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高比重钨合金在飞机上的应用

发布时间:2020-06-16人气:3

钨在飞机中的一个重要应用--高比重合金                     

原标题:钨在飞机中的一个重要应用--高比重合金

飞机如何能确保在天空中安全飞行?其实除了发动机、机身、机翼、升降舵之外,还有一种隐藏于结构内的看似不起眼的配件非常重要,我们称它为“平衡配重器”。有些人认为,航空材料都是越轻越好,其实这是一种以偏概全的看法。在几千米的高空高速飞行,飞机所面对的风阻和气压都是难以想象的,单薄虚弱的身材只能让飞机在风中飘摇,根本没法平衡,更谈不上驾驶和控制。所以不管是客机、战斗机或直升飞机,都需要在机翼、发动机轴、机身、机尾、主轴(直升机)等主要部位增加平衡配重器以实现飞机的平衡和稳定。

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当飞行员驾驶飞机时,船上的重量和重力会影响飞机的安全性,操控性和性能。始终保持稳定的重心以实现最佳控制和符合飞行安全标准至关重要。在考虑到必要的机载设备,燃料和乘客之后,就必须增加或分配更多的重量以使飞机处于允许的重量范围内。为了实现这个过程,就需要暂时或永久性的安装平衡配重器。航天配重可以增加控制机制的灵敏度和保持飞机运行控制在可接受的范围内,增加重量,保持在高速飞转时良好的稳定性和平衡性。

所以,飞机载重平衡是保障飞行安全的关键环节,选择和优化飞机的配重平衡装置,可以充分利用飞机的有效载荷,节省燃油,提高航空运输效率。而高比重钨合金体积较小,密度大,安装和连接方便,是制造飞机配重平衡块的优质材料。通常可用于所有类型的飞机,包括商业和军事用途的飞机。那么为什么是钨合金用于航空平衡配重呢?

虽然早期的飞机配重件通常由含毒性的铅材料制成,但由于钨合金在较低的体积密度较高,所以近年来钨更受欢迎。这种难熔金属有18.75g/m3的密度,比铅重约50-60%,所得到的部件只有相同重量的相应铅部件尺寸的约60%。这意味着压载部件的体积可以减小40%。由于航空器只有有限的空间,因此在航空航天工业中,紧凑而密集的压载类型备受青睐。钨合金具有高密度和小体积,这扩大了在飞机内分布的可能性,特别是在空间有限的平面的尾部或鼻部区域。

此外,钨合金高不仅具有密度大的优势、还具有强度和硬度高、导热可焊性好、抗氧化性能好、热膨胀系数小等优点,也能被用于飞行试验期间的飞机载荷模拟,以便确定压载物位于不同有效载荷条件下的精确位置。总之,钨合金是当前最有效平衡飞机整体重量的材料。以钨制的平衡配重部件更容易符合AS9100标准(AS9100是航空航天工业国际公认的质量标准)。

钨制的高比重合金按合金组成特性及用途分为W-Ni-Fe、W-Ni-Cu、W-WC-Cu、W- Ag等,其密度在16 .5-19.0g/cm3之间,由于需要混入易变价的铜、镍金金属,所以制造高比重合金一般采用粉末冶金法,这类工艺一般都需要经过烧结程度。虽然现在也有3D打印技术可以实现钨合金的制造。但钨是一种熔点很高的难熔金属,所以高比重合金制造仍普遍采用传统方法生产。例如氢气还原烧结法,这种较传统的烧结高比重合金方法是将压坯装在石墨舟或钼舟中,在氢气保护下烧结。此外还有真空烧结-等静压联合工艺、烧结-热等静压工艺等。

钨基高比重合金在飞机上通常分为临时性和永久性的。临时性的一般用螺栓固定在飞机的结构上,可根据需要添加和去除,标有其用途和总重量,临时压载物一旦移除,必须再次检查飞机的重量和平衡。永久性的平衡件必须加以固定并贴上相应标签,以免意外从飞机上拆下,如果真有人进行这样的神操作,那么那一架飞机将可能在航行中因没有平衡而产生难以意料的后果。


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