世界最大壓機鍛造鈦合金機身框，殲20壽命獲巨大突破

圖：世界最大的8萬噸模鍛壓機

圖：F35結構

圖：F22中機身彈倉的整體鈦合金大框，五個凹陷區分別對應四個彈倉和機炮

對於戰鬥機的結構製造來說，機身的大框是最重要、最耗時、也是最昂貴的部件，同時還是限制戰鬥機產能和性能壽命的關鍵環節。特別是那些不惜成本追求性能的主力制空戰鬥機，往往會採用難以加工的鈦合金作為材料，而這又進一步引發了成本的增高和產能有限的矛盾。

圖：F15框架的鈦合金毛坯和鍛造成品

對於戰鬥機上的主要承力部件來說，純粹的3D列印鈦合金件至今依舊是不靠譜的玩意——這東西是鈦合金粉末堆積後，用激光燒融在一起再固化了，一點點堆出來的。結構疏鬆夾雜大量氣泡和未融化粉末、驟熱驟冷引發材料內部嚴重的組織錯位、應力殘餘都是從原理上無法避免的事情。

圖：早前號稱3D列印的戰鬥機大框，這東西到底有哪個戰鬥機敢真用，愛信的人去信好了，畢竟智商又不是生活必需品，畝產萬斤萬壽無疆形勢大好的年代不一樣活過來了

圖：SR71黑鳥的鈦合金機身框架毛坯，就是在高溫、高機械壓力下，像麵糰一樣在模具中壓制出大致形狀的

高性能戰鬥機的大框，必須依靠鍛造在模具中形成基本的形狀；在長時間保持的巨大壓力下，高溫軟化的金屬毛坯像被大力揉壓的麵糰一樣，內部的疏鬆組織、氣泡、縫隙等缺陷都會全部被壓實消除掉。然而鍛造出來的產品，還要經過數百工時的加工，去掉多餘的部分，使之完全符合設計形狀尺寸，並進行熱處理等後續工藝，通過質量檢驗才算生產完成。

圖：F35的鋁合金大框鍛造部件，與最終成品之間的對比

國內在2013年之前，國內能投入使用的僅有一台3萬噸的模鍛壓機；其鍛造能力為鋁合金件最大投影面積不能超過2平米，鈦合金件投影面積不能超過1.2平米。而這個水平，是完全不足以完成殲20這樣的雙發重型戰鬥機的鈦合金大框一體化鍛造的。

在這種限制下，殲20的鈦合金大框，只能在設計上先分成幾個鍛件，分別鍛造好以後，再用電子束焊接工藝連接成一個整體。這個工藝源於中國引進蘇27時獲得的全套技術體系，同樣是當年蘇聯大型鈦合金件鍛造能力遠不如美國時搞出來的變通辦法。

而在2013年4月10日，中國二重集團研發的世界最大的8萬噸模鍛壓機成功的實現了試生產。中國在大型航空航天鍛造件的製造能力上有了本質性的突破，達到世界最頂級水平。而對於殲20來說，這意味著它能夠採用一次完整成型的鈦合金大框，其壽命將獲得巨大的突破。

圖：這架飛機就應該是整體鈦合金大框的

由於殲20前幾架原型機的製造，來不及等8萬噸模壓機的投入使用，加上8萬噸模鍛壓機也不太可能在試生產之初性能狀態還不穩定的情況下，就應用於殲20大框的生產；因此可以推測，裝備鈦合金整體框的殲20應該是在2014年開始投入生產的。

從目前的情況看，有理由相信交付空軍使用的殲20均已採用整體鈦合金大框，其結構壽命遠比早期的原型機要出色。

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