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万机齐飞,航空铝材增长期来了

编者按:11月8日,广东珠海迎来了一场航空航天盛会——第十四届中国国际航空航天博览会。在航展上,歼-20、运-20和空警-500、轰-6K、红-9B等50型武器装备集中亮相,运油-20、歼-16、攻击-2无人机首次振翅中国航展。我国首个按照国际民航规章自行研制、具有自主知识产权的大型喷气式民用飞机——C919大飞机也首次亮相航展,并进行飞行表演,引发广泛关注。C919大飞机在400英尺空中约45度侧飞,在高度下降至200英尺后,超低空飞行,然后迅速拉起,直冲云霄,展现了飞机的灵活性。大型客机研发和生产制造能力是一个国家航空水平的重要标志。航空工业相关负责人介绍,我国大飞机家族已具备相对完整的“家族谱系”,我国正式进入全球“大飞机俱乐部”。可见,我国航空产业发展已快速“起飞”,这将为我国铝工业高质量发展带来怎样的市场机遇?

笔者所说的“万机”是指多种型号的飞机,如C919大飞机、ARJ21支线客机、轰-20隐形轰炸机、新舟60型支线客机、歼-20隐形战斗机、水陆两栖飞机“鲲龙”AG600、运-20加油机、轰-6K战略轰炸机,直-20中型直升机、运-5通用无人机、AR-500CJ舰载无人机、吉祥鸟AC313A大型多用途民用直升机、AV500无人直升机、CBJ公务机、AC312E直升机、新舟700飞机、无人机群等几十种国产飞机翱翔蓝天,这将给航空铝材市场带来巨大的增长空间。

C919大飞机完成取证试飞

●C919大飞机即将投入商业飞行

近日,中国商飞宣布,C919大飞机已完成取证试飞,且已有6架C919大飞机于今年7月23日全部完成了试飞任务。这标志着C919大飞机取证工作正式进入收官阶段,即将投入商业运行。

C919大飞机是我国自行研制、具有完全自主知识产权的大型喷气式民用飞机,座级158座~168座,航程4075km~5555km。C919大飞机于2015年11月完成总装下线,2017年5月成功首飞,截至今年7月已拥有28家客户的815架订单。它的目录单价为0.99亿美元,合人民币6.53亿元,比美国与欧洲同型号飞机便宜一些。波音公司、空客公司同型号飞机的目录单价都在1亿美元以上。今年5月14日,中国商飞即将交付用户的首架C919大飞机首次飞行试验圆满完成。据估计,在未来20年内约有3000架C919大飞机将交付用户,总价值超过2万亿元。

大飞机制造是一项高度集成的系统工程,被称为“现代工业的王冠”,标志着一个国家的工业水平。一架C919大飞机有724根线缆、2328根导管,管线总长约80km,零部件总数约250万件,能把这么多零部件按照复杂的结构组合固定在一起可不是一件轻而易举的事。因此,作为高端制造业的集大成者,C919大飞机体现的不仅是一架大型飞机的价值,更关乎我国整个国家制造业的水平与创造力。

大飞机制造融合了机械、电气电子、化工、自动化等所有门类的高新技术,对中国制造业具有极强的辐射和带动作用。在研制C919大飞机过程中,很多企业、院所在各自领域进行了针对性技术研发,最后进行组装,使我国各个行业基础工业水平获得了较大提升。随着一些新技术、新材料、新工艺、新装备在C919大飞机上的应用,将催生我国基础工业能力的进一步提升。

据悉,今年试飞的大飞机共有6架:前3架飞机承担性能、结构、操纵性等方面试飞,第4架主要进行航空电子设备、照明等方面试飞,第5架飞机的主要试飞科目是舱内环境控制、客舱系统高温、高寒性能等,第6架飞机主要承担客舱系统、功能可靠性等试飞科目。

铝材在C919大飞机上的应用

C919大飞机的机头、前机身、中央翼、中后机身等大部段由中航工业集团等国内航空业企业制造。飞行控制系统、机轮刹车系统、辅助动力装置和导航系统等由霍尼韦尔公司提供。发动机是美国通用电气公司(GE)和法国赛峰集团合作制造的,比现役空客A320及波音B737大飞机的发动机都要大,更有劲,而油耗却比它们的大大降低,使用成本比它们的约低10%,碳排放量降低50%。

C919大飞机采用我国自主研发的超临界机翼,提速省油,其声速比、导航特性、失速特性等几项重要指标均优于国外同类机型。该飞机客舱增设了减震系统,可以缓冲颠簸,客舱内壁设有单独通风口,能更好地调节机舱内气压变化;舱内中间位置座椅比国际航空标准椅宽12.7mm,因而乘客感觉更舒适。

以铝合金制造的C919大飞机零部件见表。

由表中数据可见,C919大飞机在选材上,既选用了大量的传统铝合金,如7075-T62、7075-T73、7050-7452、7075-T73511、7050-T77511、7075-T7351、7050-T7452、7150-T77511、7075-T6、7055-T7751、7055-T76511、7085-T7651、7085-T7452、2024-T42、2523-T3、2024-T3511、2024HDT-T351、2026-T3511等,还选用了一定数量的第三代铝-锂合金:2198-T8、Al-Li-Sc-T8、2096-T8511、2099-T83等。7XXX系铝合金用得最多。

C919大飞机的前机身、中机身、中后机身、机头与机翼结构件几乎全是用铝材制造,而发动机吊挂、垂尾、平尾、后机身前段、后压力框、后机身中段、中央翼等则是用复合材料或钛合金锻件制造。

除上述部段的主要零部件是用当今高端传统2XXX系与7XXX系铝合金制造及一些重要结构件是用铝-锂合金制造的外,一些次要的零部件与功能零件则是用其它铝合金制造,如空调系统、油路管、行李架、卫生设施等。总体上,C919大飞机铝合金工件总质量约占其总净质量的65%。

C919大飞机是由100多万个零部件连接组装而成,铝合金零件的连接与其它零件的连接,在飞机制造中起着非常重要的作用,如发动机与机翼的连接。所有的连接紧固件由美国铝业公司设在江苏省苏州市的两个工厂生产或是进口。古老的铆接法仍是飞机零件的主要连接工艺。C919大飞机的机身由1600多块钣金件组装而成,仅铆钉就用了6万多个,其材料为2XXX系合金。

制造C919大飞机所需的国产铝材,大多数是中铝集团提供,例如其所属的西南铝为C919提供了30个规格、600余件铝合金锻件。2017年11月,西南铝又试制成功旅客观察窗窗框和起落架轮轮毂精密模锻件,填补了我国在此领域的空白。这些模锻件有高强度、高韧性、抗疲劳性强与抗腐蚀性高的特点,是飞机的关键结构件,主要用在机翼、机翼活动面、机身中央翼、起落架等部位。

最后,还要介绍一下第三代铝-锂合金和纤维增强复合材料在C919大飞机上的应用。第三代铝-锂合金是指2198-T8、Al-Li-Sc-T8、2098-T8511、2099-T83等合金,用它们制造的结构件的屈服强度比用常规合金制造的提高了约40%,刚度提高了15%~20%,质量降低了10%~15%。用铝-锂合金制造的结构件:机身蒙皮、长桁、地板梁、座椅滑轨、边界梁、客舱地板支撑立柱等,其机体结构质量占比达到7.4%,综合减重7%,在国际上处于领先地位。在ARJ21上,铝-锂合金及复合材料用量仅占1%。

铝材在AG600两栖大飞机上的应用

2016年7月23日,中国航空工业集团研制的大型灭火、水上救援两栖飞机AG600在珠海总装下线;2017年4月29日,进行了首次地面滑行试验;5月20日,成功完成首次地速滑行试验,在随后的半年内先后成功完成上天中、高速滑行试验;2017年12月24日9时39分于珠海顺利起飞,10时43分平稳着陆,实现完美首飞。AG600水陆两栖飞机取得特许飞行证。

AG600两栖飞机在2017年10月之前的代号为“蛟龙”(中国古代传说中一种能发洪水的龙),现今的代号为“鲲龙”,寓意为上天可博击长空的“鲲”,下海可乘风破浪的“龙”,将其功能表达得淋漓尽致。

AG600两栖飞机的基本技术参数:

37机长/m 37

翼展/m 38.8

机高/m 12.1

max起飞质量/t 53.5

max巡航速度/km/h 500

max航行时间/h 12

max航程/km 4500

对水域要求:长度/m≥1500

宽度/m≥200

深度/m≥22.5

AG600飞机依托良好的气、水、动融合布局和先进的抗海洋环境、海水环境的腐蚀性能,可从三亚飞达整个南海水域执行任务,其外部尺寸与波音737的相当,具有执行森林灭火、水上救援等多项特种任务能力,堪称海陆空一体的全域全能“鲲龙”。我国首次研制的这类特种用途民用飞机,可以满足应急救援的迫切需要,是国家急需的重大航空装备,对经济发展和转型升级具有重大意义。

AG600飞机按照水队两栖、一机多型、系列发展的设计理念,采用单船身、悬臂上单翼布局及前三点可收放起落架,选装4台涡桨发动机。全机共有5万多个结构件及系统零部件、近120万个标准件、70多万个铆钉。98%的结构件和系统零件由国内供应商提供,90%以上机载成品是我国制造。国内有20多个省市150多家企事业单位、10多所高等院校数以万计的科研人员先后参与了该项目研发。

作为中国三大飞机之一的鲲龙AG600飞机,是当今世界在研的最大一款水陆飞机,是继我国自主研制的大型运输机运-20、大型客机C919之后,在飞机领域研制工作取得的又一重大成果。截至2017年12月31日,AG600飞机已收到17个订单。AG600总设计师黄领才说,该飞机可在不用中途加油的情况下在我国海南省与曾母暗沙之间往返飞行。AG600还可以改装并应用于海洋环境监测和保护资源探测、岛礁补给、海上缉私与安全保障、海上执法与维权等任务,是名副其实的多面手。

AG600飞机是中航工业公司历时8年的研发成果,它的重大意义是我国首次具备了第一岛链任何地点5小时到达的远洋快速救援能力,这对我国的国家应急保障体系和远洋搜救体系的建设至关重要。未来,AG600飞机可在南沙群岛,并以永暑礁、美济礁、清碧礁为基地,为华阳礁、南熏礁、赤瓜礁、东门礁等多座岛礁提供通勤保障,可以在南沙执行任务,成为捍卫主权利器。

AG600飞机具备执行森林灭火、水上救援等各项特种任务的能力,可在2米高海浪的复杂气象条件下实施水面救援行动,水上应急救援一次可救护50名遇险人员,提供了开展中远海上水面救援工作的保证。

还可以根据需要对AG600飞机进行改装,满足执行海洋环境监测与保护、资源探测、岛礁补给、海上缉私与安全保障、海上执法与维护等多种任务需要,尤其是可以为“海上丝绸之路”航行安全提供快速有效的支援与安全保障。

森林是人类赖以生存的物质基础,在我国生态环境建设中举足轻重。我国森林分布集中在东北、西南、东南三大林区。东北、西南林区是林火高发区,山势险峻、地形复杂、交通困难、气候恶劣,地面人力难以及时有效扑灭森林火灾,可造成巨大的人员伤亡和经济损失,而AG600机组人员在接到森林灭火指令后,可以在陆上机场向水箱注水或到火源地区附近水域滑行吸水后飞到火区上空,按照灭火系统指令,视火情大小,或者直接往返投水灭火,或者多机集中往返灭火。

每架AG600飞机的铝材采购量约需45吨。若按2017年底已订出17架推算,2020年底以前可制造40架AG600的产量计算,需采购铝材1800吨,铝材及铸造铝合金的平均用量约360吨/年。

制造AG600飞机结构用的铝材都是常规通用铝合金,有高强度的Mg含量≥4.0%的5XXX系合金,也有热处理不可强化的1XXX系、3XXX系、5XXX系合金。两栖飞机既要与江河湖泊淡水接触,又要与含盐的海水及盐湖咸水接触,对铝合金来说,咸水是强腐蚀介质。因此,在制造AG600两栖飞机时宜尽量多用5XXX系合金,特别是5083型及5056型合金,它们是综合性能最佳的海水环境结构铝合金。

ARJ21支线客机铝材全部国产

ARJ21支线客机是我国自主设计制造具有全部自主知识产权的首款中型客机,支线客机是指座位少于100个的飞机。据上海飞机制造厂公布的消息称,至2016年底,有5架完成支付,其中,2架90座级和3架78座级。预计到2035年,可交付该机型880架,制造总目标是50架/年,一期目标是30架/年。

按照规划,该机型所用铝材可于2020年以后达到100%国产。在工信部牵头下成立了民机铝材上下游合作机制,大大促进ARJ21飞机所需铝材的国产化进程。

我国现有以东轻、西南铝、西北铝等为主的20家企业可生产ARJ21客机所需的铝合金板、箔、型、管、棒材与锻件等。他们的装备都是世界一流的,还有一个企业从奥地利艾伯纳(Ebner)公司引进了一台可进行T77处理的时效炉,其炉温设定温度±1℃,炉气温度精度±2℃,板材温度均匀性±1.5℃,单板的温度均匀性±1℃,可处理板材尺寸:厚4~250mm、宽1000~4300mm、长2000~39000mm,单板最大质量25吨。在ARJ21客机所用的铝材中,生产难度大的是T77状态材料,只要能生产这种材料,其它所有材料的批量供应都不成问题,而装备在这种材料生产中起着重要的作用。

ARJ2I飞机的选材以铝合金为主,铝制零部件质量占飞机净质量(使用空机质量24955kg)25吨的75%,约合50吨(含铸件与锻件)铝材,即需要采购50吨铝,结构钢和不锈钢占10%、复合材料占8%、钛合金2%、其它材料占5%。如果每年生产30架ARJ2I飞机,每年铝材的最大用量为1500吨。

在这里必须强调的是,所供应铝材的各项性能与指标务必全面达到或超过制造原型取证机用的从奥科宁克铝业公司进口,以全面替代进口产品,同时价格合理,有国际市场竞争力。

T77511合金用于制造机翼上壁板,起落架接头是用7055-T77合金锻造的。在7XXX系合金中,7055合金是合金化元素平均总含量最高合金之一,为12.35%,铁与硅的平均总含量最低,仅0.125%。因而大扁锭的铸造难度较大,冷裂纹倾向大,有些规格的大扁锭至今不能有经济效益地铸造。

●铆钉用量近40万个

自飞机问世120多年来,零部件的铆接就是一种必不可少的连接工艺,大型战略运输机与A380型特大客机每架的铆钉用量均需百万个。在今后一段相当长的时间内,铆接仍将是零部件连接的主要工艺,只不过随着时间的推移,设计的改进与焊接技术的进步,铆接工作量会有所减少,但是减少速度缓慢,例如一架大小与ARJ2I客机相当的民机,30年前每架的铆钉用量约60万个,而现在仍要用40多万个。

ARJ21支线客机用的铆钉合金有2014、2219、3003、5052、5056、7050合金。2219合金铆钉用于铆接高强度的内外结构,7050-T73合金铆钉用于铆接高强度抗腐蚀的结构。铆钉在铆接前都要经过硫酸液阳极氧化处理与重铬酸盐封孔。

●铸造铝合金

在ARJ2I支线客机制造中也用了一些铸造铝合金,虽然用量比变形铝合金少得多,但也是不可或缺的,如用356合金及A356合金铸造形状结构复杂、壁厚较薄与要求气密性的承受中等载荷的结构零件、仪器仪表附件、发动机零件、燃油泵壳体。它们是铝-硅-镁系合金,相当于我国的ZL101,都含6.5%~7.5%的Si、0.25%~0.45%的Mg。A356合金是356合金的改进型,不过它的杂质含量低与添加了微量晶粒细化元素,因而具有更高的力学性能。

ARJ21客机用的铸造铝合金还有:413、360、355、A357、Tens-50、380和A380合金等。

ARJ21支线客机用的变形铝合金2524-T3约占板材总用量的60%;其次是7系合金的7050、7150、7055,约占板材总用量的35%。它们都在T77状态下应用。

2524-T3合金是一个很好的2XXX系合金,ARJ21-700支线客机的所有蒙皮全是用其预拉伸板制造的,包括机身蒙皮、后机身蒙皮、翼下机身蒙皮、与机翼对接的机身部位蒙皮、襟翼蒙皮、襟翼子翼蒙皮、垂尾蒙皮、升降舵蒙皮、平尾蒙皮、扰流板蒙皮、方向舵蒙皮与调热片、副翼蒙皮与调整片、缝翼蒙皮和升降舵调整片。2524合金诞生于1995年,同年,在美国铝业协会注册,而2024合金却是1934年诞生的。2524合金是2024合金家族的第六代,它们的主要成分(Cu、Mg、Mn)含量大体相等。

●7系合金

在ARJ21支线客机结构制造中用得最多的是2系的2524合金,在铝合金总量中约占60%;其次是7系合金占35%左右,主要用了3种合金:7050、7150、7055,都是美国铝业公司研发的新型超强度铝合金。这3种7XXX系铝合金撑起了ARJ21客机材料“半边天”。

7050合金是一种高纯的超硬铝,不但杂质Fe、Si的含量低,而且Mn的含量也很低。组织中脆性夹杂相大幅度减少,在主要成分中增大了锌镁比,并用Zr取代Cr作为晶粒细化剂。由于这些成分的改进以及经过人工时效处理,使7050合金在保持更高强度下,具有断裂韧性高、疲劳强度高、耐损伤容限性能好、抗应力腐蚀性能好等优良综合性能。另一个突出优点是有高的淬透性,特别适合于制造厚板与锻件、厚截面零件。在飞机上主要用7050合金制造要求高强度、高应力腐蚀和剥落腐蚀抗力及良好断裂韧性的主承力结构,如机身框、隔板、机翼壁板、翼梁、翼肋、起落架支撑零件和铆钉等。升高温度时,7050合金的强度下降,所以长期使用温度不得超过125℃。

CR929远程干线宽体客机

2017年5月29日,中俄国际商用飞机公司(CRAIC)在中国商飞(COMAC)总部正式挂牌成立,并举行了CR929命名发布会。该系列飞机被正式命名为CR929,字母C和R分别代表中国(China)和俄罗斯(Russia);数字929也具有深远的象征意义:9在中国文化中有天长地久之意,2是项目的实际编号。我国自己研制的首批窄体客机代号为C919。

中俄国际商用飞机有限责任公司是中国商飞与俄罗斯联合航空制造集团公司(UAC)的合资企业,它的LOGO为一对机翼图案,代表精诚合作,两翼齐飞,红色机翼代表中国,蓝色机翼代表俄罗斯。

CR929飞机将于2025年完成首飞,且在2023年下半年完成总装下线,所需的铝材我国可供应80%,20%需要进口,主要是铝基复合材料及高档的新一代铝-锂合金材料。据悉,到2045年,该机型销售将达到1000架。若每架飞机的铝材采购量按120吨匡算,铝材的总采购量约12万吨,25年内的平均每年采购量为4800吨。

根据俄罗斯2016年12月对CR929项目所作的技术经济论证,CR929飞机的基本型为280座,售价约为1.135亿美元~1.178亿美元,而波音公司的B787-9机型约为2.64亿美元,B787-10机型约为3亿美元。中俄合造飞机的价格还不到美国飞机的50%。

运(Y)-20重型军用运输机

运-20运输机的代号为“鲲鹏”。鲲鹏运输机的起飞质量为220吨,除去最大装载质量66吨、燃油质量50吨、其它物资与人员5吨,估计它的净质量约100吨。铝合金零部件占飞机净质量的65%,所以铝制零部件的净质量约为65吨。若材料利用率按50%匡算,则每生产一架运-20大型运输机需采购铝材130吨(含生产铸件与压铸件用的重熔用原铝锭)。铝板、箔、管、棒、型材、铸件、压铸件、锻件都在运-20上得到应用。

生产运-20运输机用的铝材、锻件、铸件与压铸件在我国都能生产(含复合材料),且大部分铝材是中铝集团所属的东轻和西南铝提供。东轻仅在2016年为运-20运输机的制造提供了约1700吨的高附加值铝材,主要用于制造机翼壁板、框、梁、肋等结构件。东轻为生产某两种合金机翼板获得了2016年度科技创新项目特等奖。西南铝为运-20运输机提供了很多铝材,所生产的厚板、薄板、超大规格锻件等被应用于诸多部件。据悉,西南铝提供了运-20运输机所需铝材量的三分之二。

最值得高兴的是,2017年10月,中国运-20运输机已装上我国自主研发的发动机WS-18,并已开始试飞,这是我国在大型航空发动机制造领域向前跨越的重要一步。我国正在为运-20研制两种涡扇发动机WS-18与WS-20,前者是用于替代现在使用的从俄罗斯引进的D-30 KP-2发动机,这是第一阶段;第二阶段是用WS-20发动机取代WS-18。WS-20发动机是达到世界先进水平的大发动机,对它的要求当然比战术轰炸机、战斗机、教练机和轻型运输机的更高,因为它的航程更远,使用频率也更高,一旦发生事故,人员伤亡要大得多(远-20一次可运载100多名战斗人员)。

我国新型运输机运-20的空中加油改装版运-20U在2021年11月28日首次出海执行任务。一架运-20U与5架轰-6轰炸机、两架空警-500空中预警机、一架运-9通信对抗机和18架战斗机(6架歼-10、4架歼-11和8架歼-16)一同飞行。

在货物或人员之外,运-20U能携带多达8万升的燃料。每个加油吊舱使用软管-锥套式装置,每分钟可传输多达3000L的燃料。运-20U将拥有6名机组人员,如果安装3个加油吊舱就需要有3名加油操作员。

我国目前约有24架加油机,其中部分加油机是由轰-6轰炸机改装的,还有3架俄罗斯伊尔-78加油机。伊尔-78加油机的性能和加油能力与运-20U相近。经轰-6改装而来的轰油-6加油机航程较短,只能携带30吨燃料。

运-20在2013年初首飞,2016年在中国空军服役。运-20类似美国的C-17运输机,最大起飞重量为180吨,最大载重为66吨。现役运-20包含俄罗斯重型运输机伊尔-76的很多特征。运-20能以最大载重量飞行4500千米,以40吨载重量飞行7800千米,在只搭载人员或者130名伞兵的情况下至少能飞行1万千米。运-20最大航速为每小时900千米,最大飞行高度为1.3万米。运-20有3名机组成员,包括2名飞行员和1名装卸长。

这款飞机除了4台俄罗斯的发动机外,均为我国制造。运-20已经试验了与俄制发动机类似的国产涡扇-18发动机。预计几年后我国将拥有(比俄罗斯发动机)更优良的涡扇-20发动机。这款新发动机将在未来取代新飞机和现有飞机中的俄罗斯发动机。涡扇-20发动机消耗的燃料更少,提供的升力比现在使用的俄罗斯D-30KP发动机更大。我国期待最终将运-20的性能提升至美国的C-17的水平。

运-20生产过程中为很多零部件使用了专门开发的复合材料。这些坚固且轻盈的材料此前只能从西方国家的供应商获得。我国曾期待运-20的大部分零部件都实现国产,目前除了发动机外,这一目标已经实现。

超级大型军用运输机与直升机

我国航空工业已迈入新阶段,正在向着世界航空器制造大国与强国迈进,为此,中国空域集团已完成对苏联重型直升机AHL(米26“飞行母牛”)制造经验的收购事宜,我国已从乌克兰方获得安-225“梦幻”重型运输机的图纸。俄罗斯以联合研制形式向我国转交了米-26重型直升机的一切技术资料。

●安-225“梦幻”重型运输机

安-225是苏联时期乌克兰安东诺夫设计局设计制造的,是为了运输(1985年2月)暴风雪号(Buran)航天器与其它火箭设备而开始设计,一号原型机1988年11月30日下线,12月21日在基辅进行了第一次试飞,1989年5月18日首次完成暴风雪号的背负飞行。遗憾的是,由于当时苏联经济恶化到不足以支持昂贵的太空计划,因而暴风雪计划在发射成功一次后就被迫停止,而专门为航天器运输建造的安-225当然就没有必要了,正在建造的二号机也被迫停止。1991年苏联解体后,安东诺夫设计局归乌克兰所有,由于众所周知的原因,至今这架全球最大与最重的运输机仅此原型机,图纸资料全部封存在设计局。

安-225运输机的英语代号:安东诺夫安-225“米利亚”(Antonov An-225“Mriya”),北约代号:哥萨克(“Cossack”),乌克兰语代号:安东诺夫AH-225米利亚(AHTOHOB-AH-225“Mpig”),俄语代号:安东诺夫AH-225“Mpug”(AHTOHOB AH-225)。它的起飞质量为640吨,翼展为88.74米,是世界上迄今为止最大的飞机。米利亚在乌克兰语中是“梦幻”之意。安225已8次飞临我国。我国只有石家庄机场可以供它起降。

安-225超级运输机的机首为掀罩式(Visor type)的,可以掀开,以便装进巨大货物,驾驶室在甲板的二楼,甲板为铝合金,货舱内有起重机,可以容纳16个集装箱,机背可驮运既长又大的货物。该机有6名机组人员,正副驾驶各1名,工程师2名,机载员工2名,驾驶舱之后有客舱,可乘座60多名乘客。目前服役的安-225没有空中加油设施,但可以方便地装设。如果把该机改为客机,估计足可以容纳1500~2000名乘客。

苏联时期对第二架安-225已完成部分制造,同时对设计作了一些修改:装货舷门改在后方,尾部设计有很大改变,并装设一个单一的垂直尾翼,使货物装载效率大大提高。1988年后由于苏联经济恶化,暴风雪计划也就搁浅,安-225也就失去了存在价值,还没有完工的第二架安-225机身被封存。

2017年8月中国空域产业集团收购了乌克兰安东诺夫飞机公司有关安-225的所有权与全部图纸和文件资料的使用权,并计划于2019年上半年制造出有我国自主知识产权的世界上独一无二的超重型运输机。

而我国正在制造的这款超重型运输机会比安-225更先进、更强大。安-225的净重175吨,铝合金零部件的净质量估计会占70%,材料利用率若按50%匡算,需要采购铝及铝材约185吨/架。该机型所需要的铝、铝合金材料、铸件及压铸件国内全部可以解决,特大挤压材我国可用全球独有的225MN挤压机生产,连接用的特大锻件可用全球独一无二的800MN模锻机生产。

2017年8月,俄罗斯以联合研制形式向我国转移了米-26重型直升机的生产技术,将制造和组装全球最大的这种直升机。彼时,我国将可全面制造全世界所有的超级重型航空器。

轰—6K和轰—20隐形轰炸机

●轰-6K轰炸机

轰-6K轰炸机的作战半径3500~5000千米。2018年5月,该机在我国南海上空进行了起降演习,除了在南海和台湾海峡上空执行任务外,还在西太平洋的美国关岛附近飞行过。2018年7月28日,俄罗斯举行了国际军事化比赛,我国派轰—6K战略轰炸机、战斗机和运输机参加了比赛。

轰-6K是以苏联20世纪50年代末研发的第一种远程轰炸机——图-16“獾”为基础设计制造的,而俄罗斯图-160和美国B-25的最大航程为1万~1.1万千米。轰-6K的max载弹量<10吨,而图-160的为45吨,B-52的为30吨。据国外媒体报道,我国拥有约180架轰-6K轰炸机。目前已发展到轰-6N型,拥有现代化的新发动机,能为装备空射弹道导弹,执行防区外打击任务。

轰-6被认为是一款扮演战术角色的战区轰炸机,这意味着如果没有空中加油和防区导弹,它就无法打击洲际距离目标,这就是与美国的B-52和B-2以及俄罗斯的图-95和图-160的区别。

●轰-20隐形轰炸机

轰-20会成为彻底替代轰-6的新一代轰炸机,航程可达到1.2万千米,max载弹量20吨,以亚音速(<1000千米/小时)飞行,所有武器都位于内置弹仓,而不是外部悬挂。轰-20是上海飞机设计研究院从2008年开始研发的,西安飞机工业公司从2018年开始对其进行了一系列的地面测试,检验其结构元器件,起落架和机载设备。轰-20隐形轰炸机的起飞与以后的列装,使我国成为全球少数拥有三位一体核力量的一部分——空军战略轰炸机部队的国家之一。轰-20使我国完善了“核三位一体”体系,并在紧急情况下提高作战灵活性,其上装备有带核弹头的空射巡航导弹。

铝材仍是航空器的主要材料

我国成为全球最大航空市场指日可待。航空市场指的是国际和国内的航空客流总量。我国已成型和正在研制的民用和军用飞机大概有25种。2021年航空铝材的采购量约12.5万吨,今后10年内,其复合增长率可达8%或更大一些,即使到2050年,铝材仍将是航空器的主体材料,不会低于50%,当然个别机型除外。复合材料用量会逐年增加,但复合材料的基体仍是铝。在这些复合材料中,铝约占85%以上,其它增强材料小于15%。航空器当前用的铝材的大致平均比例见下图。

在2040年以前的这段时间内,铝材仍将是航空器的主要材料,民机的铝材用量占比不会低于70%,军用航空器的平均铝材用量不会低于55%。铝材虽然会受到复合材料的挑战,但替代量不会很大,年复合增长率不会大于0.4%。复合材料的一个致命弱点是回收问题,至今尚未得到妥善解决。铝工业应大力加强研发新的高性能合金,创造新的加工工艺。

2021年,我国航空铝材产能超过40万吨/年,品种齐全,是全球产能最大的国家。我国生产的铝合金锻件已装上成千上万架飞机,但铝合金锻件在航空器中占的比例并不高,小于7%。(作者:王祝堂)

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