会飞的不锈钢！浅谈历史上采用不锈钢制造的飞机【钢铁材料学中最奇葩的用法】

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编辑 KID

钢铁是目前地球上应用最广泛的一种金属材料，也是车、船、楼房等大多数生产建造时最主要的材料，但是钢铁却很少用于航空器（如：飞机、宇宙飞船等）！这主要是因为钢铁虽然拥有非常不错的强度，性价比也高，但是单位密度却非常大，简单来说就是太重。所以目前大多数航空器都是采用重量更轻的铝合金，或者重量和材料硬度都非常不错的钛合金打造。

但是，在航空器的历史上，曾经出现过另种采用不锈钢打造的飞机，他们分别是美国的C-93和苏联的米格25。


RB-1“大篷车”运输机


美军加入二战后，由于物资匮乏，当局ZF积极鼓励采用其他替代材料制造飞机，RB-1便是在这种情况下诞生的产物。

1942年年初，勃德公司按照美国ZF的鼓励所设计的一款完全使用不锈钢制造的运输机——RB-1（陆军代号为C-93）。



由于不锈钢工艺复杂，导致RB-1的生产进度延迟，直到1943年才首飞，1944年3月才抵达美国海军服役。



RB-1采用上单翼结构，前三点式可收放起落架，全长20.73米，翼展30.48米，高9.68米，总重量为15.3吨，最大速度为317千米/小时，航程为1127千米。



两台R-1830-92型星形发动机被整流罩严密包裹



球茎形机身从远处看非常有特色



为了便于装卸货物，在机尾设置了蚌式门。


不过这台飞机限于当时的技术条件和制造水平，总体来说显得比较笨重，载重量也不大。共计划打造600架，但实际生产数量仅为22架，目前仅存的一架被放置在皮马航空博物馆的露天摆放场。

XB-70“瓦尔基里”

XB-70（也叫“女武神”）研发正值冷战初期，当时美、英、苏都已经展开了研制超音速战斗机的计划，3倍音速的战斗机也在上世纪50年代初进入设计阶段。而相较之下，当时极速不到一马赫的B-47/B-52轰炸机落伍的速度之快超乎人们的想象，必须开发新的、可穿透苏联领空的战略轰炸机，才能保障60年代以后的战略均势。

于是从1955年起，美国ZF开始了XB-70的研发计划。XB-70是一种能够用3倍音速的速度飞行于超高空，可以搭载传统武器和核武器的大型长程轰炸机，研发成功之后打算作为B-52的后继型号装备美国空军的战略部队。


代号前面的“X”是指试验型号，当通过验收并正式服役之后，就会取消“X”转为正式型号B-70。不过由于众多原因，XB-70在它通过验收服役之前就已经注定了下马的命运。


XB-70全长59.74米（含机鼻探针），翼展32米，高9.14米，总重量为93吨，最大飞行速度为3马赫（约3675千米/小时），作战半径16100千米，实用升限22860米。


其实要说它是一台钢铁打造的飞机其实也不全对。XB-70的机身主要结构采用了沉淀硬化不锈钢 PH-15-7Mo（占 69%），还有9%的钛合金占和少量镍钴合金 Rene-41 以及高强度钢 H-11，而铝合金仅占 1%。机身中、后段、机翼整体油箱部分和垂尾的蒙皮则是大量采用了 PH-15-7Mo 钎焊蜂窝壁板（两层不锈钢之间夹一层蜂窝状结构的复合材料）。

所以准确来说XB-70应该是一种复合材料制造的飞机，但主要材料采用的是不锈钢。

与二战时期的RB-1相比，由于其独特的时间节点，冷战时期研发的XB-70在各种性能上拥有更强大的性能，除了科技学技术、材料技术的进步以外，当然也离不开当时大环境下的战略需求。


不过可惜的是，随着导 dan技术的发展以及米格-25的出现，XB-70被认为已完全失去了存在的意义，自然只有死路一条。XB-70的第一架原型机在1969年进行最后一次飞行后，便永远地离开了天空，被送进了美国空军博物馆进行收藏。

米格-25“狐蝠”

说到米格-25，这飞机也不一般，因为它也是一台钢铁打造的飞机。

20世纪50年代末开始设计，为了对付美国的研发中的XB-70“瓦尔基里”轰炸机与SR-71“黑鸟”高空高速侦察机，苏联人急需研发一种最大飞行速度能够达到3马赫以上的截击机，才能在军备竞赛中与美国人保持平衡。

但是上面两台飞机

它的研制主要是

这两种飞机的速度都能够达到3马赫，而当时苏联的截击机普遍追不上这两种飞机。

米格-25是苏联在冷战时期严重的另一种由不锈钢打造的飞机，与前面略显笨重的RB-1不同，米格-25可以说是一个“灵活的小胖子”。
米格-25全长22.3米，翼展13.95米，高5.7米，总重量为15吨，最大分型速度为3.2马赫（约3920千米/小时），最大航程2575千米，实用升限24400米。

米格-25是米高扬设计局于20世纪60年代末期研制的高空高速截击战斗机，也是世界上第一种速度超过3倍音速的战斗机。原型机于1964年首次试飞，1969年开始装备部队。

由于机身大量采用不锈钢制造，所以结构相比当时那些采用铝合金材料的飞机更结实，也因此打破多项飞行速度和飞行高度世界纪录，是世界上闯过“热障”（M2.5）仅有的三种有人驾驶飞机之一（另两种是美国的SR-71和俄罗斯的米格31）。

米格-25于20世纪50年代末开始设计，它的研制主要是为了对付美国的研发中的XB-70“瓦尔基里”轰炸机与SR-71“黑鸟”高空高速侦察机，这两种飞机的速度都能够达到3马赫，而当时苏联的截击机普遍追不上这两种飞机。

因为当飞机达到3马赫以上（3.2马赫）时，空气会与飞机的机体产生剧烈的摩擦，其温度甚至能够达到300摄氏度以上。而当时的大多数飞机（包括战斗机）都是采用铝合金材料制造，无法承受高温高压所带来的负效应。为了解决这个问题，所以SR-71的机身有93%都是钛合金制造，而出于成本的考虑XB-70则是采用了两层不锈钢之间夹一层蜂窝状结构材料作为机身的主要结构（具体后面再讲）。

但是跟SR-71大量采用钛合金结构不同，由于当时苏联在材料学领域稍微落后与美国，没有能够用于造战斗机的钛合金。但是威胁确实真实存在的，为了平衡这种战略上的劣势，苏联人也想出了用（PS：前全苏联钛冶金领域的研究其实早在1947年就已经开始了，但是直到上世纪70年代才真正掌握钛合金冶炼技术。）

那么有人可能要问了，为什么不用钛合金打造这种飞机？这主要还是因为当时的技术条件所限！

苏联直到70年代才。于是粗狂的毛子就简单粗暴的将不锈钢拿来造飞机了。

在1961年开始正对这一情况，米格-25原型机在试验中创造了在22670米的升限以3000千米/小时飞行的世界纪录，当时世界上任何一架飞机都无法达到这一性能。


米格-25“狐蝠”研发的背景是美国SR-71“黑鸟”高空侦察机