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未来航空材料拓展轻型合金发展空间
发表于:2016/12/6 7:53:39 来源:中国有色网
  导读: C919大型客机首架机后机身前段近日在中航工业沈飞民机交付,该段应用先进的设计理念,广泛采用复合材料和钛合金材料,有效降低了大型客机重量,提升飞机的经济性,这是未来航空领域进一步拓展钛、铝、镁等轻型合金及复合材料发展空间的标志。未来20年(2014-2033)全球航空市场将出现三大趋势,这更为轻型合金的市场潜力、材料替代、新技术研发打开了广泛的想象空间。空客预测的“三大趋势”—
  C919大型客机首架机后机身前段近日在中航工业沈飞民机交付,该段应用先进的设计理念,广泛采用复合材料和钛合金材料,有效降低了大型客机重量,提升飞机的经济性,这是未来航空领域进一步拓展钛、铝、镁等轻型合金及复合材料发展空间的标志。

  近日,欧洲航空巨头空中客车公司发布全球航空市场预测,认为未来20年(2014-2033)全球航空市场将出现三大趋势,这更为轻型合金的市场潜力、材料替代、新技术研发打开了广泛的想象空间。空客预测的“三大趋势”—

  趋势一

  客运量和新飞机需求量增势喜人。空中客车认为,2014-2033年间全球航空客运量年平均增长将达到4.7%,需新增客货飞机19000架。此外,约12400架低燃油效率的客货飞机将要退役,由新飞机替代。

  趋势二

  亚洲地区和城市化将成为两大引擎。未来20年,亚洲航空业的增长将引人注目。中国国内航空市场将成为全球最大的市场。印度国内航空市场将迎来历史增长最快时期,至2033年将成为全球10大市场之一。城市化也将是全球航空市场增长的一大重要引擎。

  趋势三

  宽体飞机需求增长将格外强劲。空客预计,未来20年全球新增宽体客货飞机需求约9300架,按飞机数量算,占同期新飞机总量的30%。

  空客认为,受中国和印度国内市场发展以及东南亚地区低成本航空发展的推动,亚太地区单通道飞机需求量将占37%。

  欧洲航空巨头空中客车公司发布全球航空市场预测往往是一种潮向,具有一定的权威性。当今产业都是互动型的,“你中有我,我中有你。”比如贵州的“老干妈”辣椒在快速发展走向世界的同时,也带动了金属瓶盖玻璃制造业、玻璃瓶企业、农产品(000061,股吧)辣椒花生等相关产业的互动发展。

  举一反三,从航空“三大趋势”中似乎已经拓展了轻型合金应用巨大的想象空间,因为,自飞机诞生以来,航空领域从来就是先进材料技术展现风采、争奇斗艳的大舞台。最典型的是铝合金在飞机上的广泛使用,现在铝合金依然是民用航空器的主要材料。随着工业技术的快速进步,钛合金、复合材料越来越多地应用在航空飞行器上,从军用飞机到民用飞机,从小型直升机到大型固定翼飞机,从小零件到主结构部件都有了钛合金、复合材料的一席之地。钛合金、复合材料逐步成为先进飞机的代名词。

  铝合金、钛合金、镁合金都属于轻型合金,尤其是铝合金、钛合金已经成为飞机轻量化的关键性合金材料。过去,人们常把飞机比做银燕,笔者以为那铝合金、钛合金就应该被称为是会飞的金属,这就是“三大趋势”为轻型合金以及复合材料拓展的市场、材料、技术想象空间。

  市场发展空间一

  未来20年需新增客货飞机19000架,这大大拓展了铝合金、钛合金、镁合金等轻型合金及复合材料巨大的市场空间。铝合金的比强度和比刚度与钢相似,但其密度较低,同样强度水平下可提供截面更厚的材料,受压时的抗屈曲能力更佳,因此铝合金成了经典的飞机结构材料。钛合金具有比强度高、耐腐蚀性好和耐高温等一系列优点,能够进行各种方式的零件成形、焊接和机械加工,在先进飞机及发动机上获得了广泛应用。当今,钛合金用量占飞机结构重量的百分比已成为衡量飞机用材先进程度的重要标志之一。可以判断未来20年,轻型合金中的铝合金、钛合金在航空领域用量将会一路增长,为高端的铝、钛合金加工企业打开极为广阔的市场空间。近日,西南铝提供给法国赛峰公司的某型号预拉伸板被加工成飞机发动机外壳并应用于空中客车公司A380机型上,这是西南铝铝材首次用于空客机型,也为铝加工企业高端产品进入航空市场拓展新的空间。

  材料替代空间二

  记者采写《抢占航空制造业的制高点》时采访了中国科学院院士曹春晓,曹老说的一句话至今印在我的脑海里,他说“一代材料,一代飞机”是航空工业发展的生动写照。从1903年莱特兄弟驾驶的第一架飞机是用木头和布做成的到金属材料成为机体航空材料的主流。从铝合金为主到钛合金已成为飞机的主要材料,每一次材料的交替与更新都是飞机发展的一次革命。我国大飞机专项的关键技术包括发动机、材料和电子设备等三项,其实,发动机和电子设备的发展基础依然是材料,即高温合金材料和电子、微电子材料等,凸显航空材料在飞机、发动机发展中的关键作用。如今,复合材料在飞机、发动机结构材料家族中成为一位新成员,这就是碳纤维。碳纤维比铝还要轻,比钢还要硬,其比重是铁的四分之一,比强度是铁的十倍,化学组成非常稳定,具有高抗腐蚀性,适用于航空和航天飞行器。由此可见,“三大趋势”拓展轻量合金等新材料交相辉映助力“银燕”飞跃。

  技术研发空间三

  应该说,支撑“一代材料,一代飞机”的背后都是技术提升的“日新月异”。 增材制造钛合金零部件开始在空客A350XWB宽体飞机中应用,这就是技术的飞跃,3D打印在飞机上的应用是一场技术的革命。如今,飞机材料的发展已经进入第五阶段,在铝合金依然保持主流的情况下,钛合金和复合材料的用量将不断增多。比如,空客A380的复合材料用量22%,钛合金用量10%;波音787复合材料用量50%,钛合金用量15%;空客A350的复合材料用量52%,钛合金用量9%......一个个枯燥的数据背后,演绎的却是材料科学技术的跨越式发展和创新与进步。

  随着我国首架国产大飞机C919正式开始机体对接工作,标志着C919大型客机项目研制迈出具有里程碑意义的重要一步。根据计划,C919大型客机将在今年年底实现全机对接,并力争在2015年年底首飞。在国家提出“探索一代、预研一代、研制一代、生产一代”的划代发展思想下,可以相信,随着国民经济的进一步发展,我国航空材料科学技术一定会迎来一个蓬勃发展的春天。

  航空“三大趋势”拓展轻型合金想象空间,钛、铝、镁等高强度轻型合金材料将成为中国十二五期间的一个重点。据悉,2015年我国关键新合金品种开发将取得突破性进展,形成高端钛合金2万吨、高端镁合金及型材和板材15万吨、高端铝合金材30万吨。或许,我国钛、镁、铝轻型合金的研制与未来航空“三大趋势”不谋而合,这将给力中国航空工业迈上崭新的台阶。