《航空航天材料》PPT课件

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《航空知识》课件

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起落架结构
解释起落架的结构和功能,包括起落 架的收放、转向和刹车等系统,以及 它们在飞机起降过程中的作用。
航空材料
01
02
03
材料分类
介绍航空材料的基本分类 ,如金属、复合材料、陶 瓷等,以及它们在飞机制 造中的应用。
材料特性
解释航空材料的特性要求 ,如高强度、轻质、耐腐 蚀等,以及如何通过材料 选择来满足这些要求。
军事应用
战斗机
用于空中格斗、对地攻击和侦察等任务,是现代战争中的重 要武器装备。
军用运输机
用于快速投送兵力和物资,提高军队的机动性和作战能力。
民用航空
客机
用于商业客运,是人们长途出行的首 选交通工具。
货机
用于航空货运,能够快速运输大量货 物,满足物流和电商的需求。
太空探索
载人航天
通过载人航天器实现人类进入太空、空间站建设和太空漫步等任务。
合作等。
国际航空法的意义
03
保障各国领空安全,促进国际航空事业的发展,维护国家主权
和利益。
飞行规则
飞行规则的定义
飞行规则是规定航空器飞行、运行和管理的法律规范,是保证航 空器安全、有效和经济飞行的必要条件。
飞行规则的主要内容
飞行气象条件、飞行时间与休息制度、飞行高度与速度限制、空 中交通规则等。
飞行规则的意义
材料加工工艺
介绍航空材料的加工工艺 ,如铸造、锻造、焊接等 ,以及它们在飞机制造过 程中的作用。
02
航空发展历程
早期飞行器
滑翔机
人类最早的飞行器,依靠 空气动力学原理,利用自 然风力进行飞行。
热气球
利用加热空气产生浮力原 理,可控制飞行高度和方 向。

航天科普知识课件PPT

航天科普知识课件PPT
1969 年阿姆斯特朗乘坐 阿波罗11 号宇宙飞船登 月获得成功,创造了人类 涉足地球以外另一天体的 记录。
2021器械都叫飞行器。飞行 器分为三类:航空器、航天器、火箭/导弹。
在大气层内飞行的飞行器称为航空器,如气球、 飞艇、飞机等。
在太空飞行的飞行器称为航天器,如人造地球卫 星、载人飞船、空间探测器、航天飞机、空间站 等。
原苏联就是利用这种办法,从1957 年开始接二连三地发 射各种卫星、飞船,当时实在令人感到深奥莫测。
2021/3/10
21
运载火箭发展的第二个里程碑,是 利用已有的中程或远程导弹,改装 成组合型多级运载火箭,几乎任何 一种火箭或导弹,都可以作为多级 运载火箭组合体的组成部分。
美国就是以“雷神”中程导弹, “大力神”、“宇宙神”洲际导弹 为基础,配置新研制的“德尔它” 型固体推进剂、“阿金纳”型液体 推进剂、“半人马座”型液氢液氧 推进剂的三种通用性末级火箭,进 行积木式组合,派生出许多种性能 不同的运载火箭。用这些火箭发射 了各种科学卫星、地球观测卫星、 通信卫星、气象卫星以及金星、水 星、火星、月球等的探测器和载人 飞船。
4
2021/3/10
这是2005年5月 19 日 美 国 国 家 航天局的漫游者 号火星探测车捕 捉到的太阳已沉 入火星地平线以 下的情景。
5
这是卡西尼号 宇宙飞船于 2004 年 12 月 14 日 拍 摄 到 的 土卫四以巨大 的土星为背景 的照片。还有 几个椭圆形风 暴正沿着土星 大气的云纹运 行。
17
1926 年3 月16 日美国戈达德博士, 成功地发射了世界上第一枚液体推
进火箭。尽管这枚小巧的火箭,只
飞行了短短的2.5 秒钟,到达12 米高,56 米远处,但是人类终于 找到了打开太空王国大门的金钥匙。

中国航天简史学习PPT课件带内容

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航天事业的创立

航天成果初显
PART ONE

建/党/百/年/中/国/航/天/简/史/红/色/主/题/学/习
THE 100TH ANNIVERSARY OF THE FOUNDING OF THE COMMUNIST PARTY OF CHINA
航天成果初显

东方红一号成功发射
在老一辈科研人员的共同努力下,于1970年4月24日,中国第一颗人造卫星东方红一号成功发射,震撼了全中国乃至全世界。它开创了中国航天史的新纪元,使中国成为继苏、美、法、日之后世界上第五个独立研制并发射人造地球卫星的国家。
建造空间站,解决有较大规模的、长期有人照料的空间应用问题。
2003年10月15日,航天员杨利伟搭乘神舟五号飞船由长征二号F运载火箭发射入轨,在轨飞行21小时后于10月16日安全返回,胜利实现了“成功发射、精确测控、正常运行、安全返回”的任务目标。此次任务的圆满成功,标志着我国成为世界上第三个独立掌握载人航天技术的国家,实现了中华民族千年飞天的梦想,是中国航天史上的里程碑事件。
墨子传言
梦想在茫茫宇宙


致敬航天人!加油,我的国!
这些举世瞩目的成就背后,是无数航天人艰苦卓绝的奋斗。细数新中国建国以来的航天历史,每一步都走得异常艰辛,但每一个小小的进步都鼓舞着人心。
我们的征途是星辰大海,我们的梦想在茫茫宇宙。
梦想在茫茫宇宙

建/党/百/年/中/国/航/天/简/史/红/色/主/题/学/习
2月 钱学森先生向中央提出了《建立中国国防航空工业的意见》。
3月 国务院制订《1956年至1967年科学技术发展远景规划纲要(草案)》,其中提出要在12年内使中国喷气和火箭技术走上独立发展的道路。

中国航天主题幻灯片PPT课件

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东方红一号卫星,反映着当时 我国的经济、科技、社会和军 事能力发展水平,是国家综合 国力的重要标志,是影响国际 关系格局的重要因素,是促进 经济和科技进步的重要手段, 对于增强民族自豪感和凝聚力 具有重要作用。
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3.参数
1.任务和用途 卫星的主要任务是向太空播放《东 方红》乐曲,同时进行卫星技术试 验,探测电离层和大气密度。
• 简 历:

中国人民解放军大校军衔,中国首批航天员。
1985年6月入伍空军一级飞行员。2005
年6月,入选神舟六号飞船载人飞行乘组梯队成员。
现为中国人民解放军航天员大队一级航天员。2008年
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翟志刚
• 姓 名:翟志刚
• 性 别:男
执行神舟七号飞行任务,获得“英雄航天员”称号。
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1. 基本信息 2. 名称由来 3. 主体结构 4. 发射目的
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飞行器名称:天宫一号 飞行器生产国家:中国 发射时间:2011年9月29日21时16分03秒07毫秒
发射地点:酒泉卫星发射中心载人航天发射场 (内蒙古自治区阿拉善盟额济纳旗境内)
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1.简介 2.成就+影响 3.具体参数
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1970年4月24日,中国第一颗人造地 球卫星在酒泉卫星发射中心成功发 射,由此开创了中国航天史的新纪 元,使中国成为继苏、美、法、日 之后世界上第五个独立研制并发射 人造地球卫星的国家。
东方红1号卫星重173 千克,由长征一 号运载火箭送入近地点441千米、远地 点2368千米、倾角68.44度的椭圆轨道。 它测量了卫星工程参数和空间环境,并 进行了轨道测控和《东方红》乐曲的播 送。(国防科工委提供)

科普知识讲座(航天)ppt课件

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降落伞--飞船安全返回的“保护伞”
“安全伞”
降落伞面积有1200平方米,半个足球场大 小 80多米长,相当于一座26层高的大楼。 制伞用的布料薄如蝉翼,伞重量仅有90多千 克,做伞筋用的布带可以耐住100摄氏度以 上的高温。 经减速伞减速,返回舱的速度从每秒 150~200米减至每秒80米,最终下降到每 秒6~8米,这个速度。
我国发射的“神舟”号飞船
1999年11月20日、2001年1月 10日、2002年3月25日、2002年1 2月30日,中国先后4次成功发射神舟一号至 四号无人飞船,
2003年10月15日,中国成功发射第 一艘载人飞船神舟五号。21小时23分钟的太 空行程,标志着中国已成为世界上继前苏联/俄 罗斯和美国之后第三个能够独立开展载人航天活 动的国家。
逃逸塔
逃逸助推火箭
神舟号飞船
神舟号飞船由推进舱、返回舱和轨道舱组成, 轨道舱室是航天员生活和工作的地方,也称 为空间实验舱。
返回舱是飞船的指挥控制中心,航天员乘坐 其上天和返回地面。
推进舱也称动力舱,为飞船在轨飞行和返回 时提供能源和动力。
神舟六号搭载物
搭载的8类64种物品中除了有中国载人航天办公室 及有关系统的载人航天工程纪念品外,还有极地考 察国旗、国际奥委会会旗、上海世界博览会会旗和 “国防教育”、“见证中华腾飞”等旗帜,有《共 和国元帅》特种邮票、《神舟六号》个性化邮票等 邮品,有《跃马图》、《神州颂》、《和平颂》、 《长征万里图》等书画名家的作品。还有“我给神 舟六号航天员写封信”征文活动获得特等奖的作文 和“儿童太空画”等少年儿童作品。在这些搭载物 品中,生物菌种、植物组培苗和作物、植物、花卉 种子等将用于太空育苗实试验。

再见
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《新材料行业细分图》 ppt课件

《新材料行业细分图》  ppt课件
上市公司:利源铝业、博深工具、南山铝业、 中鼎股份、时代新材
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汽车轻量化材料
包括镁及镁合金、铝及铝合金(汽车型材)
上市公司:亚太科技(铝合金)、云海金属、 宝钛股份、普利特(
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稀土功能材料
稀土发光材料 稀土永磁材料 稀土储氢材料
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稀土发光材料
稀土三基色荧光粉
相关的上市公司主要有中钢吉炭 钢研高纳 久立特材 云海金属 贵研铂业
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有色金属合金材料
000762. SZ 西藏矿业 拥有锂储量全国第一,世界第三的扎布耶盐湖20年 开采权
000962. SZ 东方钽业 世界钽丝龙头,世界市场占有率60%,技术和综合 质量水平世界第一
002182. SZ 云海金属 镁合金行业龙头, 产品主要应用于新型节能环保汽 车
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2
信息收集材料
信息收集材料是指用于信息传感和探测的一 类对外界信息敏感的材料。
主要包括力敏材料、热敏材料、光敏材料、 磁敏材料、气敏材料、湿敏材料、压敏材料、 生物传感材料等
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3
ห้องสมุดไป่ตู้
信息存储材料
信息存储材料是指用来制作各种信息存储器 的一些能够记录和存储信息的材料。
主要包括磁记录材料和光存储材料。
002165. SZ 红宝丽 亚洲唯一拥有自主发明专利的万吨级异丙醇胺生产 规模的企业,年产能将扩充至4万吨,成为世界龙头
300072. SZ 三聚环保 唯一一家以能源净化材料为主业的A股上市公司 002019. SZ 鑫富药业 PBS降解塑料年产能3000吨,5年内将扩充年产

《航空航天材料》课件

《航空航天材料》课件
智能材料
智能材料可以根据外部条件自动调节其形状、光学性能等,为航天器设计提供更多可能。
生物仿生材料
生物仿生材料的研究可以为航空航天工程提供启示,使材料具备更好的自修复和自适应能力。
五、航空航天材料的应用
飞机材料应用
航空材料在飞机制造中扮演着 重要角色,如机身、发动机、 起落架等都需要优质材料。
火箭材料应用
复合材料
碳纤维、玻璃纤维和有机基复合材料等具有高 强度、耐腐蚀和轻质化的特点。
三、功能材料
陶瓷材料
碳硅和氧化铝等陶瓷材料在航空航天领域中具有良好的高温耐性和耐腐蚀性。
高温合金
高温合金能够在极端高温环境下保持稳定性,适用于航空发动机等高温部件。
四、新型材料
纳米材料
纳米材料具有特殊的力学、光学和电学性质,在航空航天领域具有广阔的应用前景。
火箭发动机、燃料储气罐等都 需要高温耐久、高压力材料的 支持,以保障航天器的运行。
航天器材料应用
卫星、航天飞行器等航天器的 结构材料和功能材料要求高强 度、轻质化以及耐辐射等特性。
六、材料检测与评估
1
检测方法
通过非破坏性和破坏性测试等方法对材料进行性能检测和质量评估。
2
材料评估
根据性能要求和应用环境,评估材料的适用性以及寿命预测。
《航空航天材料》PPT课 件
本课件将介绍航空航天材料以及其在航空航天领域的重要性和应用。让我们 一起探索这个引人入胜的领域吧!
一、引言
航空航天材料是指在航空航天工程中所使用的各种材料。它们根据性能和用途可以分为不同的分类。
Hale Waihona Puke 二、结构材料金属材料
钛合金、铝合金和镁合金是常用的金属材料, 具有优异的强度和轻量化特性。

航天科普(航空知识)ppt课件

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2
卫星为什么能绕着地球飞
卫星围绕地球飞行的动力正是重力 ,也就是地球 的引力,就象月球 围着地球转一个道理,它们都是地 球的卫星,不过“人造”卫星是人 造出来的而已。变轨是靠卫星上火 箭动力。燃料中已经含有液氧,所 以不需要空气,其实火箭发射,也 不是靠空气中的氧气燃烧,而是液 氧,否则它燃烧的动力远远不够!
;.
5
还有没有适合人类居住的星球?
2011年12月5日美国宇航局发布声明宣布, 该局通过开普勒太空望远镜项目证实了太阳 系外第一颗类似地球的、可适合居住的行星。
科学家们表示,这颗行星的表面温度约为 70华氏度(相当于21摄氏度),非常适宜生物 的居住。此外,这颗行星上还可能有液态水, 而液态水被科学家视为生命存在的关键指标。
该行星被命名为开普勒-22b (Kepler-22b),距离地球约600光年之遥,体积是地球的2.4倍
,这是目前被证实的从大小和运行轨道来说最接近地球形态的行星,它像地球围绕太阳运转一
样每290天环绕着一颗类似于太阳的恒星运转Fra bibliotek;.6
;.
7
The End Thank You !
;.
8
火箭是靠火箭发动机向前推进 的。火箭发动机点火以后,推 进剂(液体的或固体的燃烧剂 加氧化剂)在发动机的燃烧室 里燃烧,产生大量高压燃气; 高压燃气从发动机喷管高速喷 出,所产生的对燃烧室(也就 是对火箭)的反作用力,就使 火箭沿燃气喷射的反方向前进 火箭推进原理依据的是牛顿第 三律:作用力和反作用力大小 相等,方向相反。一个扎紧的 充满空气的气球一旦松开,空 气就从气球内往外喷,气球则 沿反方向飞出。
该行星被命名为开普勒22bkepler22b距离地球约600光年之遥体积是地球的24倍这是目前被证实的从大小和运行轨道来说最接近地球形态的行星它像地球围绕太阳运转一样每290天环绕着一颗类似于太阳的恒星运转最新航天科普航空知识最新航天科普航空知识最新航天科普航空知识

《航空知识》课件

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航空器维修管理
介绍关键的维修管理程序和实践,包括审查计 划、材料管理和人员培训。
维护保养
详细介绍航空器的维护保养指南,包括机身结 构、航空器系统和电子器件的维护保养。
飞行安全管理及其要点
飞行安全问题
介绍飞行安全管理的核心原则 和基础知识,包括飞行锅炉、 人为错误和技术问题。
风险评估和预防
介绍如何进行风险管理和预防 措施,包括风险评估、风险控 制和应急处理等。
航空法规
了解由政府和民间组织制定的航空法规 和标准,以保障空中交通的安全和可靠 性。
航线规划和飞行计划编制
航线规划
介绍航线规划的基本原则和方法,以及使用计算机 软件进行航线规划的技术。
飞行计划编制
了解飞行计划编制的过程和要求,包括航班计划、 气象预报和飞行监控等方面的内容。
航空器维修管理和维护保养
3 性能改进
讲解如何对航空系统的性能进行改进,需要考虑航空公司的成本和运营风险等因素。
大气和空气动力学基础
1 空气压力和温度
了解空气压力和温度对航空器性能和运行的影响,以及在不同高度的大气情况。
2 飞行力学和稳态平衡状态
讲解飞行力学的基本原理和应用,以及稳态平衡状态的稳定性和控制。
3 空气动力学参数
介绍各种空气动力学参数,包括气动力系数、阻力系数和升力系数等。
空中交通管制规范及其实践
航空动力学原理和气动力学基础
1
速度与能量
介绍空气动力学原理,尤其是速度和能量的概念行器的稳定性和控制系统,包括姿态控制、飞行控制等。
3
力学方程和参数
介绍航空动力学的各种方程和参数,例如升力系数、阻力系数等。
航空航天控制及其发展趋势
航空导航系统

航空材料概论 ppt课件

航空材料概论 ppt课件
181逐步理顺和建立我国航空用各类材料的牌号序列2正确处理并逐步解决多国材料并存重复互不兼容的复杂局面3加大对现有定型材料的改进改型研究力度192021添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本22添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本23添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本24添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本25添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本26添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本点击添加文本27
我国航空材料的发展思路
我国航空材料的发展思路
我国航空材料的发展思路
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材料性 能测试 与无损 检测技 术进步
航空材料的使用特点
种类、品种、规格多 高的比强度和高的比刚度 高温合金是航空材料及其重要的组成部分 质量要求高、抗疲劳性能 成本高,价格贵
我国航空材料的发展现状
我国航空材料存在的问题.
1 材料牌号多、乱且重复 2 没有相应的材料标准体系 3 材料性能数据“少、缺、散” 4 材料的实物质量低
航空材料的演变和 展望
飞行者一号1903年
航空材料的演变和 展望
ME 109 1935年
航空材料的演变和 展望
F-100F
航空材料的演变和 展望
F-14 1970年

航空铝合金材料的应用 ppt课件

航空铝合金材料的应用 ppt课件
(5)正在研发第五代-具有高淬透性 的高综合性能铝合金。应用:大型运载 工具等
随着航空航天工业的发展和其他材料技术的发展,铝材在性能、规格 方面面临历史上最严峻的挑战。铝合金的发展以结构的减重、高可靠 和长寿命为目标,主攻高强高韧耐蚀抗疲劳高综合性能、极端环境的 服役性能以及性能均匀、残余应力小的大规格高性能材料。这就需要 通过热处理工艺精确调控材料围观组织提高铝合金综合性能,满足航 空航天工业发展对材料的苛刻要求,其作用至观重要、不可或缺。
F-14E
15.0
36.0
25.0
4.0
20.0
F-15E
4.4
35.8
26.9
2.0
20.9
飓风
15.0
46.5
5.5
3.0
20.0
F-16A
4.7
78.3
2.2
4.2
10.6
F-18A
13.0
50.9
12.0
12.0
12.1
AV-8B
47.7
26.3
F-22
5.0
15.0
41.0
24.0
EF2000
飞机结构的重要受力零件、接头等
AMS4252 AMS4345
机翼上壁板、梁、机身桁条、机身框架、隔框、机翼上桁条、翼 肋和翼梁
AMS4344
飞机结构主要承力部件
某些军用飞机用材结构比例( %)
机型

铝合金
钛合金
复合材料 购买件
F-104
20.0
70.0
10.0
F-4E
17.0
54.0
6.0
3.0
20.0
1—桁条( 7075-T6,包铝的) ; 2—骨架 ( 7075-T6、7178 或包铝的 7178) ; 3—翼盒( 上表面7075-T76,包铝 的; 下表面7075-T6; 翼梁 帽7075-T76) ; 4—主骨架( 7075-T6 锻件, 包铝的7075-T6,7 075T6 挤压型材) ; 5—升降舵与主向舵( 包 铝的2024-T3) ; 6—垂直 安定面、蒙皮与桁条( 包铝的7075-T6 ) ; 7—中发动机支架 ( Ti6A14V,包铝的2024-T3,包铝的 2024-T81) ; 8—水平安定面 整体加强壁板( 7075-T76,挤压的) ; 9— 机身蒙皮( 包铝的2024T3,包铝的7075-T76) : 10—大梁( 4 个, 7075-T6 挤压型材)

《航空航天材料》PPT课件

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由于材料、设计及动力装置的不断改进,以及机型的加大, 波音飞机从波音707(1958)到747(1988),燃油效率提高 2.5倍。
客机从波音707到747,30年间
燃油效率提高2.5倍



率 每
2.5倍


加 仑
( ·/ )
初始服役年份
图6 历代民机座·哩的油耗
航宇材料
• 航空发动机是飞机的心脏,下表为历代发动机的主要参数
缺陷临界值mm钢d6ac10铝合金2014t65145钛6al4v25si3n4002005石英0003002mm超出一般探伤灵敏度之外由于缺陷的存在性能分散表9各种材料的缺陷临界值01110100100010000strength?mpa图18各种工程材料强度与韧性的关系0110101001000fracturetoughnesskicmpamm12guidelineforsafedesignyieldbeforefractureengineeringalloyengineeringceramicsengineeringpolymercompositesfracturebeforeyieldpolymerfoams1mm100mm102mm104mm金属陶瓷断裂几率?低韧性难加工成型性能分散价格高图19工程陶瓷相对金属的性能分散度陶瓷具有十分诱人的优点但由于脆性问题不易解决不能用于转动件但用于燃烧室尾喷口火焰稳定器甚至导向叶片纤维增强陶瓷都是可以考虑的因为纤维增强陶瓷的缺口敏感性大为改善
玻璃钢
芳纶
C/C复合材料
金属
射程(公里)
图2 导弹壳体材料与射程关系
此外,由于再入时温度过高,烧蚀材料发生电离,形成黑障 及尾流,要求防热材料高纯度,碱金属或碱土金属含量要求 很低。
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~980
第三代 Rene’ N6 (1994) CMSX-10
第四代 MC-N9
4.2 12.5 1.4 6 7.2 5.4 - 5.75 - 0.15 8.98 2 3 0.4 5 8 6 0.1 5.7 0.2 0.03 9.03 4 - 1 5 5 4 - 6 0.5 0.1 8.75
~1100 (Ru 4%)
图16 美国钛50年概况
美国2000年钛材应用情况 航空工业:65%(军用20%;民用45%) 核心工业(石化、核电等):20% 新兴工业(建筑、日用等):15%
钛成本高:
生产工序复杂、加工困难 TiCl4+镁还原→海绵钛→多次真空自耗熔炼
图8 复合结构的涡轮盘
图9 整体成型的涡轮盘
图10 高温合金凝固中的低偏析原理
飞机材料一直以铝为主,近年来钛合金及复合材料发展很快。
表2 民机机体主要材料的使用量
机种 年代

材料(%)

钛 复合材料
B747 1969
81
13
4
1
A300B 1973
76
13
4
5
B757 1982
78
12
6
3
B767 1981
航宇材料的特点
• 总要求
– 高质量 – 高可靠性 – 保障供应 – 价格因素
航空材料的特点
高性能(高比强度及比刚度,耐高温) 长寿命(抗疲劳,耐腐蚀与氧化、抗磨损、耐高温) 高可靠性(测试与质量保证的投入高)
可靠性 图1 材料测试投入与报废率的关系
投入或损失
航天材料的特点
除高比强度、高比刚度、高可靠、批量小、高成本以外。 还要求: 耐空间环境
涡轮盘在航空发动机中是另一类难度最大的材料,温度虽然不太高 (<850℃),但受力复杂,除承受涡轮叶片高强的离心力外,还有热应 力,涡轮盘的断裂将导致机毁人亡,而且由于其尺寸较大,在凝固过程 中容易发生合金元素的偏析,而导致脆性相的发生。解决的办法:
1. 粉末冶金法 真空感应炉熔炼-喷粉-粉末筛分-去夹杂物-除气装罐-热等静压
表5 几种典型涡轮盘成分
合金
IN718 Rene95 Udimet700 Rene88DT ЭП742
Cr Co Mo W 19
-- 3 -14
8 3.5 3.5 15
18.5 5 -16
13 4 4 14
10 5 --
Nb Ti
5.1 0.9 3.5 2.5 -- 3.4 0.7 3.7 2.6 2.6
由于材料、设计及动力装置的不断改进,以及机型的加大, 波音飞机从波音707(1958)到747(1988),燃油效率提高 2.5倍。
客机从波音707到747,30年间
燃油效率提高2.5倍



率 每
2.5倍


加 仑
( ·/ )
初始服役年份
图6 历代民机座·哩的油耗
航宇材料
• 航空发动机是飞机的心脏,下表为历代发动机的主要参数
燃 温升(℃) 烧 关键材料 室
800
1050-1150
850℃镍基高温合金 1100℃镍基高温合金+陶瓷涂层
1250-1350 1540℃陶瓷基复合材料
高 进气温度(℃)
1350-1500
压 绝热效率
0.86

冷却
复合冷却
轮 关键材料 定向凝固或单晶叶片
(1100℃)
1550-1750
0.89-0.90 高效冷却 粉末涡轮盘 单晶叶片+热障涂层 金属间化物(1200℃)
特点:第二、三代加Re(铼),第四代又加Ru(钌)4%
除镍基高温合金外,Ni-Al中间化物研究颇多,如NiAl和Ni3Al系高温 合 金。
NiAl在Ni-Al系中具有最高熔点(1640℃), Ni3Al(1395℃), 密度低(5.86), Ni3Al(7.5),特别是热导率是一般高温合金的4-8 倍,这对叶片温度分布均匀,防止局部过热大有好处,尤其对空心叶 片冷却效率的提高更为有利,所以国际上对此十分注意,但是这种材 料的弱点就是室温塑性和韧性很低,尽管在较高温度下具有超塑性。
聚丙烯腈 (PAN)
7
高模量
6
预氧化
(200-300℃)
5
石墨化 (2500
-2800℃)
4
碳化
(1000-1600℃)
3
碳纤维
2
图13 不同型号碳纤维的强度和模量
碳纤维的用途
体育器械:球拍、鱼竿等 工业:建筑、风扇叶片、电缆芯等 航空航天:飞机机体材料、卫星结构材料等
8
图14 复合材料在军民用飞机上的应用增长趋势
Al Fe C
0.5 18.5 0.08 3.5 -- 0.16 4.3 -- 0.07 2.1 -- 0.03 2.6 -- 0.06
3. 钛合金及中间化合物
钛合金特点:
资源丰富,次于铁、铝和镁居第四 比重小(4.51,高温合金>8.0) 耐腐蚀(特别耐海水腐蚀),不抗氧化(钛火) 弹性模量低(103GPa)(高温合金200GPa),消震性能 好、无磁、无毒,生物相容性好 熔点高(1675℃),但高温强度低(<650℃)
1.发展更耐高温的合金
2.采用先进制造工艺
铸造高温合金:多晶(1958)-柱晶(1962)-单晶(1970)
3.采用不同冷却技术
对流冷却(60年代初,美61年,中国66年) 冲击冷却 气膜冷却 层板冷却(冷却效果700-800℃) 发汗冷却(难点:碳化问题)
4.发展热障涂层
导热率最低的ZrO2涂层可提高250℃,用于海洋及工业气氛中的抗腐蚀涂 层采用Pt-Al,一般腐蚀采用Al或MCrAlY
~950

PWA1484

Rene’ N5

CMSX-4
(1989) DD6
5 10 2 6 9 3 7 7.5 1.5 5 7 3 6.5 9 0.6 6 6.5 3 4.3 9 2 8 7.5 2
- 5.6 - 0.1 8.95 - 6.2 - 0.15 8.63 - 5.6 1 0.1 8.70 0.5 5.6 - 0.1 8.83
及所用材料
表1 国外军用发动机典型部件
现役机种(3代)
现役机种(4代)
预研机种(5代)
整 推重比 机 代表型号
7-9 F100,RB199
9-11 F119
15-20
压 增压比
气 出口温度(℃) 机 关键材料
20-30 590 钛合金、高温合金
35-40 695 TiAl, Ti合金高温合金
65-75 765 Ti合金、TiAl金属基复合材料
80
14
2
3
A320 1987 76.5 13.5 4.5
5.5
B777 1994
70
11
7
11
A340 1991
75
8
6
8
A380 2005


10
22
B787 2007


15
50
A350 2010


9
37
几种典型材料
1. 复合材料
复合除有较高的比强度、比刚度、抗疲劳及消震性能以外,还有 整体制造和智能化的优点。所谓智能化就是通过功能元件、光纤 传导,达到自诊断,自恢复及自愈合的目的,这是其它类型材料 难以完成的。
1800-2100
0.92 气膜冷却 多孔层板 金属间化物复合材料C/C复合材料
推重比的不断提高要求材料的轻量化,高压涡轮温度的攀升 是材料中的最大难点。除了采用耐高温材料以外,需要有效 冷却。图7为美国宇航局对今后航空发动机材料的预测。
Ti基复合材料

Ni基合金
高分子基复合材料 Al、Mg基复合材料

价 汽车材料……………………….1
格 为
民航材料……………… …100

军机材料……………… 150

空间材料………..1,500
图3 飞行器每减重1公斤减重 所取得的经济效益
以效能为重点
图4 不同材料使用性能与价格关系 (价格 VS 效能)
对卫星及航天飞机来说,需要最好的材料,而很少考虑材料的
Ni3Al(γ’)是镍基高温合金的主要强化相,在IN-100合金中已 占 70%,但以此为基的合金却因脆性问题而未成功。1979年日本人发 现 加硼能提高塑性。北京航材院韩雅芳研制的IC6(Ni-14Mo-Al-8) 成分 简单,初熔温度高(1315℃,比镍基合金高50-70℃),铸成定 向 凝固的导向叶片已用于发动机,这是国际上第一个达到实用状态的 镍基中间化合物。
2. 高温合金
在现代航空发动机中,高温合金占50%
图15 世界高温合金的发展趋势和我国主要合金的研制
表4 单晶叶片(镍基高温合金)典型成分
合金牌号
Cr Cr Mo W Ta Re Nb Al Ti Hf 比重 工作温度 (℃)

PWA1480

Rene’ N4

CMSX-2
(1984) DD3
10 5 - 4 12 - - 5.0 1.5 - 8.70 9 8 2 6 4 - 0.5 3.7 4.2 - 8.56 8 5 0.6 8 6 - - 5.6 1.0 - 8.56 9.5 5 4 5.5 - - - 5.8 2.0 - 8.20
价格,因为选用好材料每减重1克其收益就很显著,反之汽车每 减重1公斤,所得收益很少,而材料在汽车产值中占53%,材料 的价格就影响很大。
材料决定飞机及其发动机的性能,因而有“一代材料,一代飞 机”,“一代材料一代发动机”的说法。
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