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高比重鎢合金在飛機上的應用

發布時間:2020-06-16人氣:34

鎢在飛機中的一個重要應用--高比重合金                     

原標題:鎢在飛機中的一個重要應用--高比重合金

飛機如何能確保在天空中安全飛行?其實除了發動機、機身、機翼、升降舵之外,還有一種隱藏于結構內的看似不起眼的配件非常重要,我們稱它為“平衡配重器”。有些人認為,航空材料都是越輕越好,其實這是一種以偏概全的看法。在幾千米的高空高速飛行,飛機所面對的風阻和氣壓都是難以想象的,單薄虛弱的身材只能讓飛機在風中飄搖,根本沒法平衡,更談不上駕駛和控制。所以不管是客機、戰斗機或直升飛機,都需要在機翼、發動機軸、機身、機尾、主軸(直升機)等主要部位增加平衡配重器以實現飛機的平衡和穩定。

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當飛行員駕駛飛機時,船上的重量和重力會影響飛機的安全性,操控性和性能。始終保持穩定的重心以實現最佳控制和符合飛行安全標準至關重要。在考慮到必要的機載設備,燃料和乘客之后,就必須增加或分配更多的重量以使飛機處于允許的重量范圍內。為了實現這個過程,就需要暫時或永久性的安裝平衡配重器。航天配重可以增加控制機制的靈敏度和保持飛機運行控制在可接受的范圍內,增加重量,保持在高速飛轉時良好的穩定性和平衡性。

所以,飛機載重平衡是保障飛行安全的關鍵環節,選擇和優化飛機的配重平衡裝置,可以充分利用飛機的有效載荷,節省燃油,提高航空運輸效率。而高比重鎢合金體積較小,密度大,安裝和連接方便,是制造飛機配重平衡塊的優質材料。通??捎糜谒蓄愋偷娘w機,包括商業和軍事用途的飛機。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中,緊湊而密集的壓載類型備受青睞。鎢合金具有高密度和小體積,這擴大了在飛機內分布的可能性,特別是在空間有限的平面的尾部或鼻部區域。

此外,鎢合金高不僅具有密度大的優勢、還具有強度和硬度高、導熱可焊性好、抗氧化性能好、熱膨脹系數小等優點,也能被用于飛行試驗期間的飛機載荷模擬,以便確定壓載物位于不同有效載荷條件下的精確位置??傊?,鎢合金是當前最有效平衡飛機整體重量的材料。以鎢制的平衡配重部件更容易符合AS9100標準(AS9100是航空航天工業國際公認的質量標準)。

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,這類工藝一般都需要經過燒結程度。雖然現在也有3D打印技術可以實現鎢合金的制造。但鎢是一種熔點很高的難熔金屬,所以高比重合金制造仍普遍采用傳統方法生產。例如氫氣還原燒結法,這種較傳統的燒結高比重合金方法是將壓坯裝在石墨舟或鉬舟中,在氫氣保護下燒結。此外還有真空燒結-等靜壓聯合工藝、燒結-熱等靜壓工藝等。

鎢基高比重合金在飛機上通常分為臨時性和永久性的。臨時性的一般用螺栓固定在飛機的結構上,可根據需要添加和去除,標有其用途和總重量,臨時壓載物一旦移除,必須再次檢查飛機的重量和平衡。永久性的平衡件必須加以固定并貼上相應標簽,以免意外從飛機上拆下,如果真有人進行這樣的神操作,那么那一架飛機將可能在航行中因沒有平衡而產生難以意料的后果。


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