钛合金材料及其新技术在C919飞机上的应用

中国商飞上海飞机设计研究院ShanghaiAircraftDesignandResearchInstituteCOAMC钛合金材料及其新技术在C919飞机上的应用ApplicationofTitaniumAlloyandrelatednewtechnologyonC919Aircraft主要内容1中国商飞简介2C919飞机概述及其机体结构选材原则、特点3C919飞机钛合金材料应用方案3.1低强高塑性纯钛3.2中强中韧钛合金3.3中强高韧钛合金3.4高强高韧钛合金3.5其他钛合金4钛合金近净成型技术及其在C919飞机上的应用前景分析5主要工作内容6结语MainContent1IntroductionofCOMAC2MaterialselectionprincipleandfeaturesforC919Aircraft3ApplicationsolutionsofTitaniumAlloyforC919Aircraft3.1Lowstrength/highductilitytitanium3.2Moderatestrength/toughnessTitaniumAlloy3.3Moderatestrength/hightoughnessTitaniumAlloy3.4Highstrength/toughnessTitaniumAlloy3.5OtherTitaniumAlloy4NearnetshapetechnologyofTitaniumAlloyandanalysisofitsapplicationprospectonC919Aircraft5Majorworktasks6Peroration中国商用飞机有限责任公司成立（2008-5-11）EstablishmentofCommercialAircraftCorporationofChina,LtdChineseVicePremierZhangDejiang(L)andShanghaiPartyChiefYuZhengsheng(R)unveiltheplaque张德江副总理和俞正声书记为公司成立揭牌。新成立的中国商飞公司承担着中国民用飞机研发的历史使命1中国商飞简介宝钢Baosteel中铝Chinalco中化SinoChem上海国盛ShanghaiGuosheng国资委SASAC中航工业AVIC注册资金190亿人民币，总部上海Capitalizedat19billionRMBheadquarteredinShanghai.中国商飞公司投资方/ShareholdersofCOMACSASAC国务院国有资产监督管理委员会上海国盛（集团）有限公司ShanghaiGuoShengInvestmentGroup中国航空工业集团公司COMAC中国商用飞机有限责任公司CHINALCO中国铝业公司宝钢集团有限公司中国中化集团公司SINOCHEMBAOSTEELAVIC1中国商飞简介组织结构OrganizationChartBoardofShareholders股东会BoardofDirectors董事会President总经理VicePresidents副总经理(6)CFO总会计师Development&Planning发展规划部AirworthinessManagement适航管理部GeneralOffice办公厅Marketing&Sales市场营销部HR人力资源部Finance财务部Corp.Audit审计部ProgramManagement项目管理部LegalAffairs法律部Corp.Culture企业文化部Quality&Tech质量技术部Supervision监察部InternationalCooperation&SupplierManagement国际合作与供应商管理部上海飞机设计研究院SADRI上海飞机制造有限公司SAMC客户服务中心CS北京民用飞机技术研究中心BeijingTech.ResearchCenter1中国商飞简介目标：打造国际一流民用飞机公司，发展两种系列飞机Target:World-classCommercialAircraftCorporationTwoSeriesofProduct:Trunkliner&RegionalJet研发中心（SADRI）EngineeringCenter总装制造中心F/A&Mfg.客户服务中心CS1中国商飞简介满足申请之日有效的中国民用航空局（CAAC）相关适航要求，同时满足美国联邦航空局（FAA）、欧洲航空安全局（EASA）适航要求以确保安全性；通过采用先进的结构形式、先进材料体系和制造工艺，减轻飞机结构重量，每座结构空重应较目前运营中的同级别飞机低1%-2%，经济服务寿命不低于90000飞行小时/60000飞行循环/30日历年；结构设计采用先进的隔声/吸声材料及结构形式降低舱内噪声，客舱内噪声值在巡航状态下平均不高于75dBA；结构设计应满足强度与刚度要求、耐久性与损伤容限、可靠性、维修性、工艺性和低成本等要求，机体结构具有良好的抗腐蚀品质。确保安全性提高经济性改善舒适性注重环保性2C919飞机概述及其机体结构选材原则、特点C919飞机概述主要技术指标(Specifications)9特征重量Weights(inkilogram)C919StandardRangeC919ExtendedRange最大起飞重量MaximumTake-offWeight(MTOW)7250077300最大着陆重量MaximumLandingWeight(MLW)6660066600最大燃油重量MaximumFuelWeight(MFW)1956019560最大商载MaximumPassengerPayload(MPL)2050020500标准商载StandardPassengerPayload(SPP)1592015920使用空机重量OperationalEmptyWeight(OEW)4210042100中国商用飞机有限责任公司专有信息ProprietaryInformationofCOMAC2C919飞机概述及其机体结构选材原则、特点C919飞机概述总体布局(GeneralConfiguration)10翼吊涡扇发动机Wing-mountedturbofanengines常规型尾翼Conventionalempennage前三点可收放起落架Retractabletricyclegear超临界后掠下单翼Super-criticallowsweptwing中国商用飞机有限责任公司专有信息ProprietaryInformationofCOMAC2C919飞机概述及其机体结构选材原则、特点C919飞机概述三面图(3-ViewDiagram)11MAC2454360776.00°6.00°385801823063505677239549091725825843339518445612714.88°17167R1776R1980图中起落架为自由（全伸长）状态，正常停机时暂定主起压缩量为335mm备注1256434408自由状态高度(mm)带小翼不带小翼不带小翼带小翼125643607712.915机身截面面积(m2)6°机翼上反角(°)13210前主轮距(mm)8365起落架主轮距(mm)351/4弦线后掠角(o)0.35尖削比1.6展弦比5989展长(mm)22.42垂直尾翼参考面积(m2)281/4弦线后掠角(o)0.33尖削比5展弦比12424展长(mm)30.87水平尾翼参考面积(m2)251/4弦线后掠角(o)0.246尖削比9.396展弦比34408展长(mm)126机翼机身4166高度(mm)3960宽度(mm)38580长度(mm)12229停机状态36077宽度(mm)38580长度(mm)参考面积(m2)全机45.6°3845132108365MAC=403325%C前梁轴线21%C后梁轴线55%C方向舵铰链轴线70%C地板线最大宽度线对称中心线37%MAC25%MAC34408?240025%MAC15%MAC对称中心线前梁轴线后梁轴线MAC2454360776.00°6.00°385801823063505677239549091725825843339518445612714.88°17167R1776R1980图中起落架为自由（全伸长）状态，正常停机时暂定主起压缩量为335mm备注1256434408自由状态高度(mm)带小翼不带小翼不带小翼带小翼125643607712.915机身截面面积(m2)6°机翼上反角(°)13210前主轮距(mm)8365起落架主轮距(mm)351/4弦线后掠角(o)0.35尖削比1.6展弦比5989展长(mm)22.42垂直尾翼参考面积(m2)281/4弦线后掠角(o)0.33尖削比5展弦比12424展长(mm)30.87水平尾翼参考面积(m2)251/4弦线后掠角(o)0.246尖削比9.396展弦比34408展长(mm)126机翼机身4166高度(mm)3960宽度(mm)38580长度(mm)12229停机状态36077宽度(mm)38580长度(mm)参考面积(m2)全机45.6°3845132108365MAC=403325%C前梁轴线21%C后梁轴线55%C方向舵铰链轴线70%C地板线最大宽度线对称中心线37%MAC25%MAC34408?240025%MAC15%MAC对称中心线前梁轴线后梁轴线36.0838.5812.23中国商用飞机有限责任公司专有信息ProprietaryInformationofCOMAC2C919飞机概述及其机体结构选材原则、特点C919飞机概述2.1满足飞机不同部位的设计准则要求，主干材料体系基于当前先进客机使用的主流产品，兼顾成熟性和先进性；2.2疲劳、损伤容限、耐蚀性、可接受的成本（涵盖制造和使用维护阶段）以及实现结构整体化和轻量化的潜力，是材料选用的重要指标；2.3注重形成核心供应商队伍，有利于提高管理效率、保证供货周期、降低采购成本。2C919飞机概述及其机体结构选材原则、特点机体选材原则先进铝合金与铝锂合金的应用实现铝锂合金在地板梁、机身蒙皮、长桁上的应用，使用量约占结构重量的15％，预期实现减重5－10％；实现高淬透型7085铝合金在主起落架支撑梁、机身加强框和机翼后梁内段上的应用；先进复合材料的扩大应用新部件：尾翼（平尾、垂尾、升降舵）、中央翼、机翼活动面、后压力框、尾锥、后机身，用量将达到14％以上；大量使用T800级碳纤维复合材料，用量占10％以上。2C919飞机概述及其机体结构选材原则、特点机体选材特点2C919飞机概述及其机体结构选材原则、特点机体选材特点复合材料用量增加（C919飞机中央翼、后机身以及机翼活动面等）约占机体结构重量15%钛合金用量大增与复合材料相容性好重要连接接头（复材零件之间、复材零件与其他零件的连接）钛金属的特点C919飞机选用钛合金的主要特点FeaturesofTitaniumAlloyforC919aircraft3C919飞机钛合金材料应用方案关键承力件主要使用钛合金CriticalbearingpartsaremainlymadeofTitaniumAlloy钛合金用量达到10%，超过同级别B737/A320的水平（见表1）UsageamountofTitaniumAlloyreaches10%,whichisfarbeyondthelevelofB737&A320（SeeTable1）广泛使用新型钛合金及新型热处理工艺NewTitaniumAlloyandheattreatmentprocessarewidelyused表1钛合金在民机型号上用量一览型号研制年代钛合金占结构重量的百分比B73720世纪60’4%A32020世纪70’4.5%B77720世纪90’7%A38021世纪初10%B78721世