目前世界上服役的五代戰鬥機，其飛行速度普遍已經在2馬赫以上。這代表著從北京只需要16分鐘就能到上海。那承受如此快的飛行速度，你覺得戰鬥機的“擋風玻璃”值多少錢？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？兩句話，直接將這個看起來平平無奇的“擋風玻璃”推向了神壇。然而兩年後，殲20原型機曝光，採用的也是與F-22同款的一體式座艙蓋，於是當初的帖子瞬間成了大型打臉現場。不過由此也能看出一體式座艙蓋的確沒那麼簡單。那作為飛機的擋風玻璃，戰機座艙蓋究竟有何奧秘呢？為了解開這個疑惑，筆者就將在“設計”“材料”和“製造”三方面，為你詳細解讀一下。我們是如何造出這個看似透明，實則內部科技滿滿的戰機擋風玻璃的！
飛機的座艙蓋的重要性！
相比於發動機、機翼和飛行控制系統等技術裝置而言，飛機的座艙蓋似乎並不是什麼擁有高科技含量的關鍵裝置，因此平平無奇的它也極少引發人們關注。但是，風擋玻璃作為戰機和飛行員的眼睛，同樣是飛機的重要功能部件。其關鍵程度在某些維度上甚至不亞於發動機！對此美國《航空航天工程》就曾表示：“F-22戰機的座艙蓋竟是飛機工程中最富挑戰性的專案之一”！那戰機座艙蓋的製造為何如此困難呢？我們不妨看一下在用途方面對於這塊“擋風玻璃”的特殊要求！
首先我們先要明確一個觀點，那就是飛機座艙蓋自始至終都是為飛行員服務的，畢竟飛行員的重要性遠比飛機要高！而飛機座艙蓋的基本原理就是透過與機身座艙段構成一個密封座艙，來保護飛行員免受迎面高速氣流的吹襲和外部環境的威脅，為飛行員提供一個必需的生存環境與飛行條件。
那生存環境包括哪些呢？第一點：耐高溫高壓。在前面我們就說過，當前五代戰機的飛行速度普遍在2馬赫以上，我們的殲20最高速度甚至達到了了2。8馬赫。如此快的高速氣流，勢必會對戰機表面產生高強度氣壓和摩擦高溫。再加上戰機座艙蓋一般都是凸起狀，這更加重了溫升和壓升，根據計算，當戰機飛行速度超過2馬赫時，座艙蓋外部溫度甚至超過110℃。因此戰機座艙蓋必須具有極強的耐高溫高壓能力，來保證在戰機在飛行途中座艙蓋的不變形。除此之外，戰機座艙蓋還要有足夠的結構強度。但高強度的目的可不是為了防彈或者防炮，而是為了防鳥。根據統計，飛機重大事故中，三成以上都是飛鳥撞擊導致的。如果座艙蓋不能防鳥，一旦發生撞擊飛行員極有可能瞬間喪生，即使僥倖活了下來，座艙蓋破裂也會令戰機內部溫壓瞬變，進而威脅飛行員的生命。因此國際上對於座艙蓋的強度有一個基礎要求，那就是戰機以最大速度飛行時，座艙蓋被1。8千克鳥類撞擊無穿透性損害。以殲20 2。8馬赫的最高速度來計算，其座艙蓋強度不亞於特種鋼板！
那說完生存環境我們再來看看飛行條件！作為戰機的眼睛，座艙蓋必須能讓飛行員方便快捷的觀察外部環境來完成各種操作，同時還要讓地面觀察人員便於檢視艙內情形。這對於座艙蓋的透光率、清晰度和光學折射都有著極高的要求。當前，現代戰鬥機座艙蓋的透光率已經達到70%-80%，而最先進的五代機座艙蓋，透光率甚至在90%以上。不過在這裡要注意一點，戰機座艙蓋的透光率也不是越高越好。因為高空沒有云層，紫外線和紅外線的照射強度遠高於地面，這會傷害飛行員的面板和眼睛，也會加速座艙蓋內的非金屬材料老化，因此戰機座艙蓋必須保持一定的阻光性。
當然飛機座艙蓋光透明不行，還要足夠大。首先飛機的互動裝置需要更大的顯示空間來幫助飛行員們判斷，其次還要保證飛行員的外部視野不能被戰機機體遮擋太多，還要留出一定的進出空間、逃生通道、操縱裝置的有效寬度。而這也是戰機座艙蓋相比於戰機機體更加凸出的原因。當然，這個座艙蓋也不是隨便突出的，要知道，當戰機的飛行速度達到超音速時，單單是座艙蓋引起的阻力就佔到整機阻力系數的10%-20%，因此如果戰機想要飛的更快，必須對座艙蓋進行綜合性減阻設計。正是因為有這麼多要求，才讓座艙蓋成為了戰機研發過程中，設計難度最高的部件之一！
製造戰機座艙蓋的材料
雖然戰機座艙蓋被人們戲稱為“最高階的擋風玻璃”，但是其材質卻並非是玻璃！不過要說不是玻璃也不完全對，事實上在戰鬥機發展的最初階段，座艙蓋材料首選的的確是經過物理或化學鋼化的特製無機矽酸鹽玻璃。但是因為玻璃的物理特性十分脆，很難進行彎曲和工藝處理。於是飛機工程師們，之後又嘗試將玻璃與特殊的強化塑膠進行復合，製成一種特殊的結構。但這樣還有一個問題，那就是塑膠的透光率和光學折射並不好把控。而飛機的座艙蓋肯定是一個複雜的光學曲面，一旦處理不好，飛行員根本無法準確的觀察外部環境。這對於用於戰爭的戰機來說，將是致命的缺陷。
況且如果把玻璃製成戰機座艙蓋，還要考慮一個重要的因素，那就是重量。普通無機鹽玻璃的密度只是略小於鈦合金，這就導致他的重量遠超於一般材料。而在載重極其珍貴的戰機上面，讓座艙玻璃佔據極大的份額上，堪稱是一種浪費。而在種種劣勢的催化之下，玻璃早早的就退出了戰機座艙的選擇範圍。雖然玻璃無法成為座艙蓋的材料，但是有一種材料卻進入了戰機工程師的視野，那就是人工樹脂。人工樹脂是一種類似於塑膠的化學合成材料，其光學效能十分優異，透光率高達90%以上。其中的聚甲基丙烯酸甲酯可見光的透射率甚至能達到92%。完全不低於某些高階光學儀器的水晶，我們日常生活中常見的眼鏡鏡片其材料就是人工樹脂。當然只是透明還不夠，想要作為飛機座艙蓋的原材料，還需要眾多特性，幸運的是有兩種人工樹脂高度符合要求。
第一種是丙烯酸酯類材料，這種材料自身重量很輕，加工性也十分優良，即使長時間使用，不會出現老化的銀紋現象。不過丙烯酸酯並不是完美無缺，它的結構強度和耐高溫性並不高，所以並不能直接製成戰機座艙蓋。而此時另一種樹脂材料的重要性就凸顯出來了。他就是聚碳酸酯，也就是我們常說的PC材料。這種材料雖然聽起來廉價，但是它和某些金屬材料一樣，具有極高的結構強度和韌性，所以抗衝擊性和耐熱性非常好，也正因如此PC材料在日常生活中，也常被用來製造水瓶、鏡面、防彈玻璃等生活用品。不過PC材料的缺點就是不耐磨而且不耐老化，如果長期暴露在紫外線中還會變色發黃。兩種材料各有優缺，而為了將兩者結合，工程師再次採用了最初的“奧利奧”結構。將環境適應性更好的丙烯酸酯作為內外兩層，而將高強度和高韌性的PC材料作為中間夾層，然後進行壓疊成型，最終才產生了這種多層複合的人工樹脂座艙蓋！
製造座艙蓋需要完善的工業體系！
完整的座艙蓋是包括透明件、夾層、玻璃纖維、加熱系統和密封緊固材料等一系列部件組成的組合件。而樹脂材料只是座艙蓋中的一個部件而已。而將這些部件打造成一個整體才是最困難的過程。例如：戰機在特殊氣象條件下飛行時，座艙蓋表面的冰、霜、霧、雨等物質，勢必會妨礙駕駛員的視線。因此座艙蓋內部必須配有防冰防霧和排雨系統。而這些系統需要在樹脂夾層中，嵌入密密麻麻的超微級電阻絲髮熱，才能來保證戰機在特殊氣象條件下正常飛行。這樣的超精細作業，背後所代表是工業實力的積累。再比如，如今的五代戰機必須具備雷達隱身功能，而飛機的座艙其實是一個很大的雷達訊號反射源，因為它的凹陷形狀會形成很強的空腔反射效應。而為了解決這個問題，戰機座艙蓋必須必須進行鍍膜處理，才能讓雷達波訊號被反射出去，不會進入座艙以內。而此時座艙蓋和機身的融合程度就決定了飛機的雷達隱身效果！這無疑再次增加了其製造的難度。
說到這我們再回頭看一看，殲20和F-22一體化座艙蓋的優點，因為沒有額外的金屬橫樑支撐，一體化的座艙蓋為飛行員提供了近乎無死角的全向視野。除此之外，因為沒有突出艙蓋的外加固邊框，一體式艙蓋和整個機身完美的融合在一起，座艙蓋增加的雷達反射截面幾乎可以忽略不計。這讓戰機真正成為了隱藏的天空霸主，其優勢不可謂不大。但和優勢相伴的就是製造難度。因為一體化座艙蓋是將原來的多塊座艙蓋整合到一起，其曲面要求和麵積大小並非是1+1=2的效果，其難度是幾何倍的上升。正因如此，F-22艙蓋透明體的造價據說高達40萬美元一個，再加上框架元件，總價甚至突破了100萬美元。堪稱世界上最貴的擋風玻璃之一。而截止到目前，世界上能造出這樣一體化座艙蓋的國家，仍然只有中美兩國，由此也能看出，中國工業的實力！
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