國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)專(zhuān)題

gj5202014gs

深究起來(lái)，碳纖復(fù)合材雖然的確性能優(yōu)異，但同樣存在短板，并不是能完全替代原有材料。


糟糕的抗沖擊性能


碳纖復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度很好，比之鋼鐵、鈦合金、鋁合金都要高出一截。但它的層間剪切性能非常糟糕，因?yàn)樘祭w復(fù)合材料的層與層之間的結(jié)合力非常弱。下圖是碳纖復(fù)合材料層剪強(qiáng)度與合金的剪切性能對(duì)比（使用的常見(jiàn)品種的中位值）







層間性能差帶來(lái)的后果是遭受沖擊載荷之后，層間容易出現(xiàn)破壞，進(jìn)而向?qū)觾?nèi)擴(kuò)散，讓碳纖復(fù)合材料的性能大打折扣。所以，碳纖復(fù)合材料耐拉性能優(yōu)于合金，耐沖擊性就差些意思了。而且危害碳纖復(fù)合材料并不需要高速?zèng)_擊，而是遍布制造、搬運(yùn)、使用、維修過(guò)程中的低速?zèng)_擊。


低速?zèng)_擊破壞的隱藏性也對(duì)檢測(cè)技術(shù)是一個(gè)挑戰(zhàn)，因?yàn)樗侨庋垭y以觀測(cè)到的。即使是碳纖復(fù)合材料表面沒(méi)有痕跡，內(nèi)部也很有可能產(chǎn)生了大量的裂痕并在層間擴(kuò)散。


即使內(nèi)部微小的裂痕，也會(huì)導(dǎo)致碳纖復(fù)合材的承載能力大幅削減，對(duì)于構(gòu)件的失效造成威脅。生活中也有這樣的例子，我們拿出一張普通的A4紙，拿著它的兩端使勁拉。如果要把它拉斷的話，還是要費(fèi)點(diǎn)勁的。不過(guò)，如果你在紙上撕一個(gè)非常小的口子，再拉的話就非常輕松了。


因此，提高樹(shù)脂基復(fù)合材料的抗沖擊性能和檢測(cè)技術(shù)是復(fù)合材料中的熱門(mén)課題，并已經(jīng)一定程度上得到了解決。


耐高溫性能


碳纖維本身耐高溫性能較好，可耐數(shù)千度，不過(guò)架不住它有一個(gè)“豬隊(duì)友”——樹(shù)脂。環(huán)氧樹(shù)脂基復(fù)合材料通常使用在130度以下，而更耐高溫的雙馬來(lái)酰胺樹(shù)脂復(fù)合材料通常使用溫度在150-230度之間。所以，飛機(jī)上的耐高溫結(jié)構(gòu)件這塊地盤(pán)，樹(shù)脂基復(fù)合材短期內(nèi)是奪不走了。


對(duì)了，即使是耐高溫的碳纖維在大氣環(huán)境下也只能耐300-400度，之后就會(huì)氧化。


耐濕熱性能差


樹(shù)脂基復(fù)合材料的耐腐蝕性能非常優(yōu)異，替代鋼材可以減少很多防腐蝕工作。不過(guò)，樹(shù)脂基復(fù)合材料卻容易受濕熱環(huán)境影響而導(dǎo)致力學(xué)性能下降，這種情況稱(chēng)之為濕熱老化。


這又是為什么呢？問(wèn)題還是出在樹(shù)脂基體上。樹(shù)脂具有一定的極性，在濕熱的環(huán)境中容易吸入水分。一來(lái)水分對(duì)基體有塑化和溶脹作用；二來(lái)不同水分的樹(shù)脂基體的熱膨脹系數(shù)不一樣，容易與纖維的熱膨脹系數(shù)不匹配，如此產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，導(dǎo)致內(nèi)部出現(xiàn)裂；第三，濕熱環(huán)境同樣會(huì)通過(guò)水解反應(yīng)和化學(xué)反應(yīng)等方式使界面產(chǎn)生滲透壓，造成界面性能的弱化；而化學(xué)降解也會(huì)造成基體和纖維性能的下降。


所以，對(duì)于樹(shù)脂基復(fù)合材料的耐濕熱老化，同樣也是一個(gè)熱門(mén)研究方向。


相比于汽車(chē)，航空業(yè)對(duì)輕量化更積極一些。因?yàn)檩p量化帶給后者的經(jīng)濟(jì)效益更直觀。因?yàn)閮烧叩挠秃牟辉谝粋€(gè)級(jí)別上。乘用車(chē)的百公里油耗在個(gè)位數(shù)升，即使降低20%也省不了幾塊錢(qián)（輕量化投入?yún)s是實(shí)實(shí)在在的）。而一架747的油耗是百公里每乘客3.1L，按滿員的416個(gè)座位，747每跑100公里油耗1300L。如果采用輕量化降低油耗20%，就又可以多坐80多位乘客。而且，油耗也對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命也有很大的影響，那更是一個(gè)寶貝疙瘩。正因如此，碳纖維復(fù)合材料成為了飛機(jī)制造商的“寵兒”。


但正如前面所講述的那樣，碳纖維復(fù)合材料相比鈦合金、鋁鋰合金、鋁合金、高強(qiáng)鋼其他輕量化材料有自己的優(yōu)勢(shì)，但同樣有劣勢(shì)或者不足，反之亦然。采用更多的復(fù)合材料，的確可以達(dá)到更好的輕量化效果，但同時(shí)也要承擔(dān)相應(yīng)的成本和為此帶來(lái)的風(fēng)險(xiǎn)控制。為了經(jīng)濟(jì)效益，飛機(jī)制造商也會(huì)在材料選擇上謹(jǐn)慎對(duì)待。所以，大可不必將材料的應(yīng)用比例將飛機(jī)的技術(shù)水平對(duì)等起來(lái)。

wjiafu72

別自欺欺人，夜郎自大就好

hxglty

寂靜天花板 發(fā)表于 2015-11-3 10:24
這就好比開(kāi)放二胎后，愛(ài)國(guó)青年的無(wú)原則吹噓，實(shí)際上開(kāi)放二胎仍然是計(jì)劃生育，而計(jì)劃生育本質(zhì)上是反人類(lèi)的， ...

少數(shù)民族可以生---這句話我頭一次聽(tīng)說(shuō)，廣西壯族應(yīng)該也算少數(shù)民族吧，但我就沒(méi)見(jiàn)有隨便生的政策

機(jī)加小牛

zms9439 發(fā)表于 2015-11-3 10:11
落后的總要學(xué)習(xí)先進(jìn)的，不可能一兩年趕上，不論做汽車(chē)、飛機(jī)，都一樣。有人也說(shuō)國(guó)產(chǎn)汽車(chē)都是國(guó)外的發(fā)動(dòng)機(jī)什 ...

都是蘇聯(lián)支持的 親

去，你的旅行

關(guān)于商用大飛機(jī)，我談?wù)勎覀€(gè)人的觀點(diǎn)：
1.我們制造商用大飛機(jī)的根本目的是還是為了賺錢(qián)，不是為了趕英超美，而商用飛機(jī)對(duì)可靠性的要求超級(jí)高。
2.現(xiàn)在各個(gè)公司的專(zhuān)門(mén)化程度越來(lái)越高，大飛機(jī)是一個(gè)巨大的工程，沒(méi)有一個(gè)公司可以從采礦煉鋼到總裝全部自己來(lái)做。
3.大飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)，飛行控制系統(tǒng)、燃油系統(tǒng)等各類(lèi)控制系統(tǒng)的研發(fā)是一個(gè)周期很長(zhǎng)的事情；并且商業(yè)化對(duì)這類(lèi)產(chǎn)品的可靠性的要求很高很高，而可靠性基本是靠經(jīng)驗(yàn)堆出來(lái)的。
前面三點(diǎn)決定了我們制造大飛機(jī)一定會(huì)大量采購(gòu)其它公司的成熟零部件，包括大家說(shuō)的發(fā)動(dòng)機(jī)等核心器件。因?yàn)閲?guó)內(nèi)在這方面起步晚，經(jīng)驗(yàn)不足，可靠性得不到保證，所以為保證可靠性，一定采購(gòu)國(guó)外的成熟器件。但是，這并不是國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)的失敗。相比于國(guó)外公司帶來(lái)設(shè)計(jì)資料、指導(dǎo)你設(shè)計(jì)生產(chǎn)線、派人來(lái)幫你解決問(wèn)題。我們能夠自己設(shè)計(jì)一架大飛機(jī)，決定采購(gòu)什么性能的器件，并完成裝配，這已經(jīng)是一個(gè)很大的進(jìn)步了！同時(shí)，我們也知道機(jī)械產(chǎn)品不是簡(jiǎn)單的1+1的問(wèn)題，能不能把這些各處購(gòu)買(mǎi)的器件組裝成能經(jīng)得起市場(chǎng)考驗(yàn)的產(chǎn)品才是C919的難點(diǎn)。
如果C919的可靠度能夠得到認(rèn)可，我認(rèn)為這次的國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)工程就是成功的，反之亦然。

機(jī)加小牛

wangqing1 發(fā)表于 2015-11-3 10:59
單單看表面高鐵和大飛機(jī)的制造和應(yīng)用，這確實(shí)是進(jìn)步的，以前沒(méi)做過(guò)，現(xiàn)在做了，但是任何歷史事實(shí) ...

悖論
做不到可以追 這么起來(lái)的企業(yè)多了去了 所有的飛機(jī)都是瓦特家的?
考試操到第一 也是自己的 也是能力

機(jī)加小牛

Ruland聯(lián)軸器 發(fā)表于 2015-11-4 11:14
記得上學(xué)的時(shí)候，我們學(xué)院的院士和老師是參與這個(gè)項(xiàng)目中的一部分的，主要是大型鋁合金鍛件方面。造這么大的 ...

對(duì)的 這個(gè)是關(guān)鍵 我們有了飛機(jī) 就可以攻關(guān) 鋁合金鍛件 之類(lèi) 其他 這個(gè)帶來(lái)多少效益

機(jī)加小牛

逛逛論壇 發(fā)表于 2015-11-3 16:21
大俠也不少，行家也不少，恨鐵不成鋼的多的是了，“憤”的也有。

怎么都不想想1840年以后，中國(guó)走過(guò)的路 ...

全國(guó)產(chǎn)的飛機(jī) 就是轟6 可以這么解釋么

hc2003

對(duì)民行大飛機(jī)來(lái)說(shuō)：最關(guān)鍵的指標(biāo)是：便宜，好用，油耗低，維修保養(yǎng)方便，故障率低；滿足這些指標(biāo)，才能有大筆訂單，有訂單才能有可持續(xù)發(fā)展，才能逐步技術(shù)升級(jí)換代，做強(qiáng)做大?？偨Y(jié)一下：需求是第一位，技術(shù)保證好的需求。
      先對(duì)比下：前幾年下線 俄羅斯的“伊爾-96”；絕大部分時(shí)俄國(guó)自己生產(chǎn)，包括最關(guān)鍵的發(fā)動(dòng)機(jī)；樣機(jī)下線后，在俄羅斯本國(guó)都賣(mài)不動(dòng)；可能有點(diǎn)受前些年 伊爾系列飛機(jī)事故影響；俄羅斯的伊爾飛機(jī) 發(fā)動(dòng)機(jī)  油耗大，環(huán)保指標(biāo)未必達(dá)到 英美水平，取得歐美適航證有困難。畢竟貿(mào)易主體還在歐美地區(qū)。
在簡(jiǎn)單說(shuō)下國(guó)產(chǎn)大飛機(jī)：
    大飛機(jī)簡(jiǎn)單的劃分為 系統(tǒng)總裝和分部件及零部件制造，利潤(rùn)最大，涉及面最廣，維修保障最多的就是 飛機(jī)總裝和系統(tǒng)集成；目前條件下：短時(shí)間難以造出 像 GE和 羅羅 同樣規(guī)格的發(fā)動(dòng)機(jī)，只能采購(gòu)，總不等空等幾十年，發(fā)動(dòng)機(jī)搞定了再去搞 大飛機(jī)，把這期間的利潤(rùn)讓給外國(guó)人。天朝的決策是對(duì)的，先把能實(shí)現(xiàn)的做了，先賺錢(qián)，占市場(chǎng)，先取得歐美“試航證”，逐步替換國(guó)產(chǎn)件；先解決有無(wú)問(wèn)題，再解決 好不好的問(wèn)題； 航空領(lǐng)域完全市場(chǎng)化，必須滿足市場(chǎng)需求再去推動(dòng)技術(shù)發(fā)展，也是現(xiàn)實(shí)的“無(wú)奈”和“唯一”的辦法。
    先高出ARJ-21 小型支線客機(jī)，在搞大飛機(jī)919，下一步再去搞929等同于 波音777和空客A380，能在這么短的時(shí)間內(nèi)搞出C919實(shí)屬不易，尤其在這個(gè)腐敗盛行的時(shí)代，還能安心搞技術(shù)研發(fā)。為民航鼓掌。
個(gè)人觀點(diǎn)：不喜勿噴，O(∩_∩)O~

戀清風(fēng)

對(duì)于國(guó)產(chǎn)能出大飛機(jī)，內(nèi)心還是很激動(dòng)的，我之所以讀大學(xué)選機(jī)械方面的專(zhuān)業(yè)其實(shí)一開(kāi)始是說(shuō)我們的航空發(fā)動(dòng)機(jī)不怎好，所以咯，就一直有這個(gè)夢(mèng)想說(shuō)把我們的這個(gè)能有一天能很進(jìn)步，雖然我想當(dāng)然了，不過(guò)現(xiàn)在好了啊 ，我還是會(huì)依然往夢(mèng)的方向去的