一鳴
穿上神奇的盔甲,軍火大亨托尼·斯塔克搖身變為鋼鐵俠,擁有超強的力量、耐力、飛行特技,甚至多種便攜式致命武器。裹上一襲黑披風,高帥富布魯斯·韋恩變身蝙蝠俠,輕松在哥譚市的鋼鐵叢林中自由滑行……
想要成就“主角不死定律”,除了酷炫發型、土豪家底、外星超能力,還有一樣必不可少,那就是能涂在盔甲、披風等裝備上的“航空”涂料!
性能超強的連體戰衣
顧名思義,航空涂料即為用在各種飛行器上并發揮重要作用的一類涂料。航空涂料在涂料工業市場中雖然只占有非常小的份額,卻是要求最高的那一部分。由于一直處于外界環境的嚴苛挑戰之下,且必須滿足飛行過程中可能遇見的各種極端環境,所以和其他涂料比起來,航空涂料非常“特殊”。
拿普通民航客機來說,從頭到腳必須得武裝得嚴嚴實實才能上天——在空中飛行時,周圍環境變化劇烈,因此它們所披的“戰衣”必須能承受溫度(-55℃~60℃)和氣壓(0.1~1.9個標準大氣壓)的劇烈變化,以及各種空氣湍流的侵襲。除了溫度和氣壓之外,環境變化帶來的腐蝕作用、高強度紫外線、各種化學制劑(包括機用燃油、液壓油和清洗化學品等)也時刻考驗著這件“戰衣”。要知道,單單是溫度的劇烈變化就會極大地加快材料的老化速度,降低使用壽命。
衣服都是越輕便越好,因此,飛機外面的涂層也是越薄越好,這樣才能減輕質量,不給飛機增加額外負擔,以達到降低燃料消耗的目的。
另外,這件“戰衣”還要盡可能好看,滿足旅客的審美需求,讓人們看一眼就想坐上去溜溜。
最后,為了滿足流體力學的要求,這件衣服的表面必須非常光滑平整,以減少與周圍大氣的摩擦,達到最優的空氣動力學性能,這樣也能節省燃油,降低成本。
綜合以上要求,你會發現這件“戰衣”的功能絲毫不遜色于那些超級英雄的外殼或者披風。但是,如果這件衣服會引起皮膚過敏,就算功能再多、設計再好看也白搭。因此,在滿足上述要求的同時,制造“戰衣”的材料必須與機身材料相兼容。從這個角度來說,給飛機穿衣服并不像給房間墻壁刷油漆那么簡單!
為了保證航空涂料的各項性能都能符合要求,飛機制造商制定了嚴格的規范,比如波音有BMS規范,空客有AIMS規范,我國的C919大型客機項目也有CMS規范。
在涂料成分方面,底漆通常為環氧聚氨酯類,此類底漆綜合了環氧涂料的強附著力、耐磨性以及聚氨酯涂料的柔韌性、可脫再涂性;面漆多為聚氨酯類。已經退役的協和客機使用二次涂覆的環氧聚氨酯,正在服役的空客A380、波音787等客機使用特種聚氨酯涂料,其表面光澤度能保持十年不變。
民機軍機有所不同
一些經常乘坐飛機的旅客能輕易分辨各航空公司的飛機,這是因為各公司的飛機都有著各自獨特的涂裝,讓人一眼就能分辨出來。除了民機外,各國飛行表演隊的飛機也是爭奇斗艷,除了在飛行技巧上讓人眼前一亮,其機身涂裝也給觀眾帶來了不小的視覺沖擊。
對于軍機來說,在選擇涂料時,設計師首先關注的是實用性,比如隱身性能。雖然目前真正的肉眼隱形技術還停留在實驗室階段,但各國軍機的涂裝還是盡量融入背景——不求眼前隱身,但求遠距離難以發現。所以,很多軍機看上去“土灰土灰”的,沒有個性。
盡管其貌不揚,但軍用航空涂料可不簡單。下面介紹兩種特殊的軍用航空涂料。
其一,隱身涂料。目前,所謂飛機隱形是指通過各種手段,盡量降低飛機被敵方雷達、紅外輻射等探測系統發現和跟蹤的可能性。其中,吸波涂料在飛機隱形功能上起到的作用僅次于飛機的外形結構。常見的飛機隱身涂料包括:雷達吸波涂料、紅外吸波涂料、可見光吸波涂料、激光吸波涂料、聲納吸波涂料和多功能吸波涂料等。
近幾年,納米吸波涂料逐漸受到關注。這種涂料幾乎集中了以上所有吸波涂料的優點。此外,其吸波頻率高,并可以通過調節旋波參量來改善吸波特性,在提高吸波性能、擴展吸波帶方面具有很大的潛能。
其二,耐高溫涂料。在飛機尾部發動機噴嘴處,溫度可高達上千度,除了大量使用陶瓷等無機耐高溫材料外,那些隔熱的耐高溫涂料也不可或缺。這類耐高溫涂料多為無機聚合物涂料,如云母片、氮化硅和α-氧化鋁組成的陶瓷基絕熱涂料,它們能承受1900℃的高溫。