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时间:2018-09-13 浏览:

航空材料的过去,现在和未来
根据我们多年来的深入研究和分析,中国的通用航空业是开放的,可以带动100多个传统产业发展和制造数十个新兴产业。万亿市场的规模正在形成......
- 唐洪亮
40年前,铝材料在航空业中占据绝对地位。当首次使用这种材料时,它被认为是轻质,经济和最先进的材料。事实上,高达70%的飞机零件使用铝。还使用了其他新材料,例如复合材料和合金,包括钛,石墨和玻璃纤维,但仅在小规模上,例如3%,其中使用7%。无论是机身还是发动机的主要部件,无处不在供应充足的铝材料。
但是,时间已经改变了一切。如今,传统喷气机仅使用20%纯铝。大多数非关键结构材料,如面板和装饰性内饰,现在都含有较轻的碳纤维增强聚合物(CFRP)和蜂窝结构材料。与此同时,发动机部件和关键部件也正朝着轻质高温材料发展,以提高燃油效率。因此,曾经被认为无法加工的新材料或金属材料开始进入航空航天材料组合。
独特的航空业
与所有其他规模制造业相比,航空航天制造业是独一无二的,特别是对于飞机发动机。这些发动机是飞机上最复杂的部件,容纳最多的单个部件并最终确定燃油效率。温度可高达3,800。 F(2100°C)稀薄燃烧发动机的出现推动了对新材料的需求。目前,超合金钢的熔化温度约为3,360。因此,F(1850°C)是否能找到能承受更高温度的材料的主要挑战。
为了满足这种高温的要求,高温高温合金(HRSA)如钛合金,镍合金和非金属复合材料如陶瓷现在也包括在材料选择中。这些材料比传统铝制品更难加工,并且意味着更短的工具寿命和更低的工艺安全性。
处理航空航天部件时也存在很高的处理风险,因为在35,000英尺的巡航高度上不会出现错误。航空航天工业的加工公差比几乎任何行业都要复杂。这种精度水平需要更多时间,每个零件需要更多的处理时间。如果考虑时间投入,则每个组件的长处理时间意味着报废的成本更高。同样,与其他行业相比,航空航天零件的订单数量通常较少,交货时间较长,这使得难以规划效率,产量和利润。
除了需要高温,高压和腐蚀的石油和天然气工业之外,与许多其他工业不同,航空航天材料本身也会影响部件的设计。可制造性设计(DFM)是一种工程技术,它考虑了组件功能和制造要求,并以平衡的方式设计组件。这种方法在航空航天部件设计中得到越来越多的应用,因为部件必须承受一定的载荷和温度,而某些材料只能满足这么多的要求。材料和部件设计可以真正意义上相互促进。否定一个将意味着否定另一个。在开发新一代材料时,需要特别考虑材料和设计之间的这种折衷。航空制造商非常了解这一点,难怪他们可以拥有独特的材料组合。