为了达到减重目标

2018-10-06 17:37

中国商飞上海飞机制造有限公司高级研发工程师杨洋在其先进热塑性复合材料在大型客机结构零件领域的应用及其制造技术的演讲中提到,在九几年的时候,热塑性的复合材料已经在民用航空上有所应用。最初,福克公司在舱内结构件上应用pei复合材料。随着时间的发展,应用越来越广泛。再看国产c919客机复合材料的应用情况,c919在后机身、垂尾平尾上面应用了大量的碳纤维复合材料。在飞机的雷达照,还有地板上也用了大量多纤复合材料,前缘上面也有一些应用。总体来讲c919复材运用总量大概在12%的水平。同时,商飞对热塑性工程塑料方面有初步设想:一、对于c919来说,考虑把国产化工作结合进内饰中。二、对于c919的后继机型,考虑将热塑性复合材料用在诸如机翼前缘等一些地方。希望就国产客机而言,热塑性复合材料的应用至少能达到国际通用的水平。

在袁宇慧副部长的演讲中,她除了谈到铝合金以外,还介绍了先进复合材料。她指出,近20年来民用客机复合材料用量增长,成为了民机材料用量的一大特点。波音787飞机是第一个复合材料用量达到50%的飞机,开启了宽体飞机复合材料的时代,推动了全世界复合材料应用技术跨越式的20年。空客公司复合材料的增长趋势与波音公司类似,出现了跨越式增长。380飞机上用了非常多的复合材料,也用了非常多的复合材料的制造工艺,包括自动铺丝,自动铺带,液体成形,数据转移膜渗透等等。350飞机整个复合材料用量超过了波音787,达到了52%,也是整个机身和机翼都采用了复合材料。其他复合材料用量方面比较有代表性的就是俄罗斯的ms21,在机翼和尾翼都用了复合材料,机翼用的是干带铺丝和液体成型技术,尾翼是预浸料技术。对国产大型客机来说,结构选材上体现了成熟性和先进性的结合,使用了成熟的铝合金材料,在尾翼使用的是复合材料。机身蒙皮和长行使用了铝合金,包括复合材料这些先进材料,大概占到了整个飞机用量的26%。

中国商飞上海飞机设计研究院标准材料研究部副部长袁宇慧在其题为中国商用飞机对先进航空材料的应用挑战和未来展望的演讲中谈道:波音777是一个比较典型的引进先进铝合金材料的一代飞机,对商飞而言,最初设计的时候就对铝合金材料提出了一个改进要求。在结构,强度上要有所提高,而且要降低其耐久性、损伤性,于是开发了一个新型材料。此新合金具有高综合性能,也同时代表大型飞机在铝合金结构设计和应用方向迈出了重要的一步。此外,来自肯联铝业的亚洲区客户应用工程师陈国雄就三年airware?板材,型材工业生产:未来研发的坚实平台介绍了肯联铝业近些年在铝锂合金上的研制情况。

氰特索尔维亚太区技术服务总监白嘉模介绍了在演讲中提及:复合材料之所以会被采用,是因为它可以根据不同应用来进行不同设计。但是航空工业是一个高度规范化的工业。对新材料、新技术的引入过程较长。因此我们提出了一个理念--为制造而设计。即一开始就把材料、工艺、设计三方面有机结合从而使得在设计最初就把工艺纳入考虑。此外,赫氏复材技术支持主管吴一波就碳纤维话题发表看法:经过长时间的发展,碳纤维的格局基本成形。目前,航空主结构采用中模的碳纤维。赫氏复材推出的m10,达到了6500兆帕;抗拉强度最高的产品数值达3500,而t700能达到4900。m10是标准的300左右的模量。它的应变是2.1,比一般的1.8和1.9高了10%。所以像这类的碳纤维就是为了下一代的商用飞机所开发的。此类碳纤维目前在一些尖端的复合材料部件上的应用正在研发,或者说正处于被航空所认证的过程中。

北京钢研高纳科技股份有限公司粉末高温合金事业部总经理张义文介绍了粉末高温合金在航空发动机上的应用。他在演讲中提到,国内研究的首个粉末高温合金是fgh100。1981年,钢铁研究总院、北京航空材料研究院、北京航空学院(现北京航空航天大学)和北京钢铁学院(现北京科技大学)成立联合课题攻关组,研究粉末高温合金fgh95。1984年底,采用氩气雾化制粉+热等静压成形+包套模锻工艺,研制了φ420mm的fgh95合金粉末盘。目前,已研制了三代粉末高温合金,正在进行第四代粉末高温合金的自主研制。粉末高温合金发展方向分为一、开发高承温能力的新型粉末高温合金(850℃);二、双性能盘的推广应用;三、高性能低成本制造。

导语:航空装备、新材料是战略必争产业,与国民经济、国防建设、科技进步休戚相关,虽与国际先进水平存在较大差距,也必须加大支持力度,缩短差距,保证自主可控。工信部赛迪研究院原材料工业研究所工学博士王本立如是说。

作为峰会特邀嘉宾,来自中国科学院的曹春晓院士通过十大亮点介绍了钛合金近期的发展。重点围绕常规钛合金、钛铝合金以及钛基复合材料。一、常规钛合金。航材院和西北院等联合研制的tc21钛合金是一种新型高强、高韧、高损失容限钛合金,它的强度等级是1100兆帕,是目前我国高强高韧钛合金综合力学性能匹配较好的钛合金之一,可用于航空飞机的机翼接头结构件、机身与起落架连接框、吊挂发动机接头等部位,以及对强度及耐久性要求高的重要或关键承力部件的制作。二、钛铝合金。我国钛铝合金领域原创性的基础研究成果不断涌现。其中一个就是北科大为主提出的高铌钛铝合金。该钛铝合金使用温度可以更好一些,更高一些。但也存在塑性一般的缺点。三、钛基复合材料。未来发动机里将用到钛基复合材料,比如发动机的整体叶环,从而节省70%的重量。所以钛基复合材料,毫无疑问是未来很有发展前景的材料。最后,曹院士为其演讲附上了诗意般的结语,他总结道:常规钛合金花开满园,钛铝金属间化合物方兴未艾,钛基复合材料含苞预放,三钛争艳的时代正在大踏步地向我们走来。虽然,当前我们国内钛市场暂时还面临需求不旺的一种挑战,但是用战略的眼光来看,三航争钛(航空、航天、航海)的局面也必将出现。所以我充满信心地送给大家一幅对联。上联是三钛争艳百花齐绽放,下联是三航争钛一心为强国。横批振兴中华!

2016年10月20日,由中国航空学会主办,中国商飞上海飞机设计研究院、中国商飞上海飞机制造有限公司支持,中航工业北京制造工程研究所协办,上海广尧商务咨询有限公司承办的第四届中国航空材料及加工工艺峰会在北京隆重召开。

工信部赛迪研究院原材料工业研究所工学博士王本立在’十三五’规划-对于中国航空工业提出的新要求和中国航材市场的介绍中提到:航空装备、新材料是战略必争产业,与国民经济、国防建设、科技进步休戚相关,虽与国际先进水平存在较大差距,也必须加大支持力度,缩短差距,保证自主可控。随着政策推动,新材料成为制造强国战略的基石。重点领域技术路线图中,新材料被分成3大板块:先进基础材料、关键战略材料和前沿新材料。其中,四类急需突破的航空材料分别为:铝合金、钛合金、碳纤维以及高温合金。

此外,中航工业西安飞机工业(集团)有限公司研究员级高级工程师史春玲通过钛及钛合金的基本特点、国外航空钛合金的应用、国内主要钛合金及其应用、中国飞机结构钛合金的发展趋势四大板块介绍了钛合金在飞机结构上的应用及发展趋势。她表示,随着先进的第四代飞机和高推比航空发动机的设计和应用技术的飞速发展,为了达到减重目标,对钛合金结构材料的需求大大增加,并对钛合金的高性能提出了非常苛刻的要求。例如,高强度、高韧性、高耐蚀性、高模量、可焊接、损伤容限等综合力学性能和工艺性能,其中,高损伤容限性能是目前先进战略战术飞机长寿命、高机动性、低成本设计要求的重要材料性能指标。