戰斗機座艙蓋是用什么材料做的?小小玻璃蘊含高科技 _機座

戰斗機座艙蓋從外形看，給人的第一個印象就是——透明，甚至在專業術語里，也將其稱為“座艙蓋透明件”，這讓人第一時間想到了一種目前世界上應用最廣泛的透明材料——玻璃。事實上，戰斗機座艙蓋的確是由玻璃材料制成的。

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F-35整體座艙蓋
早期低速螺旋槳時代的座艙蓋玻璃，就是我們平常最常用的窗戶玻璃——無機玻璃，但無機玻璃脆而易碎、工藝性能較差;很難制成復雜曲面，只能用三片式平面風擋，不能加工成更符合空氣動力學特性、阻力更小的圓弧形風擋;而且密度大，重量大，不利于飛機減重。

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Me 109戰斗機的平板玻璃座艙蓋
隨后，工藝性能良好、質輕、強度高的有機高分子透明材料(即有機玻璃)逐漸成為航空透明材料的主力軍。其中最具代表性的當屬丙烯酸酯類透明材料和聚碳酸酯類透明材料。
丙烯酸酯類的優點是比強度高，在同等強度下，重量僅為傳統無機玻璃的50% ，因此丙烯酸酯類材料制造的座艙蓋比無機玻璃艙蓋要薄得多;同時它抗環境作用能力也很突出，在使用多年后，其力學性能和透光性都能基本保持;此外，丙烯酸酯類材料的透光性很好，能透過超過90%的日光。早在上世紀60年代，德國的垂直起降研究機就率先采用了澆注制造的交聯丙烯酸有機玻璃209材料(丙烯酸酯類材料的一種) 。在現代戰斗機上，丙烯酸酯類材料多與鋼化玻璃材料組成多層復合透明玻璃，以提高其剛度。此外在民航客機上，它也有廣泛應用，多用于制造風擋和側窗、客艙口透明材料。

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聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，也就是亞克力)在1936年開始批量生產，因此被二戰飛機廣泛使用。圖為B-17F的PMMA機鼻
丙烯酸酯類材料最大的缺點是耐沖擊性和耐溫性較差，聚碳酸酯類材料就是為了解決這一問題發展起來的。目前，美國空軍的第五代戰斗機F-22，就采用了聚碳酸酯類材料來制造座艙蓋(F-22的早期原型機YF-22，座艙蓋采用的仍為丙烯酸酯類材料) 。與丙烯酸酯類材料相比，聚碳酸酯類材料的優點很鮮明，首先是韌性更好強度更大，抗鳥擊能力突出。盧卡斯航空航天公司進行過試驗，用普通的丙烯酸酯類有機玻璃制造的風擋，很容易被鳥撞擊擊破，而如果將兩層薄薄的丙烯酸酯之間加入一層聚碳酸酯類材料，其抗鳥擊能力就會成倍提高。
試驗表明，它可以抵抗1千克的鳥以97千米/小時速度的撞擊。而且，聚碳酸酯類材料不只抗鳥撞能力高20%，而且抗炮彈能力更好。聚碳酸酯類材料的耐熱性也很好，試驗證明，當F-22戰斗機以馬赫數2.0的高速進行飛行時，座艙蓋表面受空氣動力摩擦后溫度高達110攝氏度左右，此時聚碳酸酯制造的有機玻璃座艙蓋性能很穩定，完全滿足使用要求。

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現在聚碳酸酯類材料(PC)與丙烯酸酯類材料的復合結構已經成為戰斗機座艙蓋的主流材料
聚碳酸酯類材料由于工藝復雜，加工澆注難度大，目前還比較昂貴，比丙烯酸酯類材料貴50%~100% 。同時聚碳酸酯類材料耐磨性較差，且易溶于有機溶劑，因此非常嬌貴，對后勤保養提出了很高的要求和挑戰。
目前在具體使用中，聚碳酸酯材料多與丙烯酸酯類材料進行復合，構成復合多層有機玻璃材料來使用，其中丙烯酸酯類材料在外，聚碳酸酯材料夾在中間，以充分揚長避短，并降低成本。德國空軍的F-4戰斗機在升級改造時，就使用了麥道和古德意航空航天公司的聚碳酸酯丙烯酸酯復合有機玻璃座艙蓋，其厚度僅為25.4毫米，這種透明材料可以承受1.816千克重的鳥以925千米/小時的速度的撞擊。