另一种神奇的存在：苏联军工材料应用艺术之美
发布时间：2016-08-25 浏览次数：
提起苏联和继承者俄罗斯，很多人戏称“战斗种族”、“毛子”、“毛熊”。它的工业品也常被很多人看作粗线条或者“傻大黑”，还是精致的德国货、美国货更入“法眼”。诚然，苏联的工业品制造和设计思路迥异于德国、美国，但可以说是另一种美。
比如在苏联的支柱产业军工上，有这样一些例子：或许在新材料及其制备加工上与欧美有差距，但得益于鬼才般的设计，一样性能卓越。
米格-25
这是一款极其特别的飞机，甚至可以说是一朵奇葩，它就是前苏联米高扬设计局设计的米格-25。
这是一种高空高速的截击机，最开始是专门为了针对美国的“黑鸟”高空高速侦察机而制。研制成功后，它的高空高速性能甚为耀眼：最大飞行速度达3马赫（一说3.2马赫），可在24000米高度2.8马赫持续飞行。是世界上唯二的超过闯过“热障”（2.5马赫）的，有人驾驶，正式交付的飞机（另一种是黑鸟）。
要说3马赫有什么稀奇的？航天飞机分分钟教你如何做机！
其实难度还是非常大的！超过2.5马赫的飞机，都要面临一个问题——“热障”。所谓热障，是高速飞行的飞机与空气摩擦，导致机体外表温度迅速上升。超过2.5马赫之后，飞机表面温度将超过200度，超过3马赫则达到300度。
美国黑鸟侦察机在3马赫速度下的机体表面温度
要说300度也不是什么高温，耐得了这个温度的比比皆是。但对于飞机表面所使用的铝合金来说，这就是致命温度。即使是高强度的铝合金，熔点也不过500度。超过300度的高温，铝合金的硬度会急剧下降，无法作为结构件，更何况还有高速带来的压强。
要用什么材料来解决这个问题？当时两个超级大国交出了迥异的答案。
财大气粗的美国佬用的是钛合金。从性能上看，钛合金的耐高温性要比铝高出几个段位，其它性能也非常优越，自然是没问题的。（其实也有问题，全钛飞机只是看起来很美）
不过，钛合金的加工工艺难度系数很高，即使是今天也没什么太好的办法。而且它还有个毛病——贵。苏联在钛合金加工上略差，即使它的钛矿藏丰富，而且没有那么财大气粗。（不过，要说苏联造不出全钛飞机也不能这么绝对。后来也研制了T-4大量使用钛合金的飞机，不过如果采用钛合金，米格25可能要晚出来好几年，造价太昂贵，不符合苏联的风格）
铝合金用不了，钛合金做不到，该用什么材料为好？苏联设计师们想到用不锈钢。
用不锈钢作为机体材料，长期以来是米格25的秘密。欧美一直以为米格25也用的是钛合金，直到一名苏联飞行员架机叛逃，才恍然大悟。
为什么欧美没有想到用不锈钢？
不锈钢耐300度温度自然不在话下，不过它实在太重了。钢的密度为 7.9 吨/立方米，几乎是铝合金（2.7 吨/立方米）的三倍，钛合金（4.5 吨/立方米）的一倍多。
因此，钢作为大规模机身材料的时间很短。早在战斗机诞生的早期，飞机机身就抛弃钢材投向铝合金怀抱。
米格25的机翼除了前缘部分为钛合金外，机翼主体结构均使用镍基不锈钢材料，采用全焊接成型的复杂钢结构。机翼的内部结构和型材也大都使用镍基不锈钢板材。
为了尽可能减重，米格25机身做得比较薄，即使是这样，它仍然有空重达到了 19.6 吨。夸张一点地说，米格25就是一坨能以3马赫飞行的不锈钢。
重是重了点，而且从造型来看，确实太丑了点，比起美国黑鸟那差得不是一星半点。不过，苏联人不在乎这个。
黑鸟造型之犀利，你很难想象这是50年前的古董
不同于美国黑鸟，米格25是成本、性能和使用平衡的产物，不仅在飞行速度和飞行高度上不逞多让，在成本、使用上更是甩前者几条街。
钛飞机自然要比钢飞机贵很多，所以黑鸟一直没有量产。而米格25则成为一款大规模使用的飞机，总产量数以千计，不但苏联装备，还外销他国。
不只是造价高，黑鸟的维护保养还非常繁杂、高昂，无法承担高强度作业。而米格25可以直接停在外面承受风吹雨打，不但高强度使用不在话下，维护保养难度也非常低。
由于未能解决材料受热膨胀导致燃料泄露，黑鸟需要采用高燃点的燃料，而且往往需要在升空后，经过空中加油。这在米格25来说也没这回事。
虽然众多黑科技傍身，黑鸟自服役起也确实做到了来去自如未被击落，（虽然米格25设计之初就是为了拦截黑鸟，不过性能上确实差一些，拦截并不成功），但高大上的黑鸟但却有很大比例因为故障而坠毁。
虽然，米格25没有黑鸟那样可以在3马赫下长期飞行，也因为太重作战半径比较窄，中低空机动性较差。但它同样可以攀爬到与黑鸟同等水平的高度，而且同样可以借助高空高速来去自如完成侦察任务。
苏联设计师们合理解决问题的主要矛盾和次要矛盾，合理利用现有的材料和技术，最终打造出一款可以出色完成截击和侦察任务的飞机。
三明治坦克装甲
说起苏联的坦克，经常流传着它与德国坦克对比的说法。二战时期，德国的虎式、豹式、虎王坦克制作精良、性能卓越，但仍然被性能不如的苏联坦克消灭。究其原因，德国坦克成本太高、工艺复杂、生产工时太长，而苏联的T-34坦克性能略逊，但成本较低、工时短，操作也简单。拖拉机厂改造之后就能生产，工人直接就可以开上战场。这种说法也曾侧面印证了苏联军工对性能、使用、成本均衡的追求。
不过，二战之后的苏联坦克，同样在材料和工艺等整体工业水平并不占优的情况下，创造性地使用“三明治”装甲结构，在坦克装甲上独领风骚。
从坦克诞生到二战结束，世界上的坦克大多采用均质钢装甲。但在20世纪50年代，聚能装药破甲弹的诞生和大规模应用，均质钢装甲走到了尽头。装备了聚能装药战斗部的反坦克导弹和火箭筒的破甲能力达到了300毫米。如此一来，单纯依靠增加均质钢的厚度，已经无法抵抗反坦克武器，因为过厚的装甲，会让坦克太重失去战斗力。
在严峻的形势下，苏联钢铁研究院着手研发新型的装甲，打造出一种“钢＋夹层材料＋钢”的“三明治”装甲结构。这种新型复合装甲，比西方复合装甲足足早了十来年。
三明治的核心是夹层材料。他们找到玻璃纤维。玻璃纤维强度高、密度低、耐高温，同时具有冲击韧性高、热稳定性好、耐腐蚀等优点，而且价格低廉。
因此，苏联T-64A坦克车体首上装甲就采用了80毫米的高硬度合金钢+105毫米的硅化石英玻璃纤维+10毫米的含铅内衬+20毫米的高硬度合金钢。并且通过实验发现，复合装甲的倾斜角度和复合夹层的密度对装甲防护能力有很大影响。最后，他们将装甲以22度大角度铺设，以达到最佳防御效果。
装备这种复合装甲的T-64A对穿甲弹、破甲弹、碎甲弹都有很好的防护，T-64A对抗高速动能弹和破甲弹的能力可达410毫米和500毫米。
借助这种先进的复合装甲理念，使得T-64A可以摒弃厚重的均质钢装甲。36.5吨的重量与中型坦克相当，却具有重型坦克的火力和防护能力，从而消除了中型坦克和重型坦克的界限，一种新的坦克类型——主战坦克划分诞生。
而后，苏联在改进型的T-64B坦克使用了从外到内是高硬度合金钢+氧化铝陶瓷球+含铅的纤维板+高硬度合金钢。依靠陶瓷和纤维空隙阻隔挤压，这种复合装甲只需200毫米以78度斜角布置，就可以达到穿甲弹450毫米、破甲弹600毫米的防御能力。这种防护能力足以对付当时世界上所有的反坦克武器，西方坦克在这一点上难以望其项背。
结语：虽然苏联曾是唯二的超级大国，但总体的工业水平不如美国。但是，苏联在自己的支柱产业军工业上走出自己的风格。他们擅长利用现有成熟材料和工艺，利用优秀的工程能力，在设计上分清主要矛盾次要矛盾，不盲目追求高大上，打造出在性能出众、成本低廉、使用简单的产品。这一点，值得我们学习。
来源：玻纤情报网
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