揭秘C919中的金屬新材料

一代材料，一代飛機(jī)。伴隨著我國自主研制的第一架及第二架噴氣式大型客機(jī)C919的成功試飛，國內(nèi)掀起了一次又一次關(guān)于C919所使用的金屬新材料的熱議。

鋁鋰合金

在傳統(tǒng)上，很多國外的大飛機(jī)大量采用了常規(guī)的高性能鋁合金材料，這種材料雖然符合航空機(jī)體材料高強(qiáng)度、高韌性、抗疲勞、耐損傷、耐腐蝕等特點(diǎn)，但是密度會比較大一些。作為我國首架自主生產(chǎn)的大型客機(jī)，C919上所用的材料的選擇直接決定了其自身的特點(diǎn)。比如強(qiáng)度和韌性、耐腐蝕性常常是矛盾的，要想同時達(dá)到，并讓它們保持穩(wěn)定，就要不斷研究，這就是金屬材料的魅力所在。目前，國內(nèi)圍繞大飛機(jī)金屬材料的研究已經(jīng)獲得了200多項專利。

C919的“機(jī)殼”全部由我國自主設(shè)計、制造。“機(jī)殼”中的鋁合金材料約占材料總重量的70%。為了減輕自重、降低油耗，飛機(jī)的重量會精確到克，而C919則實(shí)現(xiàn)了比波音737、空中客車A320等同類機(jī)型輕5%～10%的目標(biāo)，這就得益于鋁鋰合金。鋰元素雖然只占鋁鋰合金重量的2%左右，但是在同等承載條件下，鋁鋰合金比常規(guī)鋁合金減輕重量5%以上。C919所采用的機(jī)翼，是中國人首次自主研制，也是世界民航領(lǐng)域目前流行的先進(jìn)設(shè)計，它有一個非?？岬拿帧俺R界機(jī)翼”。這種機(jī)翼采用的也是鋁鋰合金材料，它可以使飛機(jī)更加輕巧，在音速范圍內(nèi)實(shí)現(xiàn)盡可能快速的飛行。

未來，航空航天所用鋁材將朝著高強(qiáng)、高韌、耐損傷、抗疲勞、低密度化、可焊接、較強(qiáng)熱穩(wěn)定性等方向發(fā)展，以滿足航空材料的性能要求。在可期的將來，在我國大力推進(jìn)航空鋁材完全自主供應(yīng)、從“制造大國”走向“制造強(qiáng)國”的征程中，新型鋁合金材料更將大有可為。

鈦合金復(fù)合材料

金屬基復(fù)合材料，可分為鋁基、鎂基、銅基、鈦基、高溫合金基、金屬間化合物基以及難熔金屬基復(fù)合材料等。在國產(chǎn)大飛機(jī)的研制中，鈦合金復(fù)合材料的大噸位鍛制成型一直是制約飛機(jī)發(fā)展的技術(shù)瓶頸。另外，由于油耗的多少直接體現(xiàn)了飛機(jī)及其發(fā)動機(jī)服役壽命期的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)保性優(yōu)劣，因此大飛機(jī)的結(jié)構(gòu)輕量化和與之相關(guān)的低油耗也是目前航空制造領(lǐng)域的競爭焦點(diǎn)之一。

由于鈦合金的密度比鋼小得多，而強(qiáng)度又和鋼很接近，因而使用其可以大大減輕飛機(jī)及其發(fā)動機(jī)的質(zhì)量。近年來，我國一些飛機(jī)機(jī)體結(jié)構(gòu)中的鈦合金用量在不斷提高，商用客機(jī)ARJ21的鈦合金用量為4.8%，而C919客機(jī)的用鈦量已達(dá)到9.3%，與波音777的8%相比略高。

自豪與激動之后，我們也需要冷靜下來思考。目前，C919的發(fā)動機(jī)并不是國產(chǎn)的，該如何去引進(jìn)、消化、吸收、完善、創(chuàng)新自己，打造屬于自己的發(fā)動機(jī)，從而真正具備與波音、空客競爭的實(shí)力，今后仍需要有一段路要走。盡管民用客機(jī)使用國際供應(yīng)商的發(fā)動機(jī)是一種普遍的做法，但中國商用飛機(jī)有限責(zé)任公司明確表示，C919未來將由國產(chǎn)發(fā)動機(jī)驅(qū)動。