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第8章 钛金制造

虽然随着“翔凤”的试飞成功和量产上市,标志着中国的航空工业迈上了一个新的台阶。但不可否认的是,中国航空工业总体上和欧美航空发达国家相比还有很大的差距。而且决定飞机订单数,价格等因素的还要牵扯到太多政治层面的东西,也就是国与国之间的竞争!比如说某款飞机的订单数越多,那么成本就越低,利润就越高。而决定这些因素的是国与国之间的利益关系,包括政治,经济,军事,地缘,宗教,历史等等。就像波音和空客之争:本来是两家航空制造企业之间对中远程距离客机市场的争夺,最后演变为美国和欧盟两个当今最大的经济实体,也是以前的亲密盟友之间拔刀相向,你死我活的贸易战!从2007年美国和欧盟在世贸组织(WTO)对簿公堂开始至今,已经花费了天文数字般的诉讼费用和成吨的口水。在激烈的交锋之中双方都不让步,双方也都在让步。就这样双方都牺牲掉自己认为可以牺牲的利益,也得到了对方愿意牺牲掉的利益。至于始作佣者波音和空客,虽然仍然不会放过任何把对方往死里掐的机会,但两家公司都知道要彻底打败对方是不可能完成的任务,因此逐渐达成共识:那就让市场去选择吧!如果谁的飞机出故障了,谁的飞机摔死人了,另一家就偷着乐吧!

“在这两个超级巨无霸嘴里抢肉吃,会有什么好下场吗?”王天福揉了揉发胀的额头,自言自语道。

在2008年,鉴于ARJ-21系列飞机的成功,中国政府加大了对大型客机的研究生产的力度,在政策,资金,技术,资源分配等方面给予了大量扶持!同一年,总承担ARJ-21飞机研制和总装生产任务的中国商用飞机有限公司(中国商飞公司)正式启动代号为(C-919)的大型客机项目论证工作。邀请了国内外47家单位468位专家组成了联合工作队,成了了由20位中科院院士,专家组成的专家咨询组,形成了初步总体技术方案,完成了技术经济可行性研究报告。经中国政府有关部门审议通过后,在2009年初,研制任务的先期准备工作全面铺开了!

此款飞机的型号之所以会定名为C-919,是因为C是“中国CHINA的打头字母,第一个9的寓意是天长地久的意思,19代表的是这款中国首型大型客机的载客量为190座。“C-919”之后未来的型号可能是“C-929”,,代表着这款飞机的最大载客量为290座。设计未来C-919飞机全长为38.90米,翼展35.80米,全机高度为11.95米。预计将在2014年年底到2015年上半年期间样机下线,2015年实现首飞,2016年交付使用。C-919飞机分为基本型和混合型两种布局,基本型全经济布局为168座,混合型布局为168座。标准航程型设计航程为4075公里,增大航程型设计航程为5555公里。可满足航空公司的各种运营需求。未来将形成加长型,缩短型,货运型,特种型,公务型系列机型。目前已手握325架的启动订单。但是与欧美可载500人以上的干线大飞机相比,我国的大飞机差距还是相当大的。

按照“后羿”计划的航天航空飞机部分的说明,中国的未来大飞机应该是一种配备全电发动机可作超音速巡航的大型飞机。所谓全电发动机,就是全靠电力作为动力的发动机,其和传统的燃油发动机相比,因为不需要庞大复杂的降温系统,从而大大缩小了总体的体积和重量。特别是发动机的扇叶!燃油发动机的扇叶要长时间在1000多度的高温环境下工作,其单晶成分和制造工艺,以美国为例,那都是严格保密的,包括对盟友在内!而众所周知我国的发动机一直是航空航天发展的瓶颈!而全电发动机的好处是,不需要耐高温的扇叶后,凭我国科研机构和生产企业目前现有的水平就完全能够达到要求了!再加上我国科研人员正在快马加鞭研制的利用如人类头发丝粗细的钛金属丝和碳纳米管制成的织物覆盖飞机轮胎表面,使飞机轮胎的使用寿命大幅度延长等等大量的新技术,新工艺,新材料的应用,使中国未来的航空航天两用大飞机成为环保,经济的民用航空和太空开发的主力!

王天福接下来看到的部分是:工业用钛海绵生产,加工,提炼厂。说起钛合金我们不能不先提到一种著名的飞机——美国的SR-71黑鸟超音速侦察机,由美国洛克希德公司于1963年2月开始研制,1964年12月开始试飞,1966年1月交付美国空军使用,1990年全部退役,飞行高度为30000米,最大速度达到了3.5倍音速(3.5马赫)。据美军解密的该型机的空军使用记录我们可以知道“黑鸟”在执行任务时是在大约25000米的高空以3倍音速(3.0马赫)的速度飞行的,也就是说整个执行任务的过程中都是以这个速度飞行的,如果普通飞机以这个速度长时间飞行的话,早就融化在大气中了!因为飞机飞行达到一定速度时,机体与空气摩擦产生大量热量,从而对飞机造成威胁。然而SR—71黑鸟飞机采用重量轻,强度高,耐高温的钛合金制造,占整个机体的重量的93%。与其说黑鸟是高速高空侦查机,不如说是人类历史上最超级豪华的高空侦查机了,因为钛合金太贵了!

钛原素在地球表面以下十公里的地层中,钛含量达千分之六,比铜多61倍,在地壳中的含量排第十位,储量十分丰富,任何人随便在地上抓一把泥土,里面都含有微量的钛。在世界各地储量超过一千万吨的钛矿比比皆是。但是从矿石中把钛提炼出来,成为工业上可以应用的钛,却是一项耗时、耗力、耗能源的苦力活。

最先是从矿砂沉和物中提炼钛矿石,宠大机器开采世界各地含钛的矿砂,将砂和水搅拌后把混合物吸入螺旋机或湿磨机,就和淘金类似,让较重的黑色钛矿石微粒沉到底部以利萃取,接着在干磨机进一步精炼矿石,利用静电分离器从微量金属中提炼钛铁矿石,但是含金红石的钛矿石或称钛铁矿,纯度最高仅达60%,通常都要低很多,要做成适合航太用的金属,要采用一种复杂又昂贵的精炼法,称为克罗尔发。制法是先将钛矿石变成气体,将矿石加热到摄氏1000度高温,添加**以形成四氯化钛,这就叫回授。四氯化钛冷却后凝结成液体,将钛和**分开来,这个过程耗资甚巨,因为为了分离钛和氯,得引进另一种贵金属,就是镁。将镁和四氯化钛的混合物以摄低8百到9百度的高温加热四天,让它和氯产生作用然后分离出钛来,这个步骤一旦完成就把装满钛的热容器吊到另一个炉中,热容器中会形成真空状态,而氯化镁就会吸出来,剩下来的就是纯钛,但是表面充满坑洞,因此被称为钛海绵。现在要将钛海绵变成可用的金属铸锭,首先要将海绵打成小碎片,此举需要强大的碾压力,将碾碎的颗粒沿着输送带送去测试品质,确保毫无瑕疵,他们选取一批颗粒送进实验室,以化学测试及电脑分析仔细检验,一旦实验室人员对颗粒品质感到满意,就可以被制成固体铸锭了。

首先要一次将150公斤重的颗粒倒入被称为压制器的管内,接着柱塞将管子下压,加以6万5千吨的压力,将颗粒挤压成半固形的压缩块,接着把这些压缩块熔接成圆开,在真空管里熔化后制成铸锭,现在只需要把这些金属块变成可用的金属形态,方法是先将金属软化以便重新塑形,金属块在炉内加热至摄氏1168度的高浊,钛在此温度下具有可塑性,利用机器夹钳将这些发烫的金属从炉内取出,然后送入庞大无比的机械压制机,这部宠然大物使用数千吨重力缓慢精细地压缩金属捍,在数小时的集中压缩后钛薄板的成品逐渐成形,最后经过进一步的加热切割及抛光,钛薄板制成了,用于制造包括喷射发动机、起落架及飞机结构等。

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