简单处的科技——Ｆ１６的座舱盖

来超大一年了~~~潜水一年了~~~没给超大什么好东西~~~就这个帖子吧~~~



F—16飞机是美国和世界范围运用较广的轻型战斗机。它要求座舱透明件连续无障碍视界宽阔，低空高速飞行时耐鸟撞击，光学性能与HUD(平视显示器)、HMD(头盔显示器)、NVG(夜视镜)兼容。设计的原型透明件采用了全新的水泡式外形、用透明的聚碳酸酯(Pc)板材制造。为满足大尺寸、混合曲率外形．多功能，苛刻的使用环境和低的寿命周期成本，F—16的透明件在设计、材料、制造和试验等方面陆续运用了一系列最新技术，可以说它在某种程度上代表了高性能飞机座舱透明仲技术的发展方向。美国多项先进透明件技术的计划都用它作演示验证件。但F—16透明件在使用过程中亦不断暴露出各种新技术存在的问题，并不断进行了新的改进。





[B]F-16飞机透明件的结构演变[/B]
F-16透明件由通用动力公司(现改为LockheedFort Worth Company)设计。为达到最大连续无障碍视界，设计时将风挡和座舱盖组合在一起，其外形像延伸的水滴。有人对这种结构外形持有不同的看法，认为整个透明件都像常规的风挡那么厚，增加了透明件的重量和制造难度，此外，如此厚的透明件．穿盖弹射救生有困难。最近研究的无骨架直接成形的F-16透明件，已改成前座舱盖和后座舱盖分开的结构外形。



[B]层台结构的F—16透明件  [/B]
1976年到1980年间．美国4家公司分别发展了层合透明件。当时生产的涂层不耐使用环境，缺乏外场面涂层用抛光设备．决定采用有机玻璃(丙烯酸酯)来代替面涂层。几种层合结构的F-16透明件横截面见图。Goodyear公司七层结构的F-16A透明仲生产了400个后就停产了。图中是Sierracin公司生产的F-16透明件，能够耐1.82kg重的鸟926.5km/h撞击速度。Ogden空军后勤中心报道：两层聚碳酸酯层合的F—16透明件．表面用先进的涂层保护，在最低的寿命周期成下，耐鸟撞的速度能达到1000km/h。莱持实验室的风档规划办公室报道：未来的F-16透明件可能采用3层聚碳酸酯层合而成，表面层是先进的涂层，第一层聚碳酸酯用于防御战斗危险，第二层聚碳酸酯用作结构层，第三层聚碳酯酷用作保护层。

上为Goodyear公司的方案


[B]有功能涂层的F-16透明件 [/B]
1984年开始．层合结构的F-16透明件在聚碳酸酯结构的F-16透明件在聚碳酸酯的内表面使用了透明的金属和聚合物涂层，文献中称这种涂层为“太阳涂层”。现在生产的具有太阳涂层的F-16透明件横截面见图。太阳涂层在减少进入座舱热能的同时，又面临着严峻的解电问题。1993年Pilkington航空和航天公司生产了3个具有解电释放功能的F-16A/c透明件交空军进行飞行试验.这种透明件是由单层聚碳酸酯制造而成．外表面采用增强的金导电涂层，面涂层为牌号ss-6831的聚氨酯软保护涂层，内表面采用牌号ss-6590的有机硅硬涂层保护。图中同时列出了两种表面掺有导电聚合物的面徐层生产的F-16透明件，它们同样具有解电释放功能，现应完成飞行实验。透明件为达到兼有减少进入座舱的热能、静电释放和对雷达波隐身的功能，金或ITO涂层将由涂在聚碳酸酷的内表面改为涂在有机玻璃的外表面。



采用有涂层技术后的F-16座舱盖和原来有很大的区别~~~最主要在颜色部分~~~下面两张图就是很好的对比

有功能涂层的座舱盖

没有功能涂层的

[B]F-16透明件的失效模式[/B]

[B]Paul S.Lee报道的F-16透明件失效模式:[/B]

失效模式        出现频率（架次） 占总失效的百分数（％）
表面破坏
    涂层损坏             185              24
    银  纹                 145              18
    碎裂/出现凹坑      119              15
    发  雾                   27                3
小计                       476              60

疲劳失效
    裂  纹                 130              17
    分层／酶变            33               4
小计                       163              21
其他
    划伤                   148              19
小计                       148              19
合计                       787             100


    透明件的横截面结构包括单层聚碳酸酯和有机玻璃与聚碳酸酯层合两种形式。有保护涂层的单层聚碳酸酯透明件的失效模式几乎全是涂层损坏，这与早期的有机透明涂层的耐久性差，没有涂层的修复或再涂技术有关。少部分失效模式是表面碎裂及出现凹坑。有机玻璃与聚碳酸酯层合的透明件主要失效模式是有机玻璃面板出现银纹。划伤纯属人为因家造成，应该是可以避免的。除去涂层损坏和银纹失效外．聚碳酸酯结构层由于疲劳引起的裂纹占失效模式的第三位。若解决了单层聚碳酸酷的保护涂层的耐久性问题．能克服75％以上单层聚碳酸酯的F-16透明件失效。又若解决了有机玻璃与聚碳酸酯层合透明件的涂层、银纹和疲劳问题．就克服72％层合透明件失效。为解决透明件用的涂层问题．美国空军制订并组织实施了一项先进座舱盖用涂层计划．
    具有太阳涂层的F-16透明件，当受飞机用清洁材料的化学侵蚀时，会造成聚碳酸酯结构层上的螺栓孔开裂。Sierracin公司通过改进衬套和衬套孔设计．用耐溶剂和清洁剂的密封材料、汇流条材料以及限制汇流条使用范围来解决开裂。
    静电沉积是引起具有太阳徐层的F-16透明件失效的另一个重要因素。由于静电释放饶毁太阳涂层．经常导致F-16透明件过早地被更换。


    现有F-16透明件的使用寿命在2年左右，提高透明件使用寿命的主要途径是采用先进涂层。先进涂层的耐久性评估工作与耐鸟撞工作平行进行。各种涂层样品格经受一系列候选试验：模拟气候条件的加速老化、雨蚀、盐气流下的磨蚀、表面载石英砂的振荡磨蚀、化学溶剂和喷气燃料作用下的银纹、热交变、121-177℃短时高温等。通过上述候选试验的涂层，将继续接受F—16全尺寸透明件加温加载地面试验，包括评估光学性能、结构完整性、耐久性和用空气炮进行的鸟撞试验。一旦地面试验通过，有先进涂层的透明件将投入飞行考核，最终确定使用寿命不低于4年.



发一个比较无聊的帖子~~~里面可能没什么好图~~~说的是很常见的座舱盖的材料~~~可能不太对各位的胃口。其实有时候想想美国不愧为当今世界的头号强国。其科技实力的确领先我们很多。我们现在才刚刚开始告别三片式的座舱盖，而美国早在上世纪70年代就开始了一体式的座舱盖的应用和改进。而一体化的座舱对材料的制造工艺,成型工艺和原料的合成等等技术都是一种考验，它要避免光学的变形，要保证整体的强度以及对环境的适应等等。从这个很简单的地方就可以比较出两个国家的材料科学技术（所有武器的基础）和经济实力（一体化的座舱盖的消耗是很大的，而且价钱也不便宜）的差距。






来超大一年了~~~潜水一年了~~~没给超大什么好东西~~~就这个帖子吧~~~



F—16飞机是美国和世界范围运用较广的轻型战斗机。它要求座舱透明件连续无障碍视界宽阔，低空高速飞行时耐鸟撞击，光学性能与HUD(平视显示器)、HMD(头盔显示器)、NVG(夜视镜)兼容。设计的原型透明件采用了全新的水泡式外形、用透明的聚碳酸酯(Pc)板材制造。为满足大尺寸、混合曲率外形．多功能，苛刻的使用环境和低的寿命周期成本，F—16的透明件在设计、材料、制造和试验等方面陆续运用了一系列最新技术，可以说它在某种程度上代表了高性能飞机座舱透明仲技术的发展方向。美国多项先进透明件技术的计划都用它作演示验证件。但F—16透明件在使用过程中亦不断暴露出各种新技术存在的问题，并不断进行了新的改进。





[B]F-16飞机透明件的结构演变[/B]
F-16透明件由通用动力公司(现改为LockheedFort Worth Company)设计。为达到最大连续无障碍视界，设计时将风挡和座舱盖组合在一起，其外形像延伸的水滴。有人对这种结构外形持有不同的看法，认为整个透明件都像常规的风挡那么厚，增加了透明件的重量和制造难度，此外，如此厚的透明件．穿盖弹射救生有困难。最近研究的无骨架直接成形的F-16透明件，已改成前座舱盖和后座舱盖分开的结构外形。



[B]层台结构的F—16透明件  [/B]
1976年到1980年间．美国4家公司分别发展了层合透明件。当时生产的涂层不耐使用环境，缺乏外场面涂层用抛光设备．决定采用有机玻璃(丙烯酸酯)来代替面涂层。几种层合结构的F-16透明件横截面见图。Goodyear公司七层结构的F-16A透明仲生产了400个后就停产了。图中是Sierracin公司生产的F-16透明件，能够耐1.82kg重的鸟926.5km/h撞击速度。Ogden空军后勤中心报道：两层聚碳酸酯层合的F—16透明件．表面用先进的涂层保护，在最低的寿命周期成下，耐鸟撞的速度能达到1000km/h。莱持实验室的风档规划办公室报道：未来的F-16透明件可能采用3层聚碳酸酯层合而成，表面层是先进的涂层，第一层聚碳酸酯用于防御战斗危险，第二层聚碳酸酯用作结构层，第三层聚碳酯酷用作保护层。

上为Goodyear公司的方案


[B]有功能涂层的F-16透明件 [/B]
1984年开始．层合结构的F-16透明件在聚碳酸酯结构的F-16透明件在聚碳酸酯的内表面使用了透明的金属和聚合物涂层，文献中称这种涂层为“太阳涂层”。现在生产的具有太阳涂层的F-16透明件横截面见图。太阳涂层在减少进入座舱热能的同时，又面临着严峻的解电问题。1993年Pilkington航空和航天公司生产了3个具有解电释放功能的F-16A/c透明件交空军进行飞行试验.这种透明件是由单层聚碳酸酯制造而成．外表面采用增强的金导电涂层，面涂层为牌号ss-6831的聚氨酯软保护涂层，内表面采用牌号ss-6590的有机硅硬涂层保护。图中同时列出了两种表面掺有导电聚合物的面徐层生产的F-16透明件，它们同样具有解电释放功能，现应完成飞行实验。透明件为达到兼有减少进入座舱的热能、静电释放和对雷达波隐身的功能，金或ITO涂层将由涂在聚碳酸酷的内表面改为涂在有机玻璃的外表面。



采用有涂层技术后的F-16座舱盖和原来有很大的区别~~~最主要在颜色部分~~~下面两张图就是很好的对比

有功能涂层的座舱盖

没有功能涂层的

[B]F-16透明件的失效模式[/B]

[B]Paul S.Lee报道的F-16透明件失效模式:[/B]

失效模式        出现频率（架次） 占总失效的百分数（％）
表面破坏
    涂层损坏             185              24
    银  纹                 145              18
    碎裂/出现凹坑      119              15
    发  雾                   27                3
小计                       476              60

疲劳失效
    裂  纹                 130              17
    分层／酶变            33               4
小计                       163              21
其他
    划伤                   148              19
小计                       148              19
合计                       787             100


    透明件的横截面结构包括单层聚碳酸酯和有机玻璃与聚碳酸酯层合两种形式。有保护涂层的单层聚碳酸酯透明件的失效模式几乎全是涂层损坏，这与早期的有机透明涂层的耐久性差，没有涂层的修复或再涂技术有关。少部分失效模式是表面碎裂及出现凹坑。有机玻璃与聚碳酸酯层合的透明件主要失效模式是有机玻璃面板出现银纹。划伤纯属人为因家造成，应该是可以避免的。除去涂层损坏和银纹失效外．聚碳酸酯结构层由于疲劳引起的裂纹占失效模式的第三位。若解决了单层聚碳酸酷的保护涂层的耐久性问题．能克服75％以上单层聚碳酸酯的F-16透明件失效。又若解决了有机玻璃与聚碳酸酯层合透明件的涂层、银纹和疲劳问题．就克服72％层合透明件失效。为解决透明件用的涂层问题．美国空军制订并组织实施了一项先进座舱盖用涂层计划．
    具有太阳涂层的F-16透明件，当受飞机用清洁材料的化学侵蚀时，会造成聚碳酸酯结构层上的螺栓孔开裂。Sierracin公司通过改进衬套和衬套孔设计．用耐溶剂和清洁剂的密封材料、汇流条材料以及限制汇流条使用范围来解决开裂。
    静电沉积是引起具有太阳徐层的F-16透明件失效的另一个重要因素。由于静电释放饶毁太阳涂层．经常导致F-16透明件过早地被更换。


    现有F-16透明件的使用寿命在2年左右，提高透明件使用寿命的主要途径是采用先进涂层。先进涂层的耐久性评估工作与耐鸟撞工作平行进行。各种涂层样品格经受一系列候选试验：模拟气候条件的加速老化、雨蚀、盐气流下的磨蚀、表面载石英砂的振荡磨蚀、化学溶剂和喷气燃料作用下的银纹、热交变、121-177℃短时高温等。通过上述候选试验的涂层，将继续接受F—16全尺寸透明件加温加载地面试验，包括评估光学性能、结构完整性、耐久性和用空气炮进行的鸟撞试验。一旦地面试验通过，有先进涂层的透明件将投入飞行考核，最终确定使用寿命不低于4年.



发一个比较无聊的帖子~~~里面可能没什么好图~~~说的是很常见的座舱盖的材料~~~可能不太对各位的胃口。其实有时候想想美国不愧为当今世界的头号强国。其科技实力的确领先我们很多。我们现在才刚刚开始告别三片式的座舱盖，而美国早在上世纪70年代就开始了一体式的座舱盖的应用和改进。而一体化的座舱对材料的制造工艺,成型工艺和原料的合成等等技术都是一种考验，它要避免光学的变形，要保证整体的强度以及对环境的适应等等。从这个很简单的地方就可以比较出两个国家的材料科学技术（所有武器的基础）和经济实力（一体化的座舱盖的消耗是很大的，而且价钱也不便宜）的差距。






[此贴子已经被作者于2004-2-21 15:11:59编辑过]