国产航母的螺旋桨用的什么材料?不用说不锈钢,钛合金都不行

航空母舰"辽宁"号对于中国海军的意义非同一般,这是我国第一艘航母,更是中国海军的顶梁柱和旗舰。我们时常通过各种途径领略到"辽宁"舰的威武身姿,其飞行甲板上的国产歼-15舰载战斗机、国产直-8型舰载直升机,舰岛上的国产346型相控阵雷达、382型三坐标搜索雷达、364型火控雷达、726型电子战系统等设备更容易映入我们的眼帘,而舰尾吃水线以下的驱动螺旋桨则是我们常常忽视的装备,别看它深埋在水里,但极端重要,没有它航母自然无法航行。虽然看上去简单,但却富含了极高的科技含量。

国产航母的螺旋桨用的什么材料?不用说不锈钢,钛合金都不行

想要造出一个好的大型作战舰艇用的螺旋桨,首先应该充分掌握流体力学、工程学和材料学等关键领域技术学科,而且螺旋桨是经常泡在水里的设备,因此在材料上更要考虑抗海水腐蚀。

中国海军军舰在20世纪70年代之前,螺旋桨材料基本为黄铜锌锡合金,其优点是强度正好,方便切割成型,经常用来制作多叶曲面螺旋桨。不过随着作战舰艇的排水量愈发的大,航速也随之提升的情况下,这种材料的螺旋桨就逐渐暴露出很多无法忽视的缺点,比如舰艇排水量大,势必就要加大螺旋桨尺寸,这就对螺旋桨整体强度提出了更高要求,为了提升强度,黄铜锌锡合金螺旋桨不得不做加厚处理,但这又会增加其重量,进而连累战舰性能。而且舰艇航速提升也带来另外一个难题,那就是螺旋桨高速旋转会催生大量气泡,这些不起眼的气泡破裂时会产生冲击压强,累积起来的大量气泡破裂时共同会对螺旋桨造成损害,比如桨面会有很多斑痕,这就是空泡效应。黄铜锌锡合金恰恰难以抵御空泡效应的侵袭。

不锈钢,是一种耐蒸汽等弱腐蚀介质、无法生锈且强度高的材料,有人疑问这种材料可以做螺旋桨吗?虽然这种材料强度高,而硬度也几乎一样高,螺旋桨需要出现允许范围内的形变,这样更具韧性反而不容易折断。而硬度过高则会增加高速旋转拍打海水螺旋桨断裂的可能,即应力过于集中。最主要的是,不锈钢难以在常温下切割。

国产航母的螺旋桨用的什么材料?不用说不锈钢,钛合金都不行

为了解决飞机在3马赫飞行时机体难以抵御摩擦高温的问题,美国在研制A-12(后被改装为SR-71"黑鸟"侦察机)飞机时,特地为该机采用了耐高温、强度高的钛合金。说到这里也会有人发问,用钛合金当作螺旋桨材料是否行得通,其实这也是不可取的,不但是目前的钛合金焊接工艺较为落后,而且其加工成本非常高,不适于制造螺旋桨。

国产航母的螺旋桨用的什么材料?不用说不锈钢,钛合金都不行

镍铝青铜合金

中国则选择了权衡方案,那就是为海军舰船配备由镍铝青铜合金制造的螺旋桨,这种材料优点颇多,比如其质量为等体积黄铜合金的九成,然而却具备了十分强悍的抗空泡效应能力,是后者的3倍,强度也比后者高2倍。同时镍铝青铜合金非常容易加工成型,适合批量生产。而且镍铝青铜合金具有杀伤微生物的特性,因此长期浸泡在海水中不必过分担心被微生物腐蚀。

国产航母的螺旋桨用的什么材料?不用说不锈钢,钛合金都不行

需要我们了解的是,全球能制造航母规格的大型镍铝青铜合金制造螺旋桨的国家,只有中美等国才能制造。国产7轴5联动的大型数控机床目前已经能打造出堪比美国海军核动力航母使用的螺旋桨。

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