5月14日,中國商飛公司編號B-001J的C919大飛機在上海浦東機場成功起降,標志著首架即將交付首家用戶的C919大飛機首次飛行試驗圓滿完成。
C919大型客機是由中國商飛公司按照國際民航規(guī)章自行研制、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的大型噴氣式民用飛機。
C919的全稱是“COMAC919”。
“COMAC”是中國商用飛機有限責任公司英文名稱的簡寫,其中第一個“C”是COMAC的第一個字母,也是中國的英文名稱China的第一個字母。
C919,第一個“9”寓意天長地久、經(jīng)久不衰,“19”代表的是最大載客量是190座。
C919飛機總設(shè)計師吳光輝曾稱:緊固件是“數(shù)以萬計、類以群分、連結(jié)構(gòu)、接系統(tǒng)、小物大為”,足以說明緊固件在航空飛機制造環(huán)節(jié)的重要作用。
那么,C919大飛機究竟采用了哪些航空緊固件?
我國C919大飛機用緊固件的需求前景如何?
國產(chǎn)航空緊固件能支撐起國產(chǎn)大飛機嗎?
C919大飛機究竟采用了哪些航空緊固件?
C919飛機中使用了大約800余種不同類型和規(guī)格的緊固件,總數(shù)量可達100余萬件,包括螺栓、螺母、螺釘、鉚釘、高鎖螺栓、托板螺母、盲鉚釘、盲螺栓、銷類、鎖類等。
這些緊固件按安裝后是否可以拆卸可以劃分為可拆卸型和永久型;
按材料種類可以分為鈦合金緊固件、不銹鋼緊固件、合金鋼緊固件等;
按受力類型,可分為抗拉型和抗剪型;
按孔徑尺寸可分為標準級、加大一級、加大二級等。
可拆卸型緊固件常見的有螺栓、螺母等,可以拆卸并重新安裝,如圖1、圖2所示。
圖1 普通型螺栓
圖2 普通型螺母
永久型緊固件包括高鎖螺栓、高鎖螺母、盲鉚釘、盲螺栓、托板螺母等,必須在破壞系統(tǒng)元素后才能拆除,不能重復使用。
高鎖螺栓(如圖3)主要用于干涉配合孔,是使用最為廣泛的高強度永久性緊固件,與高鎖螺母(如圖4)配合使用,在規(guī)定扭矩下螺母會剪斷脫離,通過固定安裝力矩保持夾緊力,連接的疲勞性能較好。
圖3 高鎖螺栓
圖4 高鎖螺母
盲緊固件主要用在被連接件因一側(cè)空間不足而無法安裝常規(guī)緊同件的區(qū)域,盲緊固件分為盲鉚釘和盲螺栓兩類。
盲鉚釘(如圖5、圖6)的安裝成本低,但抗拉能力差,對夾層長度的要求嚴格。盲螺栓(如圖7)成本最高,但可用于高強度載荷區(qū)域。托板螺母(如圖8)用于受到限制的區(qū)域,在連接部位內(nèi)部需要提供永久性內(nèi)螺紋的部位。
圖5 抽芯鉚釘
圖6 空心鉚釘
圖7 盲螺栓
圖8 托板螺母
另外還有一些特殊用途的緊固件:
1、用于將隔熱毯固定在飛機的縱梁、框架或結(jié)構(gòu)上的隔熱毯緊固件(如圖9);
圖9 毯類緊固件
2、專為手動或使用簡單的手動工具快速操作而設(shè)計的鎖類緊固件(如圖10);
圖10 鎖類緊固件
3、為飛機提供雷擊保護,過盈配合,而不會對復合材料結(jié)構(gòu)造成損壞的新型高鎖螺栓(如圖11);
圖11 防雷電螺栓
4、為增加組件和結(jié)構(gòu)的疲勞壽命,設(shè)計的拉入式螺栓(如圖12),可以保證過盈裝配過程安全、安靜;
圖12 鈦合金拉入式螺栓
5、以及為了與新型高鎖螺栓搭配使用,設(shè)計的新型減重鈦合金螺母(如圖13)等。
圖13 鈦合金螺母
我國C919大飛機用緊固件的需求前景如何?
C919在全球訂單數(shù)已達1000余架,成功進入市場后,總銷量還將持續(xù)提升。業(yè)內(nèi)人士認為,C919大型客機項目對于我國大飛機制造乃至高端制造業(yè)都會帶來非常深遠的影響。
根據(jù)預(yù)測,C919成功進入市場后,總銷量有望達到2000架次左右,這也會開啟一個規(guī)模達萬億元的市場。
此次首飛的B-001J的架機售價為6.53億人民幣,根據(jù)目前單架機緊固件在整機中的比重粗略來算,未來C919航空緊固件的市場在400億左右。
但是,目前C919飛機整機緊固件約95%以上為進口緊固件,僅在買不到或者交期不能滿足使用的情況下,才會考慮國產(chǎn)緊固件。為什么會出現(xiàn)這種狀況呢?C919用航空緊固件國產(chǎn)化率較低的原因,主要有以下幾點:
C919大飛機設(shè)計之初,為了少走彎路,全盤借鑒了波音公司緊固件標準,如美國宇航標準NAS類、美軍標MS等,因此直接采購國外進口緊固件也是順理成章。
C919大飛機緊固件采用全球招標的方式統(tǒng)一采購,國外的航空緊固件巨頭,如美鋁、LISI、SPS等歐美公司在航空緊固件設(shè)計、生產(chǎn)、銷售領(lǐng)域優(yōu)勢巨大,整個產(chǎn)業(yè)鏈從原材料冶煉、高端制造裝備的開發(fā)、熱表特殊工藝等相對成熟。其產(chǎn)品設(shè)計理念先進、成本低、質(zhì)量一致性好,國內(nèi)缺少能與之競爭的企業(yè)。
航空緊固件制造門檻較高,國內(nèi)企業(yè)少。
例如,企業(yè)必須建立AS9100質(zhì)量體系,還需要通過相關(guān)的NAD-CAP認證,如熱處理、表面處理、熒光檢測、材料實驗、化學處理等項目,才能保證緊固件生產(chǎn)、檢測的基本要求,這就需要大量的前期投入和后期的維護成本,這令好多企業(yè)望而卻步。
(Nadcap 是"National Aerospace and Defense Contractors Accreditation Program"的英文縮寫,即為"國家航空航天和國防合同方授信項目"。
它是由美國航空航天和國防工業(yè)巨頭與美國國防部、SAE等機構(gòu)共同發(fā)起和發(fā)展的一個專門對航空航天工業(yè)的特殊產(chǎn)品和工藝進行認證的體系。其宗旨是以通用的第三方認證解決方案代替各自對供應(yīng)商進行重復的特種工藝審查認證,以有效地降低其供應(yīng)商發(fā)展成本和潛在風險。)
歐美先進航空緊固件企業(yè)與國際上知名的航空航天公司(波音、空客、龐巴迪)有著密切的關(guān)系。能深度參與飛機設(shè)計過程,對于飛機緊固件的具體需求掌握全面,能通過正向設(shè)計的方式不斷完善緊固件的功能特性。
國內(nèi)企業(yè)多是按國標、航標等標準生產(chǎn)緊固件,很少有機會參與新型緊固件的設(shè)計與研發(fā)。
對新型緊固件的認知多是對國外產(chǎn)品進行逆向工程而得,這就導致國內(nèi)企業(yè)在緊固件的設(shè)計方面落后較多。
雖然說C919大飛機的供方遍布全球,但是隨著目前中美貿(mào)易戰(zhàn)愈演愈烈,美國正加速與中國在高科技領(lǐng)域的脫鉤,從整個產(chǎn)業(yè)鏈安全的角度來看,未來C919緊固件國產(chǎn)化是必由之路,這就為國內(nèi)的航空緊固件企業(yè)帶來了巨大的機遇。
國產(chǎn)航空緊固件能支撐起國產(chǎn)大飛機嗎?
答案,是肯定的!
近20年,經(jīng)過多個重點型號的研制、生產(chǎn),中國航空工業(yè)積累了大量的經(jīng)驗,飛機設(shè)計師們也逐步認識到了緊固件的重要性,國家層面也已經(jīng)加大了在航空航天緊固件領(lǐng)域的投入。
目前,國內(nèi)從事航空航天緊固件生產(chǎn)的企業(yè)主要包括航天精工、中航標準件公司、鈦金科技、航空 625 所等國有高科技單位,還包括蘇州天隆、航鈦精密、白云中航、漢中天達、中航和輝等其他一些小型公司。
這些公司有的大而全,有的小而專,基本能滿足國內(nèi)航空領(lǐng)域?qū)χ?、低端緊固件的需求。
但是受限于國內(nèi)的工業(yè)基礎(chǔ)相對薄弱的現(xiàn)狀,原材料、高端裝備開發(fā)等一些問題尚未解決,國內(nèi)在高端緊固件的研制、生產(chǎn)上,與國外先進企業(yè)還有較大的差距。
行業(yè)主管部門應(yīng)該結(jié)合行業(yè)計劃調(diào)控性較強的特征,統(tǒng)一規(guī)劃,合理統(tǒng)籌,規(guī)避市場的無序競爭,鼓勵各企業(yè)在細分領(lǐng)域深耕細作,打造競品,提升我國航空緊固件產(chǎn)業(yè)能力,替代進口,發(fā)展民族工業(yè)。
相信在不久的將來,國產(chǎn)高端航空緊固件一定能替代進口,大放異彩!
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