殲-20空重為何如此之輕，連美國F-22都望塵莫及？奧秘在這

我國最新戰機殲-20自三機編隊亮相建軍90周年閱兵式之後，近日又傳來好消息，今年將交付一個中隊的量產版殲-20戰機。

根據公開資料報道，我國殲-20的空機重量被成功的控制在15噸級。與之相比，美國與殲-20同級的飛機是F-22，根據洛克希德·馬丁公司公布的技術材料，該機空重達19噸級——不同時期的公布數據大約在19-19.6噸之間。雖然美國飛機的設計思想與我國不同，更強調多用途，機載設備的安裝密度比我國高。但兩個尺寸接近（我國飛機機身稍長，但機身寬度和厚度較小，翼展也較小）的飛機，採用的材料也接近（鈦合金均超過空重的40%，複合材料均超20%），空重本不該有如此大的差距。究其原因，主要是F-22研製年代較早，研製期間（主要是20世紀90年代），很多製造新技術、新工藝還遠未成熟，受技術水平限制，死重較大。

F-22的機身和機翼承力結構，在其研製時期能做的技術選擇較少，主要依賴鍛造（其結構件重量可占飛機空重的1/3左右，在發動機中佔得比例更大）和鑄造加工（其結構件重量占飛機空重的比鍛造加工小一些）等手段。但是，截至目前，西方所擁有的大型模鍛壓機噸位均在4-6萬噸級，而F-22機身承力框體的尺寸可達3-5平方米，主承力框體更大，這遠超出了這些模鍛機的加工能力。美國只好將一個框體分成幾個部分，因尺寸變小，就能分別鍛造，然後採用電子束焊等手段將其拼接。鍛造加工的零件雖然組織均勻，力學性能較好，但加工精度不高，體積、重量仍偏大。而焊接時，焊縫處力學性能較差，拼接位置必須在鍛造時就留出較大強度餘量，這進一步增大了該部位的體積和重量。

當然，由於機身承力結構外形極為複雜，有時鍛造也不能滿足要求，美國當時還採取了鑄造的方法。鑄造件尺寸精度較低，高溫金屬流體在進入鑄模時，和空腔中的空氣以及鑄模本體產生的蒸汽等因素作用，容易產生氣泡、沙眼、疏鬆等缺陷，為了避免這些缺陷影響構件強度，設計餘量都比較大。這導致了鑄件體積、重量明顯比鍛件大。

我國殲-20於2007年前後正式開始研製，比2005年裝備美空軍的F-22，有技術上的巨大後發優勢。在其研製期間，我國建設了世界上最大的模鍛壓機，達8萬噸級，配套的還有多台4萬噸級的模鍛壓機，以及位於多地區的多台數萬噸級的拉伸機、擠壓機和一些新型鑄造設備。但我國很快發現：雖有這些傳統加工設備優於西方同類設備，但鍛件的材料利用率約為15-25%，其中大型鍛為10%-15%，環形鍛件的僅3%-10%，鍛件「肥頭大耳」；而且加工時大量的昂貴金屬材料變為廢屑，鍛件近表面的緻密層不復存在，纖維組織被分割，影響和降低力學性能和表面完整性；其模具成本高、加工周期長，受鍛造設備噸位限制，鍛件尺寸受制約。在大型複雜整體結構件和精密複雜構件的製造方面，傳統鍛造技術的瓶頸已顯現，而傳統鑄造技術比鍛造技術的缺點還要多。因此，我國一方面對這些設備進行改進和升級，另一方面，開始尋求新的技術手段，並取得了世人矚目的成就。

這些新的技術手段主要包括：液態金屬（特別是鈦合金等航空材料）電磁約束成形技術，金屬超塑成形技術，金屬3D列印技術等。正是這些新技術的採用，才使得殲-20空重相比美國的F-22成噸級的減重。

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