航空紧固件技术落后,歼20运20产能受阻,十年追赶依旧难缩差距!
关注国内航空航天事业的朋友们可能发现一个奇怪的现象,从设计能力上来说,中国国产飞行器和航天器那水平肯定是世界第一梯队,而和设计能力不相匹配的却是国内孱弱的高端装备制造能力。
距离歼20首飞已经有了将近十年的时间,曝光的歼20机队依旧只有寥寥几架,除了老生常谈的小步快跑、快速迭代的设计思路和发动机问题之外,今天就提供另外一个方向,看看航空紧固件这个小玩意是怎么卡了高端航空制造业40年的脖子。
高速发展的美、俄紧固件技术
随着航空器的性能要求越来越变态,普通材料构成的航空紧固件的性能达到了极限,这时候钛合金螺栓材料以其优秀的伸长率、可塑性与冷却加工性能进入了高端航空制造业。
20世纪50年代,美国就在轰炸机中采用钛合金螺栓材料,取得了良好的成绩,材料应用的过程中,密度较小、强度高、疲劳性能也很好,合金成分非常简单,半成品方面的成本较低,在国外得到了广泛应用。
20世纪中期,Ti-64 钛合金螺栓已经成为被美国与西欧国家航空领域广泛使用的紧固件材料,但是由于其冷塑性能较低,成型之后只能进行热徽,需要采用真空固溶设备进行处理,生产的成本较高,螺栓的生产尺寸也会受到一定限制,之后,美国开始研究新的钛合金紧固件。
俄罗斯在航空紧固件中主要使用BT16材料,属于高强度的钛合金,强度水平较高,在实际应用的过程中生产效率比Ti-64高很多,被广泛应用在航空紧固件生中。近年来在欧美国家航空领域中,开始采用Ti-153、Ti-3553等钛合金,应用的效果较为良好。
艰难求生的国内紧固件发展
我国在航空紧固件钛合金材料方面的研制起步时间很晚,20世纪60年代中期,我国成都飞机设计研究所开始对TB2钛合金铆钉材料进行研究,分析其在飞机机身中的应用,在20世纪70年代末期才完成技术鉴定的工作任务。
直到20世纪80年代,我国才开始进行TC4钛合金紧固件的研究。在此之后,我国也开始按照国外的先进经验,制造出航空紧固件钛合金,但是,由于我国在材料生产的过程中质量缺乏稳定性,多数都对进口材料较为依赖,不仅成本较高,还会在采购方面无法充足供应,难以对其进行合理的研究与开发。
以TC4材料为例,该材料是美国在20世纪中期研发并且制造的,当前在国际中得到了广泛应用,使用率较高,可应用在飞机起落架制造、紧固件制造与叶片制造等领域中,工艺塑性非常高,能够在400°℃的状态之下长时间运行。
从2010年开始,我国开始紧航空高端制造专项研发计划,我国飞机紧固件制作中,也开始采用TC4钛合金材料,可全面提升螺栓紧固件的制作强度与性能,改善目前的生产制造现状。
然而,在TC4钛合金材料应用过程中,不能进行冷徽成型,只能采用热处理的措施对其进行处理,并且对工艺技术提出了很高的要求。
在此情况下,我国直到2019年左右才搞定航空用TC4 的热处理的影响机制分析,研究出TC4钛合金紧固件的热徽机床设备,可有效进行工业化生产,可提升螺栓紧固件的生产制造水平与质量。
航空紧固件技术的压力,不仅来源于国内的材料科学技术和机械加工技术的落后,国外完善的紧固件供应商带来的“造不如买”的环境更加可怕。
航空航天紧固件供应商的主要客户是飞机制造商及飞机制造商的一级供应商。例如,波音公司有6个一级供应商,分别是阿莱尼亚航空工业公司(意大利)、富士重工(日本)、川琦重工(日本)、三菱重工(日本)、S p i r i t航空工业集团(美国)及沃特飞机工业公司(美国),上述一级供应商提供了美国波音公司飞机生产计划所需紧固件总量的94%。
由于国内大量存在的波音、空客飞机的代工厂,这些本来由于军事物资管制的材料大量流入中国市场。
以西飞为例,西飞早在2003年左右就成了波音飞机尾翼的主要供应商,而西飞同时也是中国大型飞行器的主要制造厂家。这些以民用名义进口的紧固件有相当一部分流入军机制造流程,这也削减了国内自主研发紧固件的动力。
随着高端制造和材料学科的积累,国内的航空紧固件发展其实已经可以用飞速来形容了。近年来我国在航空紧固件的制造中已经开始采用TC6钛合金材料,具有耐高温的性能,可以在500℃的环境下运行。
但是相对国外完善的产学研和科研-技术-工业化的转化体系,国内紧固件的研发还是极度依赖于各大科研院所各自为战或者国家专项计划的模式。
公司致力于为广大客户提供高品质铆接紧固产品及一站式铆接紧固系统解决方案。
在线咨询