Từ thép đến titan: Đổi mới vật liệu nâng cấp tàu sân bay khổng lồ như thế nào?

Tàu sân bay là hạt nhân của hải quân hiện đại và là biểu tượng của sức mạnh quốc gia. Sự đổi mới về vật liệu cho kiến ​​trúc thượng tầng của chúng tuy không dễ thấy nhưng nó quyết định trực tiếp đến hiệu quả chiến đấu, khả năng sống sót và tiềm năng phát triển. Sự phát triển của vật liệu cấu trúc thượng tầng tàu sân bay, từ thép carbon trong Thế chiến II và thép đặc biệt HY trong Chiến tranh Lạnh cho đến ứng dụng-quy mô lớn củahợp kim titan ngày nay là lịch sử của nhân loại đang thách thức những giới hạn vật chất và tranh giành quyền bá chủ trên biển.

 

 

1. Thép boong đặc biệt: “Xương sống thép” của tàu sân bay

Sàn đáp của tàu sân bay phải đồng thời chịu được tác động của việc-máy bay trên tàu sân bay hạ cánh, sức nóng của ngọn lửa xả động cơ 1500 độ, sự ăn mòn do phun muối của nước biển và các cuộc tấn công thời chiến. Lớp Nimitz-của Hoa Kỳ sử dụng thép HSLA-100 với cường độ chảy 690 MPa, còn lớp Ford được nâng cấp lên thép HSLA-115, nhẹ hơn 10%. Thép boong tương đương do Trung Quốc phát triển độc lập đã được áp dụng thành công cho các tàu sân bay Liêu Ninh, Sơn Đông và Phúc Kiến.

 

2. Những hạn chế của thép truyền thống khiến "khủng hoảng trọng lượng" trở thành nút thắt cốt lõi trong quá trình phát triển tàu sân bay

Riêng thép sàn đáp của tàu sân bay lớp Ford{0}}của Hoa Kỳ đã nặng 7.500 tấn, tương đương với tàu khu trục Loại 052D và tổng trọng lượng khi chịu tải trên boong là gần 10.000 tấn. Trọng lượng này tập trung ở điểm cao nhất của thân tàu, làm tăng trọng tâm một cách nghiêm trọng và ảnh hưởng đến độ ổn định của tàu cũng như sự an toàn của máy bay trên tàu sân bay-cất cánh-hạ cánh. Nếu các tàu sân bay trong tương lai phát triển lên 150.000–180.000 tấn, trọng lượng toàn phần của sàn đáp sẽ vượt quá 15.000 tấn, có thể vượt quá giới hạn ổn định. Nó cũng sẽ làm tăng gánh nặng cho hệ thống điện và giảm tốc độ cũng như khả năng cơ động.

 

 

1. Được biết đến với cái tên "Kim loại không gian" và "Kim loại hàng hải"

Hợp kim titan là vật liệu lý tưởng để giải quyết “cuộc khủng hoảng trọng lượng” của cấu trúc thượng tầng tàu sân bay, với 4 ưu điểm cốt lõi:

• Cực nhẹ: Mật độ chỉ bằng 60% so với thép, có cường độ riêng cao hơn nhiều so với thép cường độ-cao, cho phép giảm trọng lượng trên 40%;
• Khả năng chống ăn mòn tuyệt vời: Hoạt động xuất sắc trong nước biển; tuổi thọ sử dụng của hệ thống đường ống titan đạt tới 40 năm, vượt xa 6–8 năm của hợp kim đồng-niken;
• Hiệu suất nhiệt độ-cao vượt trội: Có thể hoạt động lâu dài-ở nhiệt độ trên 500 độ, chống cháy tốt hơn ngọn lửa khí thải máy bay trên tàu sân bay-;
• Không{0}}có từ tính: Giảm tín hiệu từ tính của tàu sân bay, tăng cường khả năng chống{0}}nền ngầm và biện pháp đối phó với mìn.

 

2. Ứng dụng hải quân

Hợp kim titan có lịch sử ứng dụng lâu dài trong hải quân, ban đầu chỉ được sử dụng cho các bộ phận không-chịu tải-của tàu.

Sau khi sử dụng hợp kim titan cho cấu trúc thượng tầng của tàu đổ bộ Hoa Kỳ, trọng lượng đã giảm một nửa, cải thiện đáng kể độ ổn định của tàu. Tuy nhiên, việc ứng dụng- hợp kim titan trên quy mô lớn vào sàn tàu và kết cấu chính gặp khó khăn vì hai lý do: thứ nhất, chi phí cao hơn nhiều so với thép đặc biệt; thứ hai, quy trình cán và hàn các tấm hợp kim titan kích thước lớn{2}} gặp nhiều thách thức và dễ bị nứt.

 

 

1.Sau hơn 20 năm nghiên cứu và phát triển, Trung Quốc đã vượt qua những khó khăn trong việc ứng dụng-hợp kim titan trên quy mô lớn, có khả năng sản xuất các tấm hợp kim titan có thông số kỹ thuật cực lớn-và giải quyết thành công các khuyết tật khi hàn. Với việc mở rộng năng lực ngành công nghiệp titan trong nước, chi phí của vật liệu titan đã giảm đáng kể, gần bằng giá thép đặc biệt, khiến-ứng dụng quy mô lớn trên tàu sân bay trở nên khả thi.

 

2. Fujian Carrier đã đi đầu trong việc ứng dụng thử nghiệm hợp kim titan, đạt được mức giảm trọng lượng đáng kể và vượt trội so với thép boong truyền thống ở tất cả các chỉ số hiệu suất. Trong tương lai,-các tàu sân bay thế hệ mới của Trung Quốc sẽ sử dụng hoàn toàn hợp kim titan cho cấu trúc thượng tầng và sàn đáp, hiện thực hóa sự đổi mới lớn trong công nghệ chế tạo tàu sân bay.

 

 

1. Việc ứng dụng đầy đủ hợp kim titan có thể nâng cấp toàn diện khả năng của tàu sân bay: việc giảm trọng lượng đáng kể giúp ổn định thân tàu và cải thiện độ an toàn cho các hoạt động của máy bay trên tàu sân bay-; cùng sức mạnh, tốc độ tăng lên để nâng cao lợi thế chiến đấu; khả năng tải được tiết kiệm có thể mở rộng thiết bị trên tàu-để nâng cao hiệu quả chiến đấu; và khả năng chống ăn mòn tuyệt vời giúp kéo dài tuổi thọ sử dụng với-chi phí vận hành và bảo trì dài hạn thấp hơn.

 

2. Bước đột phá về vật liệu này vượt qua giới hạn trọng tải của thép, hỗ trợ phát triển siêu tàu sân bay 180.000 tấn. Công nghệ hợp kim titan hàng đầu của Trung Quốc sẽ nắm bắt lợi thế chiến lược trong cuộc cạnh tranh phát triển tàu sân bay hạng nặng.

 

 

Ruihang, là một nhà sản xuất chuyên nghiệp, chuyên về R & D, sản xuất và bán các sản phẩm hợp kim titan và titan,bao gồmtitanium &titaniumaTấm / tấm lloy, thanh, ống, vòng, rèn & phần. Chất lượng đạt tiêu chuẩn AMS, ASTM, MIL, ISO, GB, GJB. Nếu bạn cần titan làm nguyên liệu thô để sản xuất tiếp, vui lòng liên hệ với chúng tôi qua email:Sam.Rui@bjrh-titanium.com

 

Nguồn ảnh: Hải quân Quân đội Giải phóng Nhân dân / Tân Hoa Xã