飞机拆解与再利用研究进展

张玲

（中华全国供销合作总社天津再生资源研究所，天津300191）

飞机拆解与再利用研究进展

张玲

（中华全国供销合作总社天津再生资源研究所，天津300191）

随着报废飞机数量的日益增多，废旧飞机处理的环境问题显得尤为迫切。简要评述了空中客车公司飞机使用寿命终结高级管理流程（PAMELA）项目的情况，以及废旧飞机报废过程中的管理体系的建立，并对我国报废飞机拆解与再利用研究进展进行了阐述，以期为废旧飞机的处理找到新的途径。

飞机再利用；飞机拆解；铝合金；钛合金；碳纤维

据统计，未来10～20年，全球将有6 000～8 000架飞机退役[1]。废旧飞机报废后往往被放置在飞机场，由于紫外线、降雨和机体氧化等引起的降解容易造成土壤、地下水等的环境污染，同时还会占用大量土地资源，造成巨大的环境压力。比如，英国的科茨沃尔德丘陵地区机场，以及南欧和美国的中西部大沙漠里停放着数以千计的不再使用的退役飞机，人们把这些地方称为“飞机公墓”，严重影响着当地生态环境。

报废飞机中有成百上千种可利用材料，基于回收领域经济和技术的发展，这个数量还在不断地增加。而未经恰当处理就把拆卸下来的零部件全部销毁，并和各种废金属混杂在一起，不能有效回收各种有价值的材料等问题，使废金属的回收率不足50%。因此，实现废旧飞机的拆解与循环再利用是我国飞机回收领域面临的一个亟待解决的问题。

1 报废飞机管理研究进展

1.1 飞机使用寿命终结的高级管理流程（PAMELA）

空中客车公司推出了飞机使用寿命终结的高级管理流程（PAMELA）验证项目[2]，PAMELA的目标是对飞机开展全面的试验，证实飞机质量的85%可以回收循环再利用；建立即将报废飞机（ELA）的全新安全环境责任管理标准；PHMELA覆盖了所有可控制的专用过程方面，从存放（在退役之前的阶段）到拆解，到巧妙的选择性拆除和再利用，再到材料的处理；飞机部件通过一种有效互补的关系组装。

飞机使用寿命终结的高级管理流程（PAMELA）验证项目获得了一系列成果，主要研究成果包括：世界上首个到寿命飞机（ELA）相关的全尺寸验证计划；适合于任何种类民用飞机的通用方法；确定最佳操作规范，并将其推荐给ELA行业，将获取的经验教训反馈给设计部门和供应商；证明创建和发展反供应链的必要性；证明金属材料的回收再利用前景良好，明显减少垃圾。

1.2 废旧飞机报废过程中的管理体系建立

航空业对于飞机的退役和零部件的回收利用并没有一个公认的执行标准，随意的拆解或弃置那些处于非安全存放状态的飞机将带来一系列的风险。近年来，飞机机队再利用协会（AFRA）成立，已经建立了BMP指南[3]。AFRA已经成为先进回收技术开发的领先者，制定了最佳管理典范（BMP）指南。BMP1.0主要围绕飞机拆机的最佳典范和最低性能标准，分为45个不同的最佳操作典范，涵盖了所有与拆解和回收相关的问题；BMP2.0增加了有关发动机再利用中备受关注的焦点内容，汇集了到目前为止从退役飞机上拆解发动机的最佳管理经典经验，并对“适航件”有了明确的定义；建立了恰当表述部件过去历史环境的细节标准，使每个再利用的零部件都有可追溯性，同时也确定了零部件不再使用的标准。

2 飞机拆解技术流程

鉴于退役飞机来源的差异，飞机在材料结构、种类、成分等方面有明显区别。因此，拆解作业流程不会一成不变，特别是随着拆解实践的不断深入和对智慧拆解、绿色拆解作业的要求，拆解工艺流程会不断得到优化，遵循先由整机拆成总成，由总成拆成部件，再由部件拆成零配件的原则，拆解得到部分设备直接销售，部分设备或者零部件通过再制造后销售，其他金属材料、碳纤维材料等通过新技术实现高值利用，具体拆解流程如图1。

图1

（1）退役飞机进入拆解场地存放后，首先执行安全存放规程：对目标进行清洁处理，消除污染，然后排空航空油料等易燃物品，同时实行验收、登记，建立相应档案资料。本工序产出航空油料及整机。

（2）执行重要设备与零部件的拆除，包括：发动机、辅助动力装置、起落架、航电设备等。通过相应的检测评定，进行等级标注。本工序产出可直接销售的产品、可再制造产品与可回收利用产品。

（3）智慧拆解与升级利用工序。对机体进行最终排液作业，通过现场快速材质判定，先拆除有害材料，然后对机体进行完全拆解并将拆解下来的材料进行分类存放，最后再分别进行深度加工利用。本工序产出各类铝合金、钛、高温合金、不锈钢等合金材料及各种非金属材料等，本工序产出价值取决于拆解的精细程度与分类、分离的完美程度。

3 报废飞机再利用研究进展

3.1 飞机部件中钛合金的回收再利用研究进展

在钛及钛合金加工材料投入工业化生产的同时，我国就开始了钛残废料的回收利用工作，并由国内残废料回收技术处于领先地位的宝钛集团（原宝鸡有色金属加工厂）起草了关于钛及钛合金废料的标准（GB/ T29027-2007），并颁布施行[4]。废旧钛合金主要的利用方式是熔融再制造碳合金,但是目前我国钛合金废料的回收利用平均占铸锭生产的10%左右，浪费资源严重。废旧钛合金再利用对建设循环经济、节约型社会具有重大意义。

目前我国钛合金废料的回收利用存在的主要问题有[5]：（1）无统一的废料标准；（2）废料的收集仅限于少数主要钛材生产企业；（3）收集过程缺乏规范的控制程序；（4）受到回收方式和熔炼设备的限制；（5）残废料的利用绝大多数仅限于本企业，自给自足，极少出现残废料的交易，即基本无市场贸易。

3.2 废旧飞机部件中铝合金的回收再利用研究进展

目前，国外经济发达国家技术先进、经济实力和环保意识强及标准要求高等，技术相对先进成熟。我国对废铝合金的规模化回收处理通常采用直接加入火焰炉或感应炉内重熔的方式，此种回收处理工艺有一定的问题，如金属烧损大（一般不小于7%～8%)；重熔能耗高（一般不小于650 kW·h/t铝（中频感应炉））；环境污染较重（SO2，NOx，HCl，二恶烷/呋喃气体及粉尘无序排放）；员工劳动强度大，作业条件恶劣等[6-7]。

目前，我国对废铝合金回收的处理设备主要有双室熔化炉、废铝合金加料机、EMP电磁泵系统、烟气收集处理系统等，能有效回收废铝合金。废铝合金回收处理工艺主要有：对废铝合金进行科学有序的分类管理；优化废铝合金回收处理工艺，采用双室式熔化炉电磁泵铝液循环等一系列新技术，并进行集成融合，收效显著，使废铝合金回收处理工艺达到世界先进水平。

3.3 飞机上复合材料中碳纤维的再利用研究进展

传统处理碳纤维废弃物的主要方法是掩埋和焚烧，这些方法不仅造成资源的极大浪费，而且存在很大的弊端：掩埋会破坏耕地，焚烧会带来大量烟尘和有毒气体等。目前，全球碳纤维废弃物的回收方法主要有3种[8]：物理回收、化学回收和能量回收。化学回收是利用化学改性或分解的方法使废弃物成为可以回收利用的其他物质，与物理回收相比，该方法回收利用热固性复合材料有较大的难度，且费用较高，但是回收利用的效果较好。其中化学回收方法主要包括氧化流化床法、超临界流体法和热解法等。热解法是在无氧的情况下利用高温（不燃烧）将废弃物变成一种或多种可回收物质的方法。虽然利用该方法回收碳纤维制品难度较大，费用也较高，但回收利用的效果较好，并且适用于被污染的碳纤维废弃物。

3.4 飞机部件的再制造研究进展

再制造技术是目前表面物理工程的先进技术，该技术可以提高材料的各项物理指标，使废旧材料达到新产品的要求，进行循环使用，再制造技术在制造业得到广泛的应用[9]。通过军用航空再制造发动机与军用航空发动机关于全寿命费用的对比，可以得出再制造发动机可以有效降低全寿命费用的论点，采用再制造技术处理后的到寿的航空发动机，可以节约大量不可再生的宝贵资源，也可以节省大量的生产时间[10]。

在我国承担的航空维修，具有保持、恢复航空装备完好技术状态，改善、提高航空装备性能，使有损伤、故障或使用到规定时限的航空装备恢复到规定技术状态的技术水平。同时自主创新具有国际先进水平的军用航空发动机再制造技术体系。“空军航空发动机再制造技术应用研发中心”在5719工厂正式挂牌成立，并按公司化模式正式开始运行。这标志着再制造技术促进中国航空产业发展，为节约资源、节能减排、发展低碳经济开辟新途径，给中国生态文明建设提供科技动力[11]。

4 结论

报废飞机拆解是一项系统而复杂的工程，飞机回收再利用更是涉及多方面学科的一门综合技术。结合航空公司和回收企业需求，凝练技术方向，组织创新为保障，进一步优化报废飞机拆解与回收再利用的相关技术与管理，为国内飞机拆解与回收再利用提供技术支撑，为报废飞机处理找到新的途径。正确了解飞机各个部件的有效成分和对环境产生的影响，才能最大限度地降低对环境的影响并加以利用，才能满足全社会的期望，并创造出最大的价值。

[1]李·安·泰格梅尔.飞机再利用[J].航空维修与工程，2006(6):14-15.

[2] Oiivier Malavallon.PAMELA-Life[R].Environmental Affairs of Airbus，2008.

[3] 张隽.飞机的回收与循环再利用[J].航空科学技术，2011(13): 17-19.

[4]都海刚，张宝秋，冯军宁，等.我国钛及钛合金重要用途块状返回炉料回收处理技术探析[J].中国钛业，2012(3)：25-28.

[5]黄永光.我国钛废料回收利用现状钛[J].工业进展，2007，24(1)：1-3.

[6] 刘少宇.废铝合金回收处理及再利用技术[J].有色金属加工，2011，40(4):1-5.

[7]Subodh K Das，J.Gilbert Kaufman.RECYCLING ALUMINUM AEROSPACE ALLOYS[J].The Minerals，Metal society，2007: 1 161-1 165.

[8]张东致，万怡灶，罗红林，等.碳纤维复合材料的回收与再利用现状[J].中国塑料，2013，27(2)：1-6.

[9]储伟俊.再制造技术是实现资源再生的一种有效保证[J].再生资源研究，2001(2):27-28.

[10]顾明星，王瑛，王莉莉.军用航空再制造发动机全寿命费用分析[J].机械设计与制造，2009(10):102-103.

[11]张向阳，陈忠.空军航空发动机再制造技术应用研发中心挂牌成立[J].表面工程，2013(3)：18-19.

Advances in research on dismantlement and reutilization of aircraft

ZHANG Ling
（All China Federation of Supply and Marketing Cooperatives Tianjin Recyclable Resource Institute,Tianjin 300191,China）

The environmental problem seems to be especially urgent with the increasing of scrapped aircraft.This article described the process for advanced management of end-of life of aircraft and the establishment of management system in the process of scrapped the aircraft.The paper stated the research progress about the recycling and dismantling of the scrapped aircraft in our country,looking forward to find a new approach to deal with the scrapped aircraft.

aircraft recycling;aircraft dismantling;aluminiumalloy;titanium alloy;carbonfiber

X783

A

1674-0912（2014）11-0025-03

2014-08-25）

张玲（1980-），女，天津人，硕士，主要研究方向：固体废物资源化技术研究。