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由成都航空公司技術過硬、經驗豐富的擁有ARJ21飛行資質飛行員駕駛著第106架機，從上海中國商飛公司機場直飛成都雙流機場，交付成都航空公司，預計于2016年3月份投放市場，初期投放成都至北京、上海、廣州、深圳、武漢、西安等7條航線。這是中國繼11月2日C919大飛機總裝下線后，民機航空工業的又一件大事，在現代噴氣式支線客機自主設計、試制、試驗、試飛、取證、生產、交付等全過程方面又一重大突破。從2016年3月起中國國內航線首次擁有全部自主知識產權的MadeinChina的噴氣式支線客機。 根據民用航空部門的規定，新款客機在交付后，必須通過運行合格審定，進行100h飛行驗證，對補充文件進行嚴格審查，證明完全符合民航局的相關標準后方可投放使用，這就是ARJ21為什么要到明年3月才能投入營運的原因。 ARJ21渦扇支線客機于2002年4月正式立項由中國商用飛機公司研制，2006年9月首架前機身部段在中國第一航空工業集團西安飛機工業公司交付，2007年12月首架機在上海飛機公司總裝下線，ARJ21-700飛機2008年11月在上海首飛成功，2015年3月ARJ21-700飛機完成首次航線演示飛行。ARJ21-700支線客機從正式立項至2016年投入營運歷時14年。 ARJ21客機用了哪些鋁合金 ARJ21支線客機基本上是用鋁合金打造的，鋁制零部件的質量超過飛機凈質量的75%，常用的鋁合金幾乎全用了，不管是變形鋁合金，還是鑄造鋁合金的，幾乎所有系的合金都用了，大的有四五十千克的蒙皮板，小的是以克計的鉚釘，ARJ21客機的零件總數上百萬件，但是以緊固件最多，而在緊固件中坐第一把交椅的是古老的鉚釘。鉚釘問世可能有幾千年了，在飛機上的應用也有112年了。 在ARJ21支線客機主結構鋁材中用的最多的是2xxx系及7xxx系合金，而且都是最新一代的合金，全是美國鋁業公司提供的，萬里迢迢從美國西海岸越過大洋來到中國，板材來自艾奧瓦州（Iowa）達文波特軋制廠（DavenportWorks），擠壓材與鍛件是拉斐特廠（LafayetteWorks）生產的，也有一些擠壓材來自韓國的長光鋁業公司，它是美國鋁業公司在韓國的一個獨資鋁材擠壓企業。2xxx系及7xxx系合金在ARJ21主結構鋁材用量中占總用量的98%。接下來聊聊哪些零部件是用鋁合金制，用的是什么合金與何種狀態的材料。 蒙皮全用2524-T3合金 2524-T3合金真是一個很牛的2xxx系合金，ARJ21-700支線客機的所有蒙皮它都全包了，全是用其預拉伸板制造的，包括：機身蒙皮，后機身蒙皮，翼下機身蒙皮，與機翼對接的機身部位蒙皮，襟翼蒙皮，襟翼子翼蒙皮，垂尾蒙皮，升降舵蒙皮，平尾蒙皮，擾流板蒙皮，方向舵蒙皮與調整片，副翼蒙皮與調整片，縫翼蒙皮，升降舵調整片。2524合金1995年誕生，同年在美國鋁業協會注冊，而它“爺爺”的“爺爺”2024合金卻是1934年誕生的。2524合金是2024合金家族的第六代，在主成分（Cu、Mg、Mn）方面它們的含量大體相等，例如2024合金含3.8%~4.9%Cu，而2524合金的為4.0%~4.5%；2024合金的鎂含量為1.2%~1.8%，而2524合金含1.2%~1.6%；2024合金含0.3%~0.9%Mn，而2524合金的含量為0.45%~0.7%Mn，由此可見，2024合金的主合金元素含量范圍比2524合金的寬松一些，因而2524合金的生產難度稍大一些。 可是2524合金的雜質含量比2024合金的少得多，是一個很干凈的合金，它的雜質Si、Fe、Cr含量為0.06%、0.12%、0.05%，分別只有2024合金的12%、24%、50%，其他雜質的含量也相應地大幅度下降，因而其雜質相數量少得多，合金的常規力學性能與2024合金的相當，但是其斷裂韌性與抗應力腐蝕開裂能力、抗疲勞裂紋擴展能力比2024合金強，也更耐損傷容限，所以它的綜合性能比2024合金的更好。用它制造的零部件更加經久耐用，維修期長了，維護費用下降了，飛機的安全性更高了。 T3表示板材固溶處理后經過拉伸，然后再時效處理（自然時效）與發給用戶，用戶用于加工零件，因為拉伸在用戶加工零件之前，故被稱為預拉伸，拉伸永久變形量為1.5%~3%。淬火后的板材內存在著巨大的內應力，表層為壓應力，內部為拉應力，如不消除它們，用戶用其加工零件時會產生變形，變為廢品，預拉伸就是消除這種淬火殘余應力，便于機械加工工件的順利進行。經過預拉伸的鋁合金板被稱為預拉伸板，多用于制造航空器蒙皮，是一類高技術產品。預拉伸在拉伸機上進行，中國目前可生產預拉伸板的企業有東北輕合金有限責任公司、西南鋁業（集團）有限責任公司、南山輕合金公司、愛勵國際（鎮江）有限公司等7家。 用2024型合金制造的ARJ21飛機零件還有：用2524-3511合金加工的機翼下壁板，用2324-T39合金加工的機翼梁腹板。用2026-T3511合金制造的機翼梁下緣頭，2026合金是1999年在美國鋁業協會公司注冊的一個美國Al-Cu-Mg系合金，它的Cu、Mg、Mn含量比2524合金的低一些，但相差不太大，大的區別還在于它含有0.05%~0.25%Zr與雜質Si、Fe、Cr、Zn、Ti的含量全面低于2524合金的，因而它的綜合性能比2524合金的更勝一籌，T3511表示固溶處理后經過拉伸的擠壓材料，拉伸永久變形量1%~3%。 7xxx系合金 在ARJ21支線客機結構制造中，用得最多的是2xxx系的2524合金，在鋁合金總量中它占60%；其次是7xxx系合金占35%左右，主要用了三種合金：7050、7150、7055，都是美國鋁業公司研發的新型超強度鋁合金。這3種7xxx系鋁合金撐起ARJ21客機半邊天，實際上可以說是兩種合金，因為7050合金與7150合金的主要成分相同。 7050合金是一種高純的超硬鋁，不但雜質Fe、Si的含量低，而且Mn的含量也很低，組織中脆性夾雜相大幅度減少，在主成分中增大了鋅鎂比，并用Zr取代Cr作為晶粒細化劑。由于這些成分的改進以及過人工時效處理，使7050合金在保持更高強度下，具有斷裂韌性高、疲勞強度高、耐損傷容限性能好、抗應力腐蝕性能好等優良綜合性能。另一個突出優點是有高的淬透性，特別適合于制造厚板與鍛件、厚截面零件。在飛機上主要用7050合金制造要求高強度、高應力腐蝕和剝落腐蝕抗力及良好斷裂韌性的主承力結構，如機身框、隔板、機翼壁板、翼梁、翼肋、起落架支撐零件和鉚釘等。升高溫時7050合金的強度下降，長期使用溫度不得超過125℃。 ARJ21客機由7050合金T7452材料的零件有后機身框、機身框、機身機翼上方機身框、旅客觀察窗框等。 7150合金是7050合金的發展，Zn的含量更高一點，Mg含量略有變動，Zn/Mg比有所提高，Cu含量稍有下降，因而性能進一步改善了，用其T77狀態材料制造的結構承力件有：機翼肋緣條、翼肋腹條，襟翼肋、襟翼梁緣頭、襟翼梁腹板、垂尾梁緣頭、垂尾腹板、垂尾肋、升降舵肋與梁、平尾肋、梁腹與梁緣頭，方向舵肋、梁復板與梁緣頭，副翼肋與梁，縫翼與梁，前緣肋，機身地板梁下增壓區剪切角片。用T7751狀態材料制造的承力結構件有：機翼上下翼面上桁條、機翼梁上緣頭、垂尾長桁，與機翼對接的機身部位長桁、機身桁、地板梁下增壓區桁。 用7055合金制造的零件雖不多，但都是受力大的與關鍵性的，如用7055-T77511合金制造機翼上壁板，起落架接頭是用7055-T77合金鍛造。在7xxx系合金中，7055合金是合金化元素平均總含量最高的之一，為12.35%，鐵與硅的平均總含又最低，僅0.125%，因而大扁錠的鑄造難度大，冷裂紋傾向大，有些規格的大扁錠我們至今不能有經濟效益地鑄造。 鉚釘用量近40萬個一個也不能少 自飛機問世120多年來，零部件的鉚接就是一種必不可少的連接工藝，至今仍如此，大型戰略運輸機與A380型特大客機每架的鉚釘用量上百萬個。在今后一段相當長的時間內，鉚接仍將是零部件連接的主要工藝，只不過隨著時間的推移，設計的改進與焊接技術的進步，鉚接工作量會有所減少，但是減少速度緩慢。例如一架大小與ARJ21客機相當民機三四十年前每架的鉚釘用量約60萬個，而現在仍要用40多萬個。 ARJ21支線客機用的鉚釘合金有2014、2219、3003、5052、5056、7050合金，2219合金鉚釘用于鉚接高強度的內外結構，7050-T73合金鉚釘用于鉚接高強度抗腐蝕的結構。鉚釘在鉚接前都要經過硫酸液陽極氧化處理與重鉻酸鹽封孔。 鑄造鋁合金 在ARJ21支線客機制造中也用了一些鑄造鋁合金，雖然用量比變形鋁合金少得多，但也是不可或缺的，如用356及A356合金鑄造形狀結構復雜、壁厚較薄與要求氣密性的承受中等載荷的結構零件、儀器儀表附件、發動機零件、燃油泵殼體，它們是鋁-硅-鎂系合金，相當于中國的ZL101，它含6.5%~7.5%Si、0.25%~0.45%Mg；A356合金是356的改進型，不過它的雜質含量低與添加了微量晶粒細化元素，因而具有更高的力學性能。 ARJ21客機用的鑄造鋁合金還有：413.0，360，355，A357，Tens-50，380，A380合金等。 |
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