Dall'acciaio al titanio: in che modo l'innovazione dei materiali migliora le portaerei giganti?

Le portaerei sono il fulcro delle marine moderne e un simbolo della forza nazionale. Sebbene l'innovazione dei materiali per le loro sovrastrutture non sia evidente, determina direttamente l'efficacia del combattimento, la sopravvivenza e il potenziale di sviluppo. L'evoluzione dei materiali delle sovrastrutture portanti, dall'acciaio al carbonio nella Seconda Guerra Mondiale e l'acciaio speciale HY nella Guerra Fredda fino all'applicazione su larga scala-dileghe di titanio quella di oggi è la storia dell’umanità che sfida i limiti materiali e compete per l’egemonia marittima.

 

 

1. Acciaio speciale per ponte: la "spina dorsale d'acciaio" delle portaerei

Il ponte di volo di una portaerei deve resistere contemporaneamente all'impatto degli atterraggi di aerei basati su portaerei-, all'incendio delle fiamme di scarico dei motori a 1500 gradi, alla corrosione degli spruzzi salini dell'acqua di mare e agli attacchi in tempo di guerra. La classe statunitense Nimitz- utilizza acciaio HSLA-100 con un carico di snervamento di 690 MPa, mentre la classe Ford viene aggiornata all'acciaio HSLA-115, che è il 10% più leggero. L'acciaio per ponte equivalente, sviluppato in modo indipendente dalla Cina, è stato applicato con successo alle portaerei Liaoning, Shandong e Fujian.

 

2. I limiti dell’acciaio tradizionale rendono la “crisi del peso” il principale collo di bottiglia dello sviluppo dei vettori

L'acciaio del ponte di volo della portaerei statunitense di classe-da solo pesa 7.500 tonnellate, l'equivalente di un cacciatorpediniere Tipo 052D, e il peso totale con i carichi sul ponte è di quasi 10.000 tonnellate. Questo peso è concentrato nel punto più alto dello scafo, alzando notevolmente il baricentro e compromettendo la stabilità della nave e la sicurezza degli aerei in decollo e atterraggio-imbarcati su-portaerei. Se le future portaerei raggiungessero le 150.000-180.000 tonnellate, il peso morto della cabina di pilotaggio supererà le 15.000 tonnellate, probabilmente superando il limite di stabilità. Aumenterà inoltre il carico sul sistema di alimentazione e ridurrà la velocità e la manovrabilità.

 

 

1. Conosciuto come "Space Metal" e "Marine Metal"

La lega di titanio è un materiale ideale per risolvere la "crisi di peso" delle sovrastrutture delle portaerei, con quattro vantaggi fondamentali:

• Estrema leggerezza: la densità è solo il 60% rispetto a quella dell'acciaio, con una resistenza specifica molto più elevata rispetto all'acciaio ad alta-resistenza, consentendo una riduzione del peso di oltre il 40%;
• Eccellente resistenza alla corrosione: Si comporta in modo eccezionale in acqua di mare; la durata utile dei sistemi di tubazioni in titanio raggiunge i 40 anni, superando di gran lunga i 6–8 anni della lega di rame-nichel;
• Prestazioni superiori alle alte-temperature: Può funzionare a lungo-termine sopra i 500 gradi, resistendo meglio alla bruciatura delle fiamme di scarico degli aerei basati su portaerei-;
• Non-magnetico: riduce la firma magnetica della portaerei, migliorando le contromisure antimine e le capacità anti-sottomarino.

 

2. Applicazioni navali

Le leghe di titanio hanno una lunga storia di applicazioni navali, inizialmente utilizzate solo per componenti non-portanti-delle navi.

Dopo aver adottato le leghe di titanio per la sovrastruttura delle navi anfibie statunitensi, il peso è stato ridotto della metà, migliorando notevolmente la stabilità della nave. Tuttavia, l'applicazione su larga-scala delle leghe di titanio ai ponti portanti e alle strutture principali è difficile per due motivi: in primo luogo, il costo è molto più elevato di quello dell'acciaio speciale; in secondo luogo, i processi di laminazione e saldatura di piastre in lega di titanio di grandi-dimensioni sono impegnativi e soggetti a fessurazioni.

 

 

1. Dopo oltre 20 anni di ricerca e sviluppo, la Cina ha superato le difficoltà legate all'applicazione su larga-scala delle leghe di titanio, in grado di produrre piastre in lega di titanio con specifiche ultra-grandi e ha risolto con successo i difetti di saldatura. Con l'espansione della capacità dell'industria nazionale del titanio, il costo dei materiali in titanio è diminuito in modo significativo, con prezzi vicini a quelli dell'acciaio speciale, rendendone possibili applicazioni su larga scala-sulle portaerei.

 

2. La Fujian Carrier ha assunto un ruolo guida nell'applicazione sperimentale delle leghe di titanio, ottenendo una notevole riduzione del peso e superando le prestazioni dell'acciaio tradizionale per ponte in tutti gli indicatori di prestazione. In futuro, le portaerei cinesi di nuova-generazione adotteranno completamente le leghe di titanio per le sovrastrutture e i ponti di volo, realizzando un'importante innovazione nella tecnologia di costruzione delle portaerei.

 

 

1. L'applicazione completa delle leghe di titanio può migliorare in modo completo le capacità delle portaerei: una significativa riduzione del peso stabilizza lo scafo e migliora la sicurezza delle operazioni degli aerei basati sulle portaerei-; con la stessa potenza, la velocità aumenta per aumentare i vantaggi in combattimento; la capacità di carico risparmiata può espandere l'attrezzatura-basata sul vettore per aumentare l'efficacia del combattimento; e l'eccellente resistenza alla corrosione prolunga la durata di servizio con costi operativi e di manutenzione inferiori-a lungo termine.

 

2. Questa innovazione materiale supera il limite di tonnellaggio dell’acciaio, supportando lo sviluppo di super portaerei da 180.000 tonnellate. La principale tecnologia cinese delle leghe di titanio coglierà un vantaggio strategico nella competizione per lo sviluppo di portaerei pesanti.

 

 

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Credito fotografico: Marina dell'Esercito popolare di liberazione / Xinhua News Agency