世界先进水平,并非因为我们的科研人员不天才,也不是因为我们的配套设施不完备,而是我们此前尝试的次数太少。好材料都是试出来的,整个试错摸索的过程,就像是学生给自己不断补充完善的错题本。只有一开始不断总结经验让错题本越来越厚,那么在后期接受大考时面对难题时才能表现的游刃有余。

  谁也不是随随便便就能成功的,这群科研工作者在今天收获成果之前吃了不计其数的试错苦头

  从这个角度上来讲,我们不仅应该为这种耐高温的新型陶瓷涂层及复合材料的诞生而高兴,更应该为中国在高精尖武器领域有这样一群坚忍不拔的研发团队而欣喜。他们没有被现在社会崇尚物欲的风气被侵蚀,新型耐高温材料能在他们的手上被研制出来,恰恰是因为他们就是一群耐得住不良风气侵蚀的人。中国的国防现代化靠的不是什么运气和山寨,如果真有国运这种东西存在,那么我们国家和民族的运气也是靠这样一群埋头苦干的人拼出来的。

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