鋁作為一種理想的輕質(zhì)材料,潛在優(yōu)勢變得越來越明顯。世界各國十分重視研制和開發(fā)航空航天用輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料。鋁因其自身的輕量化、高強(qiáng)度、加工方便和價(jià)格經(jīng)濟(jì)等特點(diǎn),受到特別的關(guān)注。因此,近年來,鋁在航空航天領(lǐng)域的使用也越來越多。隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步,航空航天用鋁型材正發(fā)展為大型化、整體化、薄壁扁寬化、尺寸高精化、形狀復(fù)雜化。
航空航天用鋁型材在現(xiàn)代飛機(jī)結(jié)構(gòu)件應(yīng)用廣泛,根據(jù)飛機(jī)不同的使用條件和部位,航空航天用鋁型材主要用了3種基本的鋁合金:即高強(qiáng)鋁合金、耐熱鋁合金、耐蝕鋁合金。高強(qiáng)鋁合金主要用于飛機(jī)機(jī)身部件、發(fā)動(dòng)機(jī)艙、座椅、操縱系統(tǒng)等。耐熱鋁合金零件主要用于靠近電動(dòng)機(jī)的機(jī)艙、空氣交換系統(tǒng)等。耐蝕鋁合金具有足夠高的性能指標(biāo),其強(qiáng)度、塑性、沖擊韌性、疲勞性能和可焊性都很好,更主要的是其具有耐蝕性,這樣就可用于水上飛機(jī)。
目前,在進(jìn)行飛行器的設(shè)計(jì)時(shí),設(shè)計(jì)師大多會(huì)選擇具有高比強(qiáng)度和比剛度的結(jié)構(gòu)材料,以減輕飛機(jī)的結(jié)構(gòu)重量,改善飛行性能,增加經(jīng)濟(jì)效益。同時(shí),該結(jié)構(gòu)材料還應(yīng)具有良好的可加工性,便于制成所需要的零件。目前,各種飛機(jī)都以鋁合金作為主要結(jié)構(gòu)材料。飛機(jī)上的蒙皮、梁、肋、桁條、隔框和起落架都可以用鋁合金制造。飛機(jī)依用途的不同,鋁的用量也不一樣。著重于經(jīng)濟(jì)效益的民用機(jī)型大量采用鋁合金,部分原因就是鋁合金價(jià)格便宜。如波音767客機(jī)采用的鋁合金約占機(jī)體結(jié)構(gòu)重量81%。軍用飛機(jī)因要求有良好的作戰(zhàn)性能而相對地減少鋁的用量,如F-15高性能戰(zhàn)斗機(jī)僅使用35.5%鋁合金。
部分鋁合金因其具有良好的低溫性能,可在液氫和液氧環(huán)境下工作,它與濃硝酸和偏二甲肼不起化學(xué)反應(yīng),具有良好的焊接性能,因而是制造液體火箭的好材料。航天飛機(jī)的乘員艙、前機(jī)身、中機(jī)身、后機(jī)身、垂尾、襟翼、升降副翼和水平尾翼都是用鋁合金制做的。各種人造地球衛(wèi)星和空間探測器的主要結(jié)構(gòu)材料也都是鋁合金。從中我們可以看出,鋁合金在航空航天領(lǐng)域所起到的作用至關(guān)重要。
在我國,鋁合金已大量應(yīng)用于航空、航天領(lǐng)域,促進(jìn)了我國航空航天工業(yè)的發(fā)展。同時(shí),我國已跨入了世界上僅美國、俄羅斯、英國等少數(shù)幾個(gè)能生產(chǎn)和應(yīng)用鋁鋰合金這一先進(jìn)新型材料的國家行列,并且,我國在鋁合金的開發(fā)應(yīng)用上,科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)一同聯(lián)手,將理論研究成果應(yīng)用于實(shí)際,推動(dòng)了鋁合金從實(shí)驗(yàn)室研究走向工業(yè)化生產(chǎn)并在我國航空航天領(lǐng)域獲得應(yīng)用。
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