在人类的航空史上,当飞机突破了音障,开始向马赫数25以上发起冲刺时,一个全新的障碍就已经开始横在了人类面前。那就是因高速飞行的机体与空气分子急剧摩擦而产生高温所带来的“热障”。当飞机以马赫数2的速度飞行时,其机体表面温度已经达到摄氏107度,而当飞机继续加大油门向马赫数25冲刺时,其机体表面温度会达到了200度以上。而根据计算,如果飞机达到马赫数3的时候,那么它的机体表面温度将达到300度!
高温会带来了一系列的麻烦。一般来说,飞机的机体材料都是铝合金,即使是高强度的铝合金,其熔点也只有摄氏400-500度,而在300度的高温下,传统的铝合金蒙皮材料将变得比纸还要脆弱,如果再加上高速带来的巨大速压,那么此时的机体将变形甚至崩解。
当然我们都知道怎么解决这个问题,用钛合金嘛。是的,钛合金确实可以,但原时空的苏联人在制造米格25的时候,他们的钛合金加工能力很弱,无法制成合格的机体,于是就脑洞一开,玩起了不锈钢飞机。这也是“飞行不锈钢”外号的来历。
不过,本位面的中国还不至于那些狼狈,去用不锈钢做飞机,文德嗣手里有更好的材料,而且不止一种。以本位面中国的加工能力,要做钛合金飞机当然没问题,但是有更好更便宜的材料为什么不用呢?
瓷钢这种东西其实是为战舰、战车、大炮这些东西准备的,主要是这些武器用的更多。当然文德嗣也不会忘了飞机,他为飞机准备的是另一种新型合金——“镁钠合金”,这种使用神话中的传说金属来当外号的东西性能是极为逆天的。
它的比重约是铝镁合金的一半,只有138!强度略低于钛合金,高于不锈钢,比强度大大高于瓷钢;高温强度略低于钛合金,但完全可以承受战机在高空以马赫高速飞行时的气动加热效应。
第503章 超级乌龟壳
“这种【秘银】,完全可以大量应用在航空领域上,它的比重只有138啊,只有铝合金的一半,如果全部用这种金属代替铝合金,那么我们的飞机机身重量就可以减轻将近一半啊。这可真是太好了!”一个工程师兴奋的说道。
“是啊,你说得没错。不过一分钱一分货,这飞机机身的造价就是原来的三倍多了……”旁边一位对于数字比较敏感的同伴说道。
“那也是值得的,现在我们这些飞机的造价大头主要都是发动机和电子系统上,机身还占不到总价一半呢。算下来,也就是比原来贵一倍的样子吧……”
“不过,现在听说这种【秘银】还不高,就算要全面代替铝合金,也不可能很快做到。”
航空材料对于重要很敏感,越轻越好,相对便宜的铝合金本来是很合适的,但是它的高温强度不行。钛合金的高温强度高,但比重还是大了点儿,而且太贵。如果速度不超过25马赫,使用钛合金就太奢侈了。航空用的铝合金一般是铝镁合金(杜拉铝),到了80年代又发明了更轻的铝锂合金。铝锂合金比铝镁合金更轻,而且强度什么的都不差,但锂这种东西是比较昂贵的,所以铝锂合金也没法大量使用。
而镁钠合金就不一样了,这两种金属都是比较大路货的矿产,资源丰富,不用为原料来源发愁。不过这两种金属都是化学性质相当活泼的东西,镁条燃烧试验是初中化学课都有的。钠金属就更厉害了,它的比重比水还小,一碰到水就会燃烧,生成腐蚀性极强的氢氧化钠,在空气中也会吸收水蒸气自燃。一般人也不会把主意打到这两种金属上。
在原时空的历史上,最初搞出来镁钠合金的一所核物理的实验室,人家并不是为了什么航空材料,而是在寻找新的反应堆冷却剂。他们在试验各种配方的比例之后,偶然发现,在采用一种合适的比例和稳定添加剂之后,居然得到了一种稳定的镁钠合金,不会在空气和水中自燃的稳定金属。不过,这种东西熔点比较高,不太适合当反应堆冷却剂,但是它的固态又非常软,所以并没有什么卵用。它最大的用处是被当做某些反应的催化剂和设备密封材料。
不过几十年后,它的命运转折到来,辐射处理这种新型工艺出现了。它的新用途的发现和铁铝合金差不多,当时为了摸清辐射处理的效果,人们把各种材料都放进去实验,镁钠合金也被丢了进去。然后人们就发现了这种东西出现了“原子微量坍缩”现象。这种合金的塌缩率要比铁铝合金高,在辐射处理之后,尺寸缩小百分之二,比重提高百分之六,成为138。(钛合金比重45左右,高强度铝合金28左右,铝锂合金247左右)
简单地说就是,镁钠合金在一定的条件下经过特定的辐射源的辐照后,它们的原子挤得更紧了一些,电子显微镜和金相显微镜都证实了这一点。这导致了合金强度的大幅度增强,耐腐蚀性能也获得了很大的提高,已经接近钛合金了。只是高温强度比钛合金低一些,但是比铝镁合金可高多了。然而这种材料的成本要比钛合金低得多,而加工性能则要好得多了。