新一代窄体客机材料中,铝锂合金为什么比复合材料更适合?

2022-08-30 09:46
中国香港

原创 Fly Knight 航空之家

下一代窄体客机材料中,铝锂合金很可能超越复合材料,成为窄体客机的首选。铝锂合金比传统铝材更轻,在复合材料和新型轻质铝合金之间,铝锂合金似乎优势更大。

毫无疑问,碳纤维复合材料在商用飞机上取得了巨大进步,主要是因为他们重量轻、强度高。波音787是第一架使用复合材料制造飞机机身和关键结构部件的宽体客机。空客A350XWB同样不甘落后。

但是新型金属材料的崛起,让铝锂合金也开始崭露头角。例如力拓 (Rio Tinto) 的子公司Alcan的Airware™。这些新合金比传统的铝结构轻得多,耐腐蚀性显着提高,成本低于复合材料。

为什么铝锂合金在窄体客机的应用要超过复合材料?

操作差异:

窄体客机相比宽体客机而言,其主要执飞短途航线,每天需要频繁起降。这需要更坚固的飞机机身来承受每天多次起飞和着陆的压力,以及客舱循环的增压。

损伤容限

飞机机身更容易受到地面损坏,通常是行李装载车和推车在日常的运营过程中无意撞到机身造成的。碳纤维复合材料虽然强度很高,但很容易因撞击对机身内部而不是外部造成损坏。因此需要进行无损检测,例如使用X光设备,才能确定是否发生损坏,以及损坏是否严重要需要进行修复,才能确保机身结构的完整性。

而对于铝锂金属而言,它能通过简单的检查来确定损坏情况。就像传统的铝材一样。可以通过传统的方式进行修补。

制造工艺

复合材料相比传统的铝材而言,它需要在烤箱或高压釜中进行固化,而且采取截然不同的工艺将部件安装到飞机上。铝锂合金则不存在这样的问题。

成本和耐用性

这两种材料的成本和耐用性也存在差异。复合材料的成本高于铝,但耐腐蚀性要更强。虽然铝锂合金比传统铝材更耐腐蚀,但在某些操作环境中,仍会被腐蚀。相比之下,如果水分进入表面的缺陷,复合材料也会分层。从耐久性的角度来看,复合材料的耐用性仍需要观察。

环境问题

铝锂合金是一种完成可以回收的材料,在飞机寿命结束时还能回收到新飞机中。碳纤维复合材料则包括碳纤维、用于防雷击的金属网,包裹在树脂中。高强度碳纤维和金属网很难从材料中提取出来。

安全性

铝锂材料和复合材料在碰撞中会发生很大变化。铝的刚性低于碳纤维复合材料,而且在碰撞过程中会吸收冲击力。相比之下,碳纤维在发生猛烈碰撞后往往会发生破碎,尤其是高强度碳纤维在撞击时和树脂分离。

在极端的碰撞发生时,碳纤维复合材料能否为乘客提供和铝合金同等水平的保护,尤其是在发生火灾时,需要考虑材料的毒性和火灾通过缝隙进入客舱的概率问题。

原标题:《新一代窄体客机材料中,铝锂合金为什么比复合材料更适合?》

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