鎢基高比重合金在航空中的應(yīng)用
Article:未知 Click:Publish:2019-09-02
飛機(jī)如何能確保在天空中安全飛行?其實(shí)除了發(fā)動(dòng)機(jī)、機(jī)身、機(jī)翼、升降舵之外,還有一種隱藏于結(jié)構(gòu)內(nèi)的看似不起眼的配件非常重要,我們稱(chēng)它為“平衡配重器”。有些人認(rèn)為,航空材料都是越輕越好,其實(shí)這是一種以偏概全的看法。在幾千米的高空高速飛行,飛機(jī)所面對(duì)的風(fēng)阻和氣壓都是難以想象的,單薄虛弱的身材只能讓飛機(jī)在風(fēng)中飄搖,根本沒(méi)法平衡,更談不上駕駛和控制。所以不管是客機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)或直升飛機(jī),都需要在機(jī)翼、發(fā)動(dòng)機(jī)軸、機(jī)身、機(jī)尾、主軸(直升機(jī))等主要部位增加平衡配重器以實(shí)現(xiàn)飛機(jī)的平衡和穩(wěn)定。
當(dāng)飛行員駕駛飛機(jī)時(shí),船上的重量和重力會(huì)影響飛機(jī)的安全性,操控性和性能。始終保持穩(wěn)定的重心以實(shí)現(xiàn)最佳控制和符合飛行安全標(biāo)準(zhǔn)至關(guān)重要。在考慮到必要的機(jī)載設(shè)備,燃料和乘客之后,就必須增加或分配更多的重量以使飛機(jī)處于允許的重量范圍內(nèi)。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)過(guò)程,就需要暫時(shí)或永久性的安裝平衡配重器。航天配重可以增加控制機(jī)制的靈敏度和保持飛機(jī)運(yùn)行控制在可接受的范圍內(nèi),增加重量,保持在高速飛轉(zhuǎn)時(shí)良好的穩(wěn)定性和平衡性。
所以,飛機(jī)載重平衡是保障飛行安全的關(guān)鍵環(huán)節(jié),選擇和優(yōu)化飛機(jī)的配重平衡裝置,可以充分利用飛機(jī)的有效載荷,節(jié)省燃油,提高航空運(yùn)輸效率。而高比重鎢合金體積較小,密度大,安裝和連接方便,是制造飛機(jī)配重平衡塊的優(yōu)質(zhì)材料。通常可用于所有類(lèi)型的飛機(jī),包括商業(yè)和軍事用途的飛機(jī)。那么為什么是鎢合金用于航空平衡配重呢?
雖然早期的飛機(jī)配重件通常由含毒性的鉛材料制成,但由于鎢合金在較低的體積密度較高,所以近年來(lái)鎢更受歡迎。這種難熔金屬有18.75g/m3的密度,比鉛重約50-60%,所得到的部件只有相同重量的相應(yīng)鉛部件尺寸的約60%。這意味著壓載部件的體積可以減小40%。由于航空器只有有限的空間,因此在航空航天工業(yè)中,緊湊而密集的壓載類(lèi)型備受青睞。鎢合金具有高密度和小體積,這擴(kuò)大了在飛機(jī)內(nèi)分布的可能性,特別是在空間有限的平面的尾部或鼻部區(qū)域。
此外,鎢合金高不僅具有密度大的優(yōu)勢(shì)、還具有強(qiáng)度和硬度高、導(dǎo)熱可焊性好、抗氧化性能好、熱膨脹系數(shù)小等優(yōu)點(diǎn),也能被用于飛行試驗(yàn)期間的飛機(jī)載荷模擬,以便確定壓載物位于不同有效載荷條件下的精確位置??傊u合金是當(dāng)前最有效平衡飛機(jī)整體重量的材料。以鎢制的平衡配重部件更容易符合AS9100標(biāo)準(zhǔn)(AS9100是航空航天工業(yè)國(guó)際公認(rèn)的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn))。
鎢制的高比重合金按合金組成特性及用途分為W-Ni-Fe、W-Ni-Cu、W-WC-Cu、W- Ag等,其密度在16 .5-19.0g/cm3之間,由于需要混入易變價(jià)的銅、鎳金金屬,所以制造高比重合金一般采用粉末冶金法,這類(lèi)工藝一般都需要經(jīng)過(guò)燒結(jié)程度。雖然現(xiàn)在也有3D打印技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)鎢合金的制造。但鎢是一種熔點(diǎn)很高的難熔金屬,所以高比重合金制造仍普遍采用傳統(tǒng)方法生產(chǎn)。例如氫氣還原燒結(jié)法,這種較傳統(tǒng)的燒結(jié)高比重合金方法是將壓坯裝在石墨舟或鉬舟中,在氫氣保護(hù)下燒結(jié)。此外還有真空燒結(jié)-等靜壓聯(lián)合工藝、燒結(jié)-熱等靜壓工藝等。
鎢基高比重合金在飛機(jī)上通常分為臨時(shí)性和永久性的。臨時(shí)性的一般用螺栓固定在飛機(jī)的結(jié)構(gòu)上,可根據(jù)需要添加和去除,標(biāo)有其用途和總重量,臨時(shí)壓載物一旦移除,必須再次檢查飛機(jī)的重量和平衡。永久性的平衡件必須加以固定并貼上相應(yīng)標(biāo)簽,以免意外從飛機(jī)上拆下,如果真有人進(jìn)行這樣的神操作,那么那一架飛機(jī)將可能在航行中因沒(méi)有平衡而產(chǎn)生難以意料的后果。
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