新材料赋能中国六代机，全球首款实现首飞

新材料赋能中国六代机，全球首款实现首飞

2024年12月26日，一架外形酷似树叶的新型战机在成都上空成功完成首飞，这架通体黑色的“等边三角形”战机被认为是中国首款六代机，也是全球首款。这一突破不仅标志着中国在航空科技领域的重大进展，更引发了全球对六代机研发的关注。在六代机的竞争中，新材料技术，尤其是陶瓷基复合材料（CMCs）和新型高温合金材料，正成为决定胜负的关键因素。

六代机的研发对材料提出了前所未有的要求。与传统战机相比，六代机需要在极端恶劣的环境下保持高性能，这要求材料必须具备极高的耐高温性、轻量化和隐身性能。陶瓷基复合材料和新型高温合金材料因其独特的性能，成为六代机研发中的关键材料。

陶瓷基复合材料是一种兼具金属和陶瓷性能优点的新型结构功能一体化材料。通过颗粒、晶须或纤维等增强体对陶瓷材料进行补强增韧，这种材料不再像传统陶瓷那样脆性大、对裂纹敏感，而是展现出一种类似于金属的“假塑性”断裂行为，且兼具陶瓷质轻、耐超高温、抗腐蚀等优异性能。这种材料在减轻结构质量和提高燃烧效率方面具有无可比拟的优势。

新型高温合金材料则能在2400摄氏度的极端环境下保持稳定，为六代机的高性能发动机提供了有力支撑。这种材料的最特殊之处，就是在高温范围内，它的坚固程度变化性也很小，抗氧化能力非常强悍。这种新材料的研发将为中国六代机和航天事业做出重要贡献。

中国在陶瓷基复合材料领域的研发进展迅速。近年来，为适应新一代航空发动机的研制需求，我国开展了一系列重大研发工程，重点开展了陶瓷基复合材料工艺探索、制备加工和考核验证等基础性研究，并完成了部分典型热端部件的装机考核试验，有力支撑了我国航空工业的发展。

目前，国内CMC复合材料的研制单位主要有国防科技大学、西北工业大学、北京航空材料研究院、中国商发、北京航空航天大学、厦门大学等机构。国防科技大学在20世纪80年代初开始了SiC先驱体及陶瓷纤维的研制工作，1988年又开展了陶瓷先驱体转化法制备陶瓷基复合材料的研究，已经从试验阶段转向实际应用阶段，目前，国防科技大学已经先后研制并开发出聚碳硅烷、聚硅氮烷、聚硅氧烷等陶瓷先驱体，生产出的陶瓷基复合材料构件性能明显改善。

西北工业大学研制出某型燃烧室浮动瓦块、密封片、内锥体、涡轮外环、火焰筒内环等零件，开展了燃烧室浮动瓦块台架试验，完成了1047~1227 ℃、2 MPa状态下持续30 min的考核，利用发动机整机平台，对全尺寸CMC调节片进 行了全工况的挂片考核，试验测得材料的壁面温度达1047 ℃。

中国科学院上海硅酸盐研究所牵头承担的国家重点研发计划“陶瓷基复合材料的界面相高通量研究及示范应用”项目2024年度全面完成了研究内容和技术指标，进展成效较好。项目涉及陶瓷基复合材料的界面相高通量研究，旨在为我国先进航空发动机提供关键材料和核心热端部件保障。

在新型高温合金材料方面，西北工业大学研发的超高温合金材料，这种材料的最特殊之处，就是在高温范围内，它的坚固程度变化性也很小，抗氧化能力非常强悍。这种新材料的研发将为中国六代机和航天事业做出重要贡献。

在全球六代机研发竞赛中，中国凭借新材料领域的突破，正逐步确立领先地位。美国作为全球航空科技的领导者，其六代机项目却面临诸多挑战。技术不成熟、成本超支、设计复杂等问题，导致其性能不如预期。相比之下，中国在五代机歼-20的基础上，快速推进六代机“神鹰”项目，取得了显著进展。

中国六代机预计具备高超音速飞行、全面隐身、电磁武器和智能化作战等先进功能。在高超音速飞行技术上，中国已取得重要进展，六代机预计能够实现6马赫以上的飞行速度。基于五代机的隐身技术经验，中国六代机在隐身设计上更为先进，采用全向隐身材料和结构，能够有效规避敌方雷达探测。此外，中国在电磁武器领域的研发也取得显著成果，六代机预计将装备高能激光武器和电磁炮，具备强大的攻击和防御能力。

俄罗斯和其他国家也在研发六代机，但进度相对较慢。俄罗斯的六代机项目代号“猎户座”，计划在未来十年内实现首飞。欧洲国家的六代机项目整体进度较慢。亚洲其他国家如日本和韩国的六代机项目距离实际服役还有较长时间。

新材料技术的突破不仅为中国六代机的研发提供了坚实支撑，更为整个航空工业的升级换代注入了强大动力。陶瓷基复合材料和新型高温合金材料的应用，不仅提升了六代机的性能，还可能改变未来的空战模式。中国在这些新材料领域的突破，将助力其在六代机研发中实现弯道超车，成为全球航空技术的领导者。

随着新材料技术的不断发展，中国航空工业将迎来更加辉煌的未来。在国际航空科技竞争中，中国有望凭借新材料优势，占据更加有利的位置，为全球航空科技的进步做出更大贡献。