من الفولاذ إلى التيتانيوم: كيف يمكن لابتكار المواد تحسين حاملات الطائرات العملاقة؟

حاملات الطائرات هي جوهر القوات البحرية الحديثة ورمز القوة الوطنية. على الرغم من أن ابتكار المواد اللازمة لبنيتها الفوقية ليس واضحًا، إلا أنه يحدد بشكل مباشر الفعالية القتالية والقدرة على البقاء وإمكانات التطوير. تطور مواد البنية الفوقية للحامل، بدءًا من الفولاذ الكربوني في الحرب العالمية الثانية والفولاذ الخاص HY في الحرب الباردة وحتى -التطبيق واسع النطاقسبائك التيتانيوم اليوم، هو تاريخ البشرية الذي يتحدى الحدود المادية ويتنافس على الهيمنة البحرية.

 

 

1. سطح فولاذي خاص: "العمود الفقري الفولاذي" لحاملات الطائرات

يجب أن يتحمل سطح طيران حاملة الطائرات تأثير هبوط الطائرات على حاملة الطائرات، واحتراق لهب عادم المحرك بدرجة 1500، والتآكل الناتج عن رذاذ ملح مياه البحر، والهجمات في زمن الحرب في وقت واحد. تستخدم فئة Nimitz-الأمريكية فولاذ HSLA-100 بقوة إنتاج تبلغ 690 ميجاباسكال، وتمت ترقية فئة Ford إلى فولاذ HSLA-115، وهو أخف وزنًا بنسبة 10%. لقد تم تطبيق الفولاذ المكافئ الذي طورته الصين بشكل مستقل على حاملات الطائرات لياونينغ وشاندونغ وفوجيان.

 

2. القيود المفروضة على الفولاذ التقليدي تجعل "أزمة الوزن" هي عنق الزجاجة الأساسي لتطوير الناقل

يزن سطح الطيران الفولاذي لحاملة الطائرات الأمريكية من فئة Ford-وحده 7500 طن، أي ما يعادل مدمرة من النوع 052D، ويبلغ الوزن الإجمالي مع أحمال السطح حوالي 10000 طن. يتركز هذا الوزن في أعلى نقطة في الهيكل، مما يؤدي إلى رفع مركز الجاذبية بشكل خطير ويؤثر على استقرار السفينة وسلامة-إقلاع وهبوط الطائرات-القائمة على الناقل. إذا تطورت حاملات الطائرات المستقبلية إلى 150.000-180.000 طن، فإن الوزن الساكن لسطح الطيران سيتجاوز 15.000 طن، وربما يتجاوز حد الاستقرار. كما أنه سيزيد العبء على نظام الطاقة ويقلل من السرعة والقدرة على المناورة.

 

 

1. يُعرف باسم "المعدن الفضائي" و"المعدن البحري"

تعتبر سبائك التيتانيوم مادة مثالية لحل "أزمة الوزن" للهياكل الفوقية لحاملة الطائرات، ولها أربع مزايا أساسية:

• خفيفة الوزن للغاية: تبلغ الكثافة 60% فقط من كثافة الفولاذ، مع قوة نوعية أعلى بكثير من الفولاذ عالي القوة-، مما يسمح بتقليل الوزن بنسبة تزيد عن 40%؛
• مقاومة ممتازة للتآكل: أداء متميز في مياه البحر؛ يصل عمر الخدمة لأنظمة أنابيب التيتانيوم إلى 40 عامًا، وهو ما يتجاوز بكثير 6-8 سنوات لسبائك النحاس- والنيكل؛
• أداء فائق في درجات الحرارة العالية-.: يمكن أن يعمل على المدى الطويل-بدرجة حرارة أعلى من 500 درجة، مع مقاومة أفضل لاحتراق لهب عادم الطائرات القائمة على الناقل-؛
• غير-مغناطيسي: يقلل من التوقيع المغناطيسي للحاملة، مما يعزز الإجراءات المضادة للألغام والقدرات المضادة-للغواصات.

 

2. التطبيقات البحرية

تتمتع سبائك التيتانيوم بتاريخ طويل من التطبيقات البحرية، حيث كانت تُستخدم في البداية فقط في مكونات السفن غير الحاملة-للأحمال-.

بعد اعتماد سبائك التيتانيوم في البنية الفوقية للسفن البرمائية الأمريكية، تم تقليل الوزن بمقدار النصف، مما أدى إلى تحسين استقرار السفينة بشكل كبير. ومع ذلك،-فإن تطبيق سبائك التيتانيوم على نطاق واسع على أسطح الحاملات والهياكل الرئيسية أمر صعب لسببين: أولاً، التكلفة أعلى بكثير من تكلفة الفولاذ الخاص؛ ثانيًا، تمثل عمليات الدرفلة واللحام لألواح سبائك التيتانيوم ذات الحجم الكبير- تحديًا وعرضة للعيوب المتشققة.

 

 

1. بعد أكثر من 20 عامًا من البحث والتطوير، تغلبت الصين على صعوبات التطبيق على نطاق واسع- لسبائك التيتانيوم، وأصبحت قادرة على إنتاج صفائح سبائك تيتانيوم بمواصفات كبيرة جدًا-، ونجحت في حل عيوب اللحام. ومع توسع قدرة صناعة التيتانيوم المحلية، انخفضت تكلفة مواد التيتانيوم بشكل ملحوظ، مع اقتراب الأسعار من أسعار الفولاذ الخاص، مما يجعل -التطبيق على نطاق واسع على حاملات الطائرات أمرًا ممكنًا.

 

2. لقد أخذت شركة Fujian Carrier زمام المبادرة في التطبيق التجريبي لسبائك التيتانيوم، مما حقق انخفاضًا ملحوظًا في الوزن وتفوق في الأداء على فولاذ السطح التقليدي في جميع مؤشرات الأداء. في المستقبل، سيعتمد الجيل الجديد من حاملات الطائرات-في الصين سبائك التيتانيوم بشكل كامل في الهياكل الفوقية وأسطح الطيران، مما يحقق ابتكارًا كبيرًا في تكنولوجيا بناء حاملات الطائرات.

 

 

1. يمكن للتطبيق الكامل لسبائك التيتانيوم أن يعمل على ترقية قدرات حاملات الطائرات بشكل شامل: حيث يؤدي التخفيض الكبير في الوزن إلى استقرار الهيكل وتحسين سلامة عمليات الطائرات القائمة على حاملات الطائرات؛ وبنفس القوة، تزداد السرعة لتعزيز المزايا القتالية؛ يمكن أن تعمل سعة التحميل المحفوظة على توسيع المعدات المعتمدة على الناقل-لزيادة الفعالية القتالية؛ كما تعمل المقاومة الممتازة للتآكل على إطالة عمر الخدمة مع انخفاض تكاليف التشغيل والصيانة على المدى الطويل-.

 

2. هذا الاختراق المادي يخترق حدود حمولة الفولاذ، ويدعم تطوير حاملات الطائرات الفائقة بوزن 180,000 طن. ستغتنم تكنولوجيا سبائك التيتانيوم الرائدة في الصين ميزة استراتيجية في المنافسة على تطوير حاملات الطائرات الثقيلة.

 

 

Ruihang، كشركة مصنعة محترفة، متخصصة في البحث والتطوير والإنتاج والمبيعات لمنتجات التيتانيوم وسبائك التيتانيوم,مشتملtايتانيوم &tايتانيومaلوحة/ورقة اللوي، والقضبان، والأنابيب، والحلقة، ومخزون الحدادة والقسم. الجودة تحمل معايير AMS، ASTM، MIL، ISO، GB، GJB. إذا كنت بحاجة إلى التيتانيوم كمادة خام لمزيد من الإنتاج، يرجى الاتصال بنا عبر البريد الإلكتروني:Sam.Rui@bjrh-titanium.com

 

مصدر الصورة: بحرية جيش التحرير الشعبي / وكالة أنباء شينخوا