航材院九九年科研工作总结_13209

《航材院九九年科研工作总结_13209》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在应用文档-天天文库。

1、工艺创新在航空材料发展中的显要作用曹春晓北京航空材料研究院二○○四年七月目录1.前言2.航空材料发展背景3.工艺创新在航空材料发展中的显要作用3.1塑性成形工艺的典例3.2凝固成形工艺的典例3.3粉末成形工艺的典例3.4热处理工艺的典例3.5复合工艺的典例4.结束语1.前言●材料发展的驱动力——永无止境地追求两“高”两“低”的目标。高性能　高效率　低成本　低污染●不同的使用对象和不同的历史时期，材料发展的驱动力可能有不同的侧重，但是应综合考虑两“高”两“低”的要求。●材料的力学性能和使用可靠性取决于组织结构（包括缺

2、陷情况），而组织结构不仅取决于成分，而且取决于工艺（制备技术）。●材料发展的创新途径（成分创新、工艺创新）目的都是在更高层次上满足两“高”两“低”的要求。●不同的具体情况下，材料创新途径可能有不同的侧重，但都应把成分创新与工艺创新紧密结合起来。在很多情况下，工艺创新往往是最有效的综合达到两“高”两“低”目标的途径。2.航空材料发展背景●先进飞机及其发动机（特别是军用的）的需求是航空材料发展的强大推动力。●美国21世纪保持空中优势的主要支柱：◇三大战斗机：F/A-18E/F，F/A-22，F35◇无人机：侦察机和作战机◇

3、轰炸机：B-2和高超音速轰炸机F/A-18E/F（超黄蜂，2002年开始服役，舰载机）◇F/A-18C/D（黄蜂）的放大型（增大25%）◇作战半径增大约40%◇可生存性大6～10倍◇武器挂点增加2个◇隐身性能提高F/A-22（猛禽，2005年开始服役，四代机典型代表）◇隐身◇巡航M1.5，Mmax=2.0◇非常规机动性好◇先敌发现，先敌开火，先敌摧毁。2004年4月29日开始的使用试验证实，一次演习中用5架F-15对付一架F/A-22，F/A-22在3分钟内完成了攻击，F-15甚至还未看见F/A-22。F-35(JSF

4、,2008年开始服役，空中霸主）◇轻型多用途◇Mmax=2.5，不超音速巡航◇隐身◇价廉，2800～3500万美元/架◇美三军和英皇家海军共订购3002架，以色列、新加坡、希腊、波兰、韩国、澳大利亚、台湾都要加盟X-45(2008开始服役，无人作战飞机）◇飞行高度最终目标为1.2万米◇2006年将让无人作战机与人工驾驶机混合战斗训练◇2002年5月22日X-45A首次秘密试飞成功◇隐身、无尾B-2（幽灵，已服役，隐形轰炸机）◇隐形，雷达截面积0.1m2◇远程，航程（空中加油一次）＞18530km◇精确制导，每架可投掷1

5、6颗2000磅钻地弹◇与F/A-22组成一支能快速部署的全球隐身打击特遣部队B-3(概念设计图，2025年开始服役，高超音速轰炸机）◇M＞5，1小时内横越大西洋，几小时内轰炸世界上任何地点◇隐身◇载弹量≥B-52美国军用飞机上各种材料用量占机体结构总量的百分比●随着军用飞机的发展，各种材料在飞机机体上的用量不断变化，总的趋势是复合材料和钛合金的用量逐渐增多SR-71高空高速侦察机●高超音速轰炸机用材必然要发生很大变化。即使早期研制成功的SR-71高空高速侦察机（M=3），由于蒙皮温度已相当高，故钛合金用量高达93%。当

6、M>5时，蒙皮温度高达数千华氏度，材料问题非常突出。波音民机机体上钛合金和复合材料的用量（%）●随着民用飞机的发展，各种材料在飞机机体上的用量也有变化，总的趋势也是复合材料和钛合金的用量不断增多。波音飞机钛用量随年代的变化空客民机机体上钛合金和复合材料的用量（%）●美国21世纪保持空中优势的高性能发动机◇F414（推重比9，F/A-18E/F用）◇F119（推重比10，F/A-22用）◇F135（F119的推力增大型，F35用）◇推重比15～20发动机（综合高性能涡轮发动机技术）◇高超音速飞机用冲压喷气发动机F119发

7、动机（F/A-22用）高超音速飞机X-43A采用冲压喷气发动机以三轴式结构和全钛压气机为主要特色的遄达发动机和RB211发动机●现代民用飞机均采用涡扇发动机作为动力装置，而其中罗·罗公司生产的三轴式涡扇发动机最具特色。发动机上各种材料用量的变化趋势●随着航空发动机的发展，各种材料在发动机中的用量不断变化。总的趋势是从钢、铝时代逐渐转化成冷端以钛为主、热端以镍为主的镍、钛、钢“三国鼎立”的时代。未来的趋势是部分地被树脂基、金属基、陶瓷基复合材料和金属间化合物所取代。3.工艺创新在航空材料发展中的显要作用从上述发展背景可以

8、看出，为了满足飞机及其发动机日新月异的需求，航空材料必须不断创新，而材料创新的内涵包含成分创新和工艺创新两大部分。成分创新在满足飞机及其发动机需求方面的重要作用通常不会被人们忽视或忘却，而工艺创新在满足飞机及其发动机需求方面的重要作用却容易被一部分人忽视或忘却。因此，很有必要通过下面的各种典型实例阐明工艺创新在航空材料发展中的显要