【軍武次位面】：羅夏
這種飛機艙蓋只有中美兩國能造
2008年，有人在軍事論壇發了一個帖子：先別提什麼四代，中國20年之內能做出和F-22一樣的整體式座艙蓋？
先不説這個座艙蓋是不是四代戰機的硬性標準，儘管帖子下面很多人都在跟樓主爭論，但是就算你道理説得再多、講得再好，沒有就是沒有，你能怎麼辦？
結果兩年之後，殲20的原型機曝光，很明顯能看到，採用的正是“中國20年也造不出來的”一體式座艙蓋。
於是這個帖子瞬間成了大型打臉現場，無數網友帶着瓜子可樂來到帖子下面強勢圍觀，不斷有人鞭屍樓主，場面殘忍至極，空氣中到處都充滿了歡樂的氣氛。
儘管樓主跑出來親自掌嘴，依然阻擋不了眾多網友源源不斷的打臉熱情。
局座曾經説過，一件裝備戰鬥力強不強，首先要看它好不好看。
裝備了一體化座艙的殲20，在顏值上至少又上升了一個檔次。
按照局座的理論，我們可以説，一體化座艙不是一般的好，而是大好。
除了殲20之外，世界上配備一體化艙蓋的戰鬥機寥寥無幾，但是在現役的四代機中，除了蘇57，全都採用的是一體化艙蓋。
當然，如果只是為了好看，我們完全沒有必要費勁巴拉搞出來這麼個看起來似乎很厲害的東西。
之所以裝配一體化座艙，是因為這東西是真的很厲害，製造真的很困難。
負責設計製造F-22的洛馬公司曾稱：F-22的整體座艙是其整個項目裏最複雜和最具有挑戰性的工作。
首先，戰機的座艙造型與艙蓋材料已經經過了長時間的演變和進化。
最早的戰鬥機座艙透光率是100%，因為根本就是露天敞篷式的，最多就是在前面加一小塊擋風玻璃。
雖然天上的風有點大，但是因為飛行高度和速度都不是特別大，所以飛行員忍一忍還是可以頂得住的。
但是後來隨着飛行技術的迅速發展，繼續使用敞篷式座艙肯定是不可能的。尤其是現在各種超音速戰機滿天飛，難道要飛行員用臉去接音爆？
最開始的座艙採用的是蚌式座艙蓋，由三塊式風擋和可開啓的蚌殼式活動艙蓋組成。蘇聯米格21、美國F-4以及我國的殲7、殲8飛機都採用的是這種形式。
▲中國殲-8高空高速戰鬥機
這種設計對座艙蓋的製作工藝要求不高，但是會影響到飛行員的視野。
隨着第三代戰機的登場，新的水泡式座艙蓋形式也出現了，顧名思義，整個戰機座艙就像一個透明的水泡。美國的F-15、F-16，蘇聯的蘇-27，法國的“陣風”戰鬥機都採用了這種結構。
水泡式座艙蓋由整體式圓弧風擋和可開啓的水泡式活動艙蓋組成。
其中F-16戰鬥機的座艙蓋已經無限接近一體式座艙蓋的水平。
F-16座艙
這樣的座艙為飛行員提供了其他戰機無可比擬的全向視野。
飛行員的上半球視野達360度，一側至另一側為260度，前後為195度，側下方為40度，前下方為15度。
到了第四代機。最新的座艙設計就是以中美兩家獨二無三的一體式艙蓋。主要代表是殲20、F-22、F-35。
除了提供近乎無死角的視野，一體式座艙在隱形方面同樣具有強大優勢。
因為一體式艙蓋和整個機身完美融合在一起，座艙蓋增加的RCS（雷達反射截面）幾乎可以忽略不計。
對於需要認真考慮隱身性的飛機來説，座艙蓋的外加固邊框必然會突出艙蓋有機玻璃一些，這樣一來，突出的部分就成為了雷達波的天然反射器，會增大飛機的RCS。
而對於無框式座艙蓋來説，只要在座艙蓋上塗上一層特殊材料，就可以用其幾何外形保證雷達波向各個方向散射，而不會在某個方向上聚焦。
既然一體式座艙這麼好，為什麼其他國家不採用呢？比如俄羅斯的蘇57，使用的依然是分體“滑蓋式”艙蓋。
原因很簡單，因為造不出來。
現代戰鬥機對座艙蓋的要求極高，特別是最新的四代隱身戰機。首先透光率要好，必須達到90%以上，而且在透光的同時，還要能夠阻擋紫外線和紅外線。
同時，座艙蓋的強度一定要足夠堅固。F-22戰鬥機的座艙蓋要求承受1.8公斤異物（飛鳥）以650公里/小時速度的撞擊而不破損。我國則要第四代戰機以海平面最大巡航速度速度（通常為900公里/小時）飛行時，被1.8公斤質量的鳥撞，座艙蓋不破碎，艙蓋表面不出現大於2.5毫米的凹坑。
▲F-16和飛鳥相撞
另外艙蓋還要耐高温，而當戰鬥機飛行速度超過2馬赫時，座艙蓋外部温度可以達到110℃。
這樣幾條苛刻的要求，一般的材料根本無法滿足。
現在很多人看到戰鬥機的透明艙蓋，第一反應就是：好大一塊玻璃！
最早的座艙蓋確實使用的是經過物理或化學鋼化的特製無機硅酸鹽玻璃，與透明塑料膠片經複合製成三明治層合結構。
但是因為玻璃是脆性材料，工藝性能比較差，而且很難製作成複雜的曲面，一不小心就做成了哈哈鏡。飛行員從駕駛艙看過去，外面的情況全部都變形扭曲了，這無論如何是不能接受的。
而且玻璃還有一個重大的缺陷——太重了！
在空間與重量有限的戰機上面，把大量重量耗費在座艙玻璃上，實在是極大的浪費。
現在戰機座艙最常見的製作材料有兩種。
第一種是丙烯酸酯類材料，其光學性能優異，透光率接近用於高級光學儀器的水晶，高達90%以上。其中聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）可見光的透射率達到92%，渾濁度不到2%。而PMMA就是我們通常説的有機玻璃。
同時丙烯酸酯類材料自身重量較輕，只有傳統無機玻璃的一半，因此現代戰鬥機座艙蓋厚度比老式飛機的座艙蓋薄很多。此外丙烯酸酯耐候性好，不會出現銀紋現象，加工性也還不錯，因此多用於民航客機的風擋和側窗。
但丙烯酸酯有個很大的缺點：耐衝擊性和耐高温性差，所以多用於亞音速客機的舷窗。
另一種材料是聚碳酸酯（PC），常被拿來製造水瓶、鏡面、防彈玻璃等。
PC材料具有類似於有色金屬的高強度、高韌性，因此抗衝擊性和耐熱性很好，但是表面不耐磨而且不耐老化，易溶於有機溶劑，長期暴露在紫外線中變色發黃。
所以最新的座艙材料一般將環境適應性更好的丙烯酸酯作為內外兩層，而將抗候性差的PC作為中間夾層，經過這樣多層複合形成了三明治一般的有機玻璃座艙蓋，多層不同材料層合後壓疊成型。
但是這樣的製作流程成本相當高昂，F-22艙蓋透明體的造價高達40萬美元一個，再加上框架組件，總價突破了100萬美元，同時製作週期長達6周。
於是之後的座艙透明件採用了更加先進的透明材料以注射的方式注入大型注塑模具內，冷卻後就能成形，前後僅需1小時。
雖然注射成型法是一種普通的有機玻璃製品傳統工藝，但丙烯酸酯和聚碳酸酯是不同材料，要保證兩種不同性質的材料能夠完美融合而且分層不亂，就到了考驗技術的時候了。
製造座艙蓋的材料和技術就像《天龍八部》裏面的太祖長拳，基本屬於人人皆知的入門級武功，很多私人公司都能夠進行製作。
雖然技術不是什麼全新科技，但是想要製作要求如此苛刻、曲面要求極高、面積如此巨大的蓋板就是另一回事了。
江湖上每個人就算沒有練過，但至少也見識過太祖長拳，但是試問誰能打出喬峯的威力？
至於具體過程到底是怎麼實現的，恐怕只有中國和美國材料專家知道了。而且俄羅斯人明顯比我們更想搞清楚。
就在不久之前，俄羅斯發佈了一個蘇-57的宣傳片，準備好好展示一下蘇-57的風采。
宣傳片中還罕見地公開了蘇-57戰鬥機通過內置彈艙發射導彈的片段。
本來俄羅斯人準備好好長一口氣，宣傳一下自己最新戰機的威力，結果有眼尖的網友發現，蘇-57戰機的座艙蓋上居然有好幾個明顯的氣泡。
這下就非常尷尬了。
當然，按照俄羅斯人的風格，這不算什麼大問題。雖然做工是糙了點，但不是已經飛起來了嗎？
但是有人可能發現了，殲-20剛亮相的時候，座艙蓋和F-22一樣，採用的是科幻感十足的一體化座艙，隨後卻增加了一根加強筋。
看到這樣的變化，很多人懷疑中國的技術説到底還是比不上美國，不然那麼漂亮的一體式艙蓋為什麼要多此一舉加上一根強化筋？
這個就牽扯到另一個問題，大家都知道，當戰鬥機遇到緊急情況的時候，飛行員需要進行彈射緊急逃生。這個時候座艙蓋就不在是保護飛行員的屏障，而是影響飛行員逃生的阻礙。
對於這個問題，目前最主要的解決方式有兩種。
一種是拋蓋式，先將座艙蓋這個阻礙拋掉然後彈射座椅再點火彈射。由於很多現代戰鬥機座艙蓋的透明材料強度較高，直接穿蓋會對飛行員頭、頸部造成傷害，像F16、F22這種採用聚碳酸酯整體座艙蓋的飛機，使用的就是這種方式。
F-16戰機的先拋蓋後彈射方式
一體化座艙蓋雖然有各種優點，但是為滿足透明件抗鳥撞的強度要求，需要將整體式座艙透明件風擋部位加厚而艙蓋部分減薄，一塊艙蓋不同部位要做到不同厚度，這代表着航空玻璃工業的最高水平。洛馬公司曾經説過，F22的整體座艙是整個F22項目裏最複雜最有挑戰性的工作之一，相信殲-20的座艙蓋同樣面對相同的技術難度。
這樣一來，就必須保證透明件的厚度，F-22戰機艙蓋頂部最薄的地方，也有2釐米厚度，全套艙蓋的重量高達500公斤，這對於以克計較的戰鬥機來説顯然有點奢侈
另一種彈射的方式是穿蓋式，彈射座椅帶着飛行員穿破透明材料製作的座艙蓋，直接彈射。
這樣的彈射方式比拋蓋式更加方便迅速，但座艙蓋不能太厚，可是座艙蓋不夠厚的話，強度又不達標，因此需要安裝加強筋彌補厚度下降造成的強度下降。
▲飛行員上方的“曲線”就是穿蓋時使用的微爆索
雖然顏值下降了一點，但是艙蓋的重量大大減輕，在不影響性能的前提下，降低了工藝難度和製造成本。
因此，之後的F-35戰鬥機同樣採用了這樣的設計。
而且有時候，微爆索的設計會有意想不到的作用。
美國曾經有一架F-22就曾經發生過座艙蓋打不開的情況。
座艙內的飛行員一一檢查了機艙內部所有能夠檢查的儀器，但是都無濟於事。機場工作人員也是一臉懵逼，因為此前從來沒有遇到過類似問題。
維護大隊對頑固的座艙蓋束手無策，有人向製造商洛克希德·馬丁公司和系統軟件設計者求助，沒想到對方同樣沒有任何辦法。
在多次嘗試無果後，輪到機場消防隊員上場。消防隊員通過使用特殊鋼鋸，在歷經數個小時後，終於將F-22的座艙蓋鋸開，此時飛行員已經被困在裏面長達5個小時。
經過這一番折騰，F-22的座艙蓋徹底報廢，再加上隱形塗層的破壞，單這一項就讓一百多萬美元打了水漂。
如果座艙蓋中安裝了微爆索，就算保不住座艙蓋，恐怕也用不着這麼麻煩。萬一當時戰機的供氧系統也發生了故障，損失的就不只是一個座艙蓋了。
總之，在一體化座艙蓋下面增加一條加強筋，並不是技術的退步，而是一種經過取捨的改進。雖然這樣看起來比較“土”，但是這樣的座艙蓋同樣只有中美兩個國家才能夠製造。
在一些人看來，很多高科技裝備在中國的手裏都會自動染上一種“土氣”buff。在美國手裏像是來自未來的“天頂星科技”，一旦被中國掌握，總是忍不住讓人想問一句：就這？
就像網上有人説的：
“凡是外國掌握而中國沒有掌握的，都是厲害的不行的技術。
凡是中國掌握和外國沒有掌握的，都是沒用的技術。
凡是中國和外國都掌握的，都是沒有什麼難度的技術。”
若是這種想法，那我真心救不了你。
當年中國研製原子彈時，這技術夠頂尖了吧，蘇聯專家撤走時説這道公式你們即使用計算機算兩年也算不完。
這道公式，美國人算完用了6年，英國人用了5年，蘇聯人用了8年。
中國呢？用了不到兩年的時間算完公式，到原子彈爆炸成功時，總共只用了5年。
中國沒必要在各行各業各項技術都做到全世界領先，美國也做不到這點。中國只需在最需要的方向做到就足夠了。
▲漫畫來源《飛行高校》