先进战斗机结构选材与制造工艺需求分析

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1、舟邀舰普先进战斗机结构选材与制造工艺需求分析StructuralMaterialSelectionandManufacturingRequirementAnalysisforAdvancedFighter北京航空工程技术研究中心李航航高宏建〔摘要〕通过对各代战斗机结构选材特点的分析能的不断提高，飞机结构使用的材料体系会发生很大研究，提出“一代平台、一代材料、一套制造工艺”的思变化，飞机结构件的加工制作工艺也会不断地改进和想。结合F-22战斗机结构选材特点和加工制造工提高。到目前为止，飞机结构件的加工制作方式已经艺，分

2、析了未来战斗机新结构、新材料对先进加工工艺由传统的机械加工、机械加工与化学铣切相结合，发展方法的技术需求。为先进战斗机所采用的全数字化设计制造技术、高能关键词:战斗机结构工艺需求束流加工制造技术、精密饭金成形、大型铸压成形、整[ABSTRACT]Afteranalyzingthecharacteristics体锻造结构和复合材料结构成形等一系列新的加工生ofstructuralmaterialselectionofeverygenerationof产工艺。fighters,theconceptof"OneGenera

3、tionofPlatform,本文通过对先进战斗机的性能和技术特点的研OneGenerationofMaterial,OneSetofManufacturing究，分析提出了未来先进战斗机对新型结构材料和先Process"arepresented.Accordingtothestructuralma-进制造工艺的技术需求，为我国开展新一代战斗机研terialselectioncharacteristicsandmanufacturingprocess制和新技术预研提供依据和技术参考。ofF一22fighter,the

4、technicalrequirementsofthenew1先进战斗机的技术性能与特点分析structureandnewmaterialforadvancedmanufacturing1945年，德国人首先使用了Me.262双发喷气式forfuturefightersareanalyzed.战斗机，从此开创了战斗机的喷气式时代。此后，美Keywords:FighterStructureManufacturing国、英国等纷纷研制生产出了第一代实用型亚音速喷processRequirement气式战斗机，如F一80,F

5、一84,F一86,“流星”、“吸血飞机结构平台是依靠材料来实现的，材料的加工鬼”和“标枪”等。到20世纪60年代中期，开始出现第制作是靠先进的工艺方法来保证的，因此，研制先进的二代超音速喷气式战斗机;70年代，第三代战斗机研战斗机，首先要研制发展新型结构材料和相应的加工制成功;90年代中期，第四代战斗机研制成功。制造工艺。在某种程度上，先进的结构材料是提高飞早期的飞机，由于发动机推力及设计技术的限制，机性能的基础，生产工艺是实现飞机性能的保障。飞无论飞行速度、飞行高度都很低，飞机的机动能力很机设计就是将材料、工艺和结

6、构设计技术进行综合，形差。为了降低飞机的结构重量，飞机采用了木质结构成“一代飞机平台、一套设计技术、一代材料体系、一套或钢骨架与布质材料，飞机结构的生产加工很大程度制造工艺”。上依靠人类手工制作。喷气式战斗机出现以后，飞机回顾飞机百年的发展历史，无不体现这一思想。性能才发生了日新月异的变化。战斗机的高空、高速20世纪50年代初，飞机进人喷气式时代，到目前为和高机动能力要求飞机的结构选材必须保证足够的使止，战斗机已经发展到了第四代，其典型代表有美国的用强度、刚度要求。为了减轻飞机结构重量，飞机大量F一22，俄罗斯的1.

7、44和C一37等。这些战斗机明显采用铝合金材料，飞机结构件主要使用机械加工与饭的特征就是具备超音速巡航、超音速机动、隐身和推力金成形工艺。随着飞机性能的不断提高，结构件选材矢量等技术。实现这些先进技术，除了设计手段和设不断改进，各种高强、超高强铝合金和低合金结构钢用计观念的创新外，很大程度上依靠先进结构材料体系于飞机结构件，铝合金用量占机体结构重量的75%以和与之相应的结构制造工艺。上，钢材为20%左右，其他类型的高性能合金以及复研制新型战斗机必须使用高比强度、高比模量和合材料的使用还极少。飞机的结构重量系数很大，约

8、高韧性的结构材料，不断降低飞机的结构重量系数，提为33%-37%左右。飞机结构设计多采用小展弦比高飞机结构的使用寿命和使用安全性，应用新型结构三角翼或相对厚度较大的后掠翼结构。70年代中后材料必然对加工制造工艺提出新的要求。随着飞机性期发展的第三代战斗机，机体结构用材主要以高强、高航空制造技术35并邀捉普韧铝合金、钦合金为主，复合材料用量开始占