航空材料制造技术在直升机上的应用

周长庚

（1. 中航复合材料有限责任公司 北京 103100；2. 中国航空制造技术研究院复合材料技术中心 北京 103100）

引言

将航空材料制造技术应用在直升机的设计制造中，是一项非常复杂并且综合性很强的专业系统的工作，为航空材料制造技术应用到直升机设计制造中时可以发挥最大的作用，是众多相关从业人员和研究人员非常关心的问题。在此过程中，虽然航空材料制造技术的发展已经相对成熟完善了，但是实际应用在直升机的过程之中依然还有很多困难和挑战需要去面对解决。

1 航空材料制造技术

飞机制造业在几十年的发展过程中进步巨大，全球经济的飞速发展使得对民用飞机制造的需求大大增加，而各国为发展空军力量也加大了对军用飞机的研究投入，航空材料相关制造技术得到了大量的研发资金，这也使得相关研究人员研究出了很多先进的航空材料制造技术以及相关制造设备[2]。而在航空材料制造技术的发展过程中，计算机技术的加入为航空材料制造技术的精细化、智能化发展带来的机遇，航空材料制造得益于计算机技术的结合，使得其可以不断的创新，制造出各种更加高质量的适用于飞行的材料，这使得航空材料制造工艺以及飞机的协调性有了极大的提升。过去传统陈旧的材料已经逐渐被新的材料所替代，而新的材料加工，新的流水线与新技术也在进行改革创新，这样航空材料制造就可以更好地应用在直升机之中，并且可以形成较为完善的直升机应用的整体框架[3]。

2 航空材料腐蚀和相关措施

2.1 电化学腐蚀

电化学腐蚀的形成有两个基础条件，一是电位差，二是电解质溶液。然而在飞机的使用材料中，不同的结构材料也不同，而材料不同各材料之间本身就存在不同的电位电极，若相互接触就可能产生腐蚀[4]。因此，航空材料本身的使用就较容易产生电化学腐蚀。

2.2 发动机高温氧化腐蚀

对发动机产生腐蚀危害的主要是高温氧化，对发动机的抗高温氧化腐蚀具有关键作用的就是涡轮叶，对涡轮叶的防护工作主要有以下三种方式，一是采用与基础材料有较高的亲密性，较好的高温性能的防护涂层[1]。二是在确定叶片各项性能的基础上，来逐渐提高叶片的熔点以及高温抗氧化的能力。三是使用气冷技术，让冷却后的空气在涡轮叶表层形成一层保护气膜。在航空材料中目前应用的最为广泛和成熟的材料是镍基超合金，它的综合机械性能非常优良，但是其最大应用温度只能达到1200℃左右，而当前对耐高温材料的温度要求已经达到了1600℃，因此其利用价值也正在慢慢减小。当前钼、铌基硅化物合金在高温下的强度以及对低温损伤的良好平衡，使其未来发展有着非常大的前景，可以作为替代镍基超合金的最佳材料，目前国内外都主要将钼、铌基硅化物合金的材料应用再涡轮叶片的主要研究方向[5]。

3 航空材料制造技术在直升机上的应用

3.1 超高温复合材料制造技术的应用

直升机在高空飞行以及制动时，会产生大量的热量，而直升机的材料以及各种零构件在长时间的高温环境下其寿命以及质量都会损失下降，因此为了确保直升机可以正常稳定的工作，尽可能减少相关零构件的损失，超高温材料由此在飞机建造制造中大量的应用。在低压涡轮风扇轴等发动机的相关部位应用高温复合材料，可以使得构件的最高工作温度达到1500℃左右。将碳纤维的抗氧化性与铁、钛相结合，可以使得应用了碳纤维的各部件的工作温度极大的提升，让直升机整体的致密程度与韧性都得到极大的提升。超高温符合材料还可以应用在瓦片、刹车盘以及外壳基部，碳纤维在发动机热片上的研究应用也获得了阶段的效果。而且对于直升机来说，整体所用的材料是越轻越好，在发动机的相关构件越耐高温越好，在直升机中应用超高温复合材料，可以使得直升机的飞行速度提升，在高速飞行的状况下，机体各项材料以及功能都能正常温度运行，使得直升机的飞行故障率下降，保障司乘人员在飞行过程中的安全。

3.2 整体叶盘制造技术的应用

一般整体叶盘都会出现大大小小的摩擦问题，这极容易摩擦出现火花导致事故的发生。而在第四代战斗机中，研究设计人员将风扇与压力机整体叶盘结构应用在了叶盘的发动机上，这使得战斗机的整体重量下降，它采取了线性焊接与电子束焊接相 结合的方式，使得涡轮盘可以通过静压法和钛合金的方式来制作成整体，新材料的应用也大大减少了摩擦，有效保障了安全。整体叶盘制造技术也大大提升了叶片的稳定以及抗压性能。

4 结束语

直升机广泛应用于交通运输、特殊搜索救援以及战斗之中，所面对的环境复杂，因此将先进的航空材料应用到直升机的制造之中是直升机发展前进的必然方向。先进的制造技术与高新材料会对直升机的发展带来强大的动力，先进材料与加工技术的不断结合成熟也会给飞机的制造带来更号的应用发展前景。虽然目前将航空材料制造技术应用在直升机之中还存在着诸多的问题，但应当从实际出发，根据问题发生的实际状况来对问题进行仔细的分析研究，以便能够根据问题从产生的原因来进行攻克，统筹兼顾，多管齐下，着力解决实际应用问题，以便航空材料制造技术在应用到直升机上时可以得到最大的发挥效果。