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钛合金在飞行器结构上的应用

2020-06-23

  随着燃料成本的连续上升,能够估计到新的民用客机中钛的用量将添加。当前正在为改进结构功率,下降部件成本而积极地开发有力的新合金和新的加工办法。这样-来估计钛合金的用量将进一步添加。对飞机制作厂来说,把燃料耗费下降到较小限度,对进步民用机的经济性,进步战斗机的留空时间具有重要的效果。从机体断面的形状、新机翼技能、恰当地挑选发动机等基本规划方面,应尽或许以进步燃料功率为方针。因为分量是节约燃料的主要因素,飞机制作厂家必须尽全力谋求轻量化。运用改良铝、复合材料,再和钛复合运用,具有可靠性的轻量化就成为或许了。

  据估计,歼击机铝合金原材料成本约占飞机总成本的1%。假如歼击机彻底用钛合金制作,则原材料成本占总成本的3.5%。假如钛成本下降一半,则歼击机总成本一共也只能削减1%。因而,飞机的成本主要不取决于原材料成本,而是取决于生产费用。根据这一剖析,能够认为在飞机制作中使用钛不存在成本障碍,或即使存在也影响很小,因而能够估计钛将来在飞机制作中会得到比现在更为广泛的使用。

  钛合金是现代飞机承力结构中较有使用前景的材料。同铝合金及钢比较,它具有更高的比强度。同时,其耐腐蚀性、疲惫抗力均很高。在高温下不或许选用铝合金时,钛合金却能有效地工作。考虑到飞机结构承力部件(壁板、缘条、隔框、梁、接头及起落架等的特点,制作时要用到厚板、模锻件(锻件)、铸件,以及挤压型材、轧制型材和薄板等半成品。规划此类疲惫风险的结构部件,要求选用高比强度,较大断裂韧性和较小裂纹扩展速率的材料。钛合金可满足要求,办法是对不同半成品选用不同的变形加工和热处理,形成必需的冶金组织;针对钛合金的所有特点,研究制订出钛合金零部件的加工工艺。

  结构的分量功率是主要的质量指标之一。改进半成品及决定结构件选用何种连接,对进步结构分量总功率起着十分重要的效果。这不只取决于规划任务书,还取决于结构材料的工艺性能。对两块壁板的等寿命对接结构剖析得知,焊接接头具有较高的分量效益,且电子束焊接优于其它焊接,因而挑选钛合金制作飞机结构的主要要求之一是合金本身要有良好的可焊性。而钛合金Ti-6Al-4V就具有良好的可焊性。

  从技能和质量上考虑,,飞行器制作工业都是金属钛的较大用户,从板、管材到铸件、锻件,耗费钛加工材达60%以上。在1980年前,民用机与军用机都想在机体上选用钛制部件,但因成本问题而受到限制。但是燃料费在美国各主要航空公司的经营成本中所占的比例自1970年以来一直在上升(1970年占12%,1980年占28%,1990年占31%),从而推动了具有高比强度的钛部件在飞机上的广泛使用。因运用钛部件而使初期出资添加的部分,可因节约航运费和维修费而彻底抵消。加上定时客机功率的改进,使得波音公司出资数十亿美元,开发了节能功率好的757型和767型客机。


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