c919外壳材料是什么(c919中国只造了个壳)
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c919国产大飞机介绍
中国C919大型客机是中国首款按照最新国际适航标准,具有自主知识产权的干线民用飞机,专为短程到中程的航线设计,于2008年开始研制。C是China的首字母,也是中国商飞英文缩写COMAC的首字母,第一个“9”的寓意是天长地久,“19”代表的是中国首型中型客机最大载客量为190座。
C919大型客机是我国首次按照国际通行适航标准自行研制、具有自主知识产权的喷气式干线客机,于2007年立项,2017年首飞。C919大型客机研制成功,获得型号合格证,标志着我国具备自主研制世界一流大型客机能力,是我国大飞机事业发展的重要里程碑。
C919的特点
在使用材料上,C919将采用大量的先进复合材料、先进的铝锂合金等,其中复合材料使用量将达到20%,再通过飞机内部结构的细节设计,把飞机重量往下压缩。
另外,C919将会使用占全机结构重量20-30%的国产铝合金、钛合金及钢等材料,充分体现了C919大型客机带动国内基础工业的能力与未来趋势。同时,由于大量采用复合材料,较国外同类型飞机80分贝的机舱噪音,C919机舱内噪音可望降到60分贝以下。
在减排方面,C919将是一款绿色排放、适应环保要求的先进飞机,通过环保的设计理念,有望将飞机碳排放量较同类飞机降低50%。
C919采用四面式风挡。该项技术是国际上先进的工艺技术,干线客机中只有最新的波音787采用,它的风挡面积大,视野开阔,由于开口相对少,简化了机身加工工业,减少了飞机头部气动阻力。
c919采用新型国产铝锂合金材料最大的好处
中国C919大型客机(如图),是中国国产的大型客机,其重量参数如表,C919在使用材料上,采用了大量的先进复合材料,如铝锂合金、钛合金等,其中全机结构质量的30%使用新型国产铝锂合金,再通过飞机内部结构的细节设计,把飞机质量往下压缩。求:元素是质子数(即核电荷数)相同的一类原子的总称,不同种元素最本质的区别是质子数(即核电荷数)不同,所以铝(Al)元素和锂(Li)元素的本质区别是质子数(即核电荷数)不同.铝合金凭借密度小、强度适中、易加工成形、耐腐蚀性强,资源丰富、可回收性强等独特的优势,自1903年人类首次凭借动力装置飞天以来,航空工业的发展就与铝合金材料的应用结下了不解之缘。尽管近年来以碳纤维增强塑料为代表的复合材料在飞机上的比例有所上升,但性价比高的铝合金仍占有绝对优势,仍是航空器制造的主要关键性结构材料。在中国拥有自主知识产权的支线客机ARJ21-700与C919大型客机的用材中,铝合金零部件的质量占到飞机总质量的68%~75%。从发展历史来看,铝合金材料与航空工业一直都是相辅相成的,二者升级换代相互促进。新型铝合金的诞生造就了新一代飞机制造,更高性能的飞机又促进的新一代铝合金的研发与应用。就民用飞机的发展而言,上世纪50年代与波音707相适应的是高强度变形铝合金,而与目前空客A380飞机相对应的则是7085铝锂合金。从全球铝加工产业和航空工业来看,变形铝合金应用已经相当成熟,目前,新型飞机材料的需求,更主要体现在综合性能更加优良的铝锂合金上。
铝锂合金是美国铝业公司在1983年新研发推出的航空7085铝合金,于2002年在美国铝业协会注册,用于生产102~178毫米航空器厚板。铝锂合金是一种前所未有的超纯7xxx系合金。锂具有很大的化学活性,因此,铝锂合金必须在真空炉内熔炼,熔体也必须在有保护气氛条件下进行铸造,熔铸工艺是生产铝锂合金最为关键的技术。锂既能降低铝的密度又能提高弹性模量。向铝金属中每添加1%的锂,铝合金的密度就下降约3%,而其弹性模量则会上升约6%,从而成为复合材料(碳纤维增强塑料)强有力的竞争产品。据波音飞机公司测试,采用铝锂合金制造波音飞机,其重量可以减轻14.6%,燃料节省5.4%,飞机制造成本可下降2.1%,每架飞机每年的飞行费用可降低2.2%。由于铝锂合金的成本大约只是复合材料(碳纤维增强塑料)的10%,因而在应用上具有明显的比较优势。2009年,铝锂合金被纳入美国航天材料标准,目前,第三代铝锂合金已实现规模化工业生产,第四代铝锂合金研发已有了新成果。在新型飞机设计制造中,采用铝锂合金可使飞机铝合金零部件的质量减轻14%~30%,已成为新一代航空器的关键性结构材料。
航空铝合金新的焦点是先进铝锂合金的研发与应用。据统计,美国铝业公司是全球铝锂合金产能、产量最大的生产企业,约占全球的55%,俄罗斯联合铝业公司约占25%,其他企业合计约占20%。目前,全球主要有7个工厂能生产铝锂合金轧制材,11个工厂能生产铝锂合金挤压材,9个工厂可锻制铝锂合金自由锻件与模锻件,其中包括我国的西南铝业(集团)有限责任公司。
尽管美国铝业公司铝锂合金产量居全球首位,但仍在对铝锂合金进行扩能。如美国铝业公司在拉斐特建立了世界产能最大的铝锂合金生产工厂,将生产的第三代铝锂合金部件提供给空客A380、A350、波音787等飞机制造商。
2013年中期,美国铝业公司完成了位于英国基茨格林工厂铝锂合金产能的扩张;对达文波特轧制厂的铝锂合金板生产线进行了改扩建;对印度安纳州拉斐特挤压——锻造厂的铝锂合金生产线进行了扩建。根据2013年末统计数据,美国铝锂合金生产能力约10万吨/年,其中美国铝业公司生产能力达到约5.5万吨/年,占其国内的55%。
自从铝锂合金诞生后,该合金一直处于细化升级过程中,质量更轻、强度更高、成本更低的新一代铝锂合金不断被研发出来,如美国铝业公司的第三代铝锂合金已实现规模化工业生产。美国肯联铝业公司的法国沃雷普研发中心用了10年的时间,研发出一种名为“AIRWARE”新型铝锂合金,是应用于航空航天领域一种具有革命性的铝合金新材料。它将铝与锂、铜、银等其他金属融合,从而获得这种新合金。
据了解,AIRWARE可为飞机制造带来四大优势:一是比传统铝合金材质轻25%,因此,能够优化结构部件的设计,并减少二氧化碳的排放;二是其卓越的抗腐蚀和抗金属疲劳特性,可将较大的维护间隔时间延长至12年;三是可实现100%的循环再生利用;四是可用于制造航空器的全部零部件。目前,AIRWARE在新一代飞机制造中已得到应用,空中客车公司将其应用于其宽体客机A350-XWB;庞巴迪公司将其应用于窄体飞机C系列。为满足航空市场对新型铝锂合金日益增长需求,肯联铝业公司正在法国伊苏瓦尔轧制厂新建两条铝锂合金熔炼铸造生产线,专业生产AIRWARE 铝锂合金,预计在建的两条生产线将于2016年前投产。
在中国,为满足国产飞机对铝锂合金的需求,我国铝加工企业在上世纪60年代就开始对铝锂合金进行跟踪性研究,仿制的铝锂合金有两种:一是8090合金(1984年欧洲铝业协会发明的合金);另一种是2091合金(1985年法国发明的合金)。两种国产铝锂合金的各项性能已达到了国外水准。2000年,西南铝业从俄罗斯莫斯科轻金属研究院引进铝锂合金真空熔炼炉及铸造设备,中国可小批量生产铝锂合金板材、型材与锻件。2012年1月,西南铝业成功试制了用于国产大飞机项目专用的第三代铝锂合金。
目前,我国已基本掌握了航空铝锂合金的熔炼技术,如铝锂合金大扁锭与铝锂合金圆锭的铸造技术,但在铝锂合金基础研究与合金生产实践方面,与俄罗斯、美国还存在较大差距。主要表现在:一是创新能力与技术开发能力较为薄弱;二是生产能力小,当前仅有西南铝业能够生产铝锂合金,年产量还很少。
在我国,大飞机的制造需求,正在强劲拉动铝合金材料尤其是铝锂合金材料需求。中国大飞机C919型客机机身等直段部,包括前段客舱、前货舱和再循环风扇舱,是由蒙皮、客舱舷窗、客舱地板和承力部件等构成的筒状结构部段。据了解,C919机身等直段部位于大客机机身前部,是宽度相等的筒状结构部段,全长7.45米、宽4.2米、高4.2米,采用了先进的第三代铝锂合金板,这是中国国内民用飞机首次采用铝锂合金制造的部段。
2014年9月,C919大型客机中机身和副翼部件交付,首次交付的中机身和外翼翼盒大部件全长5.99米,宽3.96米,由中机身筒段、龙骨梁、中央翼、应急门组成,该部段包含零件8200多个,涉及工装3400多项,大量采用了第三代铝锂合金和高损伤容限铝合金材料。
目前,C919大型客机已经获得国内外20多家航空公司507架的订单,ARJ21-700也有278架订单。根据计划,到2018年,ARJ21支线客机、C919大飞机所用30%以上的铝合金材料将采用国产铝材。中国大飞机对铝合金材料的需求增加了中国铝加工企业航空民机铝合金研发和规模化生产的紧迫感。
目前,应用在航空民机的铝合金材料主要有:铝合金铸件、铝合金锻件、大断面铝合金挤压型材、铝合金厚板和铝锂合金等。中国铝加工业经过60多年的发展,已成为国际公认的铝材生产大国,目前,无论是铝合金熔炼设备、轧制设备、还是铝合金挤压设备以及精整设备,现代化的一流铝加工设备之数量对全球各国而言应该是最多的,但由于研发资金投入少、基础研究薄弱、现代化一流设备只能大量生产性能不是很高的铝材,像航空航天工业所用的高端铝材还是我们的短板。
当今航空工业需求旺盛的铝锂合金,我国仍基本处于跟踪仿制研发阶段,实现规模化商业生产还有很多难题去攻克,还有很长的路径去实践。
我国航空民机尤其是国产C919、ARJ21大飞机的快速发展已是不争的事实。时不我待,航空铝材发展任重而道远!我国铝加工行业拥有世界上顶尖的现代化铝加工技术装备,只要利用好现代化铝加工装备优势,与国外先进国家的同行开展技术合作,吸收他们的工作经验和研发成果,就一定能够实现“弯道超车”。
国产大飞机C919都用了哪些新材料
自20世纪70年代后,航空工业中复合材料的使用量正在不断地增加。制造飞机结构的传统材料包括铝、钢和钛。复合材料的主要好处是减轻的重量和较简单的装配。性能优势和减轻飞机结构重量是军用飞机复合材料发展的主要推动力。虽然商用飞机正日渐关注燃油经济性,但是复合材料发展的主要推动力是不断减少生产和维护成本。复合材料也用于替换老旧飞机上的金属部件。航空材料有很多很多,大致可以分:
1、按基体材料类型分类
按基体材料类型可分为有机材料基、无机非金属材料基和金属基复合材料三大类,按有机材料类型又可分为树脂基、橡胶基和木质基;按树脂种类分又有热固性树脂基和热塑性树脂基;按无机非金属材料类型可以分为玻璃基、陶瓷基、水泥基和碳基;按陶瓷种类分又有氧化铝基、氧化锆基、石英玻璃基等;按金属种类可以分为铝基、铜基、镁基和钛基等。
2、按增强体类型分类
按增强体的几何形状可以分为颗粒增强型、纤维增强型和板状复合材料三大类;按颗粒尺寸的大小又可分为弥散增强型和颗粒增强型两类;按增强纤维的长度可以分为连续纤维增强型和非连续增强型两大类;而按非连续纤维的长短又有短纤维增强型和晶须增强型之分;按短纤维在复合材料中的排列方式又有随机排列和定向排列之分;按纤维的种类可以分为玻璃纤维增强、碳纤维增强、芳纶纤维增强、氧化铝纤维增强、氧化锆纤维增强、石英纤维增强、钛酸钾纤维增强和金属丝增强等;而按金属丝的种类又可分为钨丝、铝丝、不锈钢丝等;按层压板增强材料的不同可以分为纸纤维层压板、布纤维层压板、木质纤维层压板、石棉纤维层压板等。
大飞机C919都用了哪些新材料?
5月14日6时52分,编号为B-001J的C919大飞机从上海浦东机场第4跑道起飞,于9时54分安全降落,这标志着中国商飞公司即将交付首家用户的首架C919大飞机首次飞行试验圆满完成。
C919成功首飞,一时间,网上的科普贴铺天盖地袭来。
C919的含义
“C” —— 中国商飞英文缩写“COMAC”的第一个字母,也代表“China”,也恰好与“空中客车(Airbus)”和“波音(Boeing)”的字头构成顺序排列。
“9”—— 代表“长久。
“19”—— 代表最大载客可达190座。
根据介绍,由于大规模采用先进材料,C919整体减重7%左右。对于国产客机的研制,关键之一就是要提高先进材料的应用水平,而复合材料用量是判断民用客机先进性的重要标志。因此,C919被认为“在我国材料领域具有里程碑式的意义”。下面让我们来看看C919的选材之道。
芳纶蜂窝材料
C919大型客机舱门和客货舱地板使用了芳纶蜂窝材料,这是一种采用酚醛树脂浸渍的芳纶纸制成的轻质高强非金属仿生芯材制品。它模仿蜜蜂的蜂巢设计,具有稳定、轻质的结构和很高的比强度,与泡沫芯材相比,它具有更高的剪切强度,与金属蜂窝相比,它更加耐腐蚀。
同时,芳纶蜂窝材料还具有高韧性、良好的抗疲劳性能和防火性能,是一种比较理想的民机复合材料。
2、玻璃纤维复合材料
相比碳纤维复合材料,玻璃纤维复合材料的力学性能稍低,但由于碳纤维介电常数较高,会影响雷达工作,C919大型客机的雷达罩使用了玻璃纤维复合材料。
另外一些受力较小的部件,如襟翼也使用了玻璃纤维复合材料。因为玻璃纤维复合材料成本比碳纤维复合材料低,在受力较小的部件上应用,既可以达到设计要求,又可以降低制造成本。
3.T800级碳纤维复合材料
C919大型客机是国内首个使用T800级高强碳纤维复合材料的民机型号。相比T300级材料,T800级材料强度、模量更高,韧性更强,具备更好的抗冲击性,C919上受力较大的部件,如后机身和平垂尾等都使用了T800级碳纤维复合材料。
T300属于第一代民机复合材料,其树脂基体为未增韧的脆性环氧树脂基体,增强纤维为T300碳纤维,其拉伸强度约为3.5GPa,拉伸模量约为230GPa。T300呈现脆性材料性能特征,对冲击载荷引起的分层损伤比较敏感,因此只能用于受力不大的次承力结构。C919上使用的T800材料采用增韧环氧树脂基体,增强纤维为T800碳纤维,拉伸强度和拉伸模量较T300提高50%左右,也是目前国际上民机主承力结构应用最为广泛的复合材料。
4.第三代铝锂合金
铝锂合金具有密度低、强度高且损伤容限性优良等特点,用它替代常规铝合金材料,能够使飞机构件的密度降低3%,重量减少10%?15%,刚度提高 15%?20%,因此被认为是新一代飞机较为理想的结构材料。
C919大型客机采用的是第三代铝锂合金,该材料解决了第二代铝锂合金的各向异性问题,材料的屈服强度也提高了40%。C919飞机的机身蒙皮、长桁、地板梁、座 椅滑轨、边界梁、客舱地板支撑立柱等部件都使用了第三代铝锂合金,其机体结构重量占比达到7.4%,获得综合减重7%的收益,在国际上属于领先水平。
5.碳纤维复材及陶瓷基复材
航空发动机作为“航空之花”,可以说是航空技术和工业积累的完整体验。C919的发动机为LEAP-X1C发动机。它采用了18片赛峰公司研制的碳纤维复合材料风扇叶片以及美国通用电气公司研制的陶瓷基复合材料涡轮部件。
6.芳砜纶纤维
芳砜纶简称PSA纤维,由聚砜酰胺组成。其主要特点是优良的电绝缘性和耐热性,此外,阻燃性高,极限氧指数超过30%,耐化学稳定性好,除了几种极性很强的溶剂和浓硫酸之外,在常温下对化学品均具有良好的稳定性。芳砜纶不仅可以制作多种耐高温滤材和高温高压电器中的绝缘材料,而且还可加工成运输工具中的高级阻燃织物等。
据悉,C919机舱内部将首次启用芳砜纶纤维制作椅罩、门帘,将使得飞机减重30公斤以上,每架飞机能够节省超万元成本。
7.橡胶化合物
其实飞机轮胎所使用的材料与汽车轮胎基本相同,主要区别则来自飞机轮胎采用了更高强度的橡胶化合物,以至于飞机轮胎能被充气到200磅/平方英寸的气压,这相当于汽车轮胎气压的6倍,C919使用的就是来自米其林的Air X子午线轮胎。
这是中国民用航空制造领域第一次在主承力结构、高温区、增压区使用复合材料,并且实现了T800级高强碳纤维增韧复合材料的应用,可以说为复合材料在民机制造领域的应用积累了宝贵的工程实践经验。
大飞机c919采用大量先进复合材料,这些复合材料属于金属材料对吗?
飞机采用的复合材料,一般不是金属材料。飞机外皮使用复合材料,一般都是高强度的碳纤维,这种东西抗拉强度高而密度低,然后与有机物粘接到一起,如特种树脂,它们是没有金属特征的,如果制造战斗机,这种复合材料就具有雷达的低探测性。
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