先进铝锂合金的特点及其在民用飞机上的应用

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1、第4卷第2期2013年5月航空工程进展ADVANCES1NAERONAUTICALSCIENCEANDENGINEERINGV01．4NO．2Mav2013文章编号：16748190(2013)02—158—06先进铝锂合金的特点及其在民用飞机上的应用孙洁琼，张宝柱(中航沈飞民用飞机有限责任公司工程研发中心，沈阳110013)摘要：航空产品通常对其重量有严格要求，当前最有效的减重方法是发展低密度材料。介绍低密度、高强度且具有良好损伤容限特性的铝锂合金材料；通过其与常规铝合金、先进复合材料的性能对比和权衡研究

2、，重点分析第三代先进铝锂合金的性能特点及其在民用飞机上的应用；给出铝锂合金国产化应用建议。研究结果可作为民用飞机设计选材和减重优化的参考和借鉴，有助于铝锂合金材料的推广应用。关键词：民用飞机；铝锂合金；发展；应用；复合材料中图分类号：V252文献标识码：AAl—LiAlloyPropertiesandApplicationsontheCommercialAircraftSunJieqiong，ZhangBaozhu(Research＆DevelopmentCenter，AVICSACCommercialAi

3、rcraftCompany，Ltd．，Shenyang110013，China)Abstract：Weightisoneofthemostimportantperformancesfortheaviationproductions．Themosteffectiveap—proachtOweightsavingisdevelopingthelowerdensitymaterial．TheadvancedA1一Li(Aluminum—Lithium)al—loywithlowerdensity，higherte

4、nsilestrength，betterdamagetoleranceetcisintroduced．Comparedwithcon—ventionalaluminumalloysandadvancedcompositesandthroughtrade—offstudy，thepropertiesof3rd—genera—tionA1-Lialloyanditsapplicationsonadvancedaircraftareanalyzed．Theproposalsofapplicationsincivi

5、lair—craftprogramarepresented．Theresearchachievementscanbethereferenceformaterialsselectionandweightsavingincommercialaircraftdesign，andbenefitextendingapplicationsofA1一Lialloy．Keywords：commercialaircraft；aluminum—lithiumalloy；development；application；compo

6、site0引言随着航空航天产业的快速发展，对飞行器重量、性能、能源消耗等要求地不断提高，对材料也提出了更严格的要求。为降低重量、提高性能，通常采用减小飞行器部件尺寸的办法，但该方法会导致零件刚度降低和疲劳寿命减少。航空工程师们认识到，发展高强度轻质合金是最有效的减重方法。铝锂合金是一种低密度、高强度且具有良好损伤容限性能的优质材料，用它取代常规铝合金材料，可收稿日期：2013-01—31；修回日期：2013—04—02通信作者：孙洁琼，sun．jieqiong@sacc．com．cn使构件密度降低3％，弹性

7、模量提高约6％，质量减轻10％～15％，刚度提高15％～20％[1]。由于铝锂合金的上述优越性能，现已在军用飞机、民用客机和直升飞机上使用或试用，主要用于机身框架、襟翼翼肋、垂直安定面、整流罩、进气道唇口、舱门、油箱等。铝锂合金已逐渐成为现代飞机设计中最具竞争力的结构材料之一。与世界先进水平相比，国内对铝锂合金材料的研究及其在民用飞机上的应用还存在较大差距。为了介绍和推广铝锂合金材料，并为我国民用飞机设计选材和减重优化等提供参考和借鉴，本文对铝锂合金的性能特点、应用要求和前景等问题进行分析和研究，提出国内民

8、用飞机铝锂合金应用的建议，对于现役机型的改进和优化，包括减重、提高疲第2期孙洁琼等：先进铝锂合金的特点及其在民用飞机上的应用159劳寿命等以及进行自主知识产权的新机研制具有一定意义。1商用铝锂合金的历史1．1第一代商用铝锂合金自20世纪20年代，许多国家开始了对铝锂合金的研究，但直到20世纪50年代，才由Alcoa(美铝)公司研发出第一代商用铝锂合金X2020，这种材料含1．2％的锂，与铝合金2024相比密度降低