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對(duì)于戰(zhàn)斗機(jī)的結(jié)構(gòu)制造來(lái)說(shuō)，機(jī)身的大框是最重要、最耗時(shí)、也是最昂貴的部件，同時(shí)還是限制戰(zhàn)斗機(jī)產(chǎn)能和性能壽命的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。特別是那些不惜成本追求性能的主力制空戰(zhàn)斗機(jī)，往往會(huì)采用難以加工的鈦合金作為材料，而這又進(jìn)一步引發(fā)了成本的增高和產(chǎn)能有限的矛盾。

▲F15框架的鈦合金毛坯和鍛造成品

對(duì)于戰(zhàn)斗機(jī)上的主要承力部件來(lái)說(shuō)，純粹的3D打印鈦合金件至今依舊是不靠譜的玩意——這東西是鈦合金粉末堆積后，用激光燒融在一起再固化了，一點(diǎn)點(diǎn)堆出來(lái)的。結(jié)構(gòu)疏松夾雜大量氣泡和未融化粉末、驟熱驟冷引發(fā)材料內(nèi)部嚴(yán)重的組織錯(cuò)位、應(yīng)力殘余都是從原理上無(wú)法避免的事情。

高性能戰(zhàn)斗機(jī)的大框，必須依靠鍛造在模具中形成基本的形狀；在長(zhǎng)時(shí)間保持的巨大壓力下，高溫軟化的金屬毛坯像被大力揉壓的面團(tuán)一樣，內(nèi)部的疏松組織、氣泡、縫隙等缺陷都會(huì)全部被壓實(shí)消除掉。然而鍛造出來(lái)的產(chǎn)品，還要經(jīng)過(guò)數(shù)百工時(shí)的加工，去掉多余的部分，使之完全符合設(shè)計(jì)形狀尺寸，并進(jìn)行熱處理等后續(xù)工藝，通過(guò)質(zhì)量檢驗(yàn)才算生產(chǎn)完成。

國(guó)內(nèi)在2013年之前，國(guó)內(nèi)能投入使用的僅有一臺(tái)3萬(wàn)噸的模鍛壓機(jī)；其鍛造能力為鋁合金件最大投影面積不能超過(guò)2平米，鈦合金件投影面積不能超過(guò)1.2平米。而這個(gè)水平，是完全不足以。

在這種限制下，殲20的鈦合金大框，只能在設(shè)計(jì)上先分成幾個(gè)鍛件，分別鍛造好以后，再用電子束焊接工藝連接成一個(gè)整體。這個(gè)工藝源于中國(guó)引進(jìn)蘇27時(shí)獲得的全套技術(shù)體系，同樣是當(dāng)年蘇聯(lián)大型鈦合金件鍛造能力遠(yuǎn)不如美國(guó)時(shí)搞出來(lái)的變通辦法。

而在2013年4月10日，中國(guó)二重集團(tuán)研發(fā)的世界最大的8萬(wàn)噸模鍛壓機(jī)成功的實(shí)現(xiàn)了試生產(chǎn)。中國(guó)在大型航空航天鍛造件的制造能力上有了本質(zhì)性的突破，達(dá)到世界最頂級(jí)水平。而對(duì)于殲20來(lái)說(shuō)，這意味著它能夠采用一次完整成型的鈦合金大框，其壽命將獲得巨大的突破。

由于殲20前幾架原型機(jī)的制造，來(lái)不及等8萬(wàn)噸模壓機(jī)的投入使用，加上8萬(wàn)噸模鍛壓機(jī)也不太可能在試生產(chǎn)之初性能狀態(tài)還不穩(wěn)定的情況下，就應(yīng)用于殲20大框的生產(chǎn)；因此可以推測(cè)，裝備鈦合金整體框的殲20應(yīng)該是在2014年開(kāi)始投入生產(chǎn)的。

從目前的情況看，有理由相信交付空軍使用的殲20均已采用整體鈦合金大框，其結(jié)構(gòu)壽命遠(yuǎn)比早期的原型機(jī)要出色。