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国产客机加速“飞出”国门;山太获首条波音777客改货改装线;航空发动机叶片的材料、制造技术以及典型故障机理!

国产客机加速“飞出”国门;山太获首条波音777客改货改装线;航空发动机叶片的材料、制造技术以及典型故障机理! AEE航空航天技术与制造工程展
2026-07-20
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导读:8月25-26日,2026航空技术与制造工程(西安)大会,诚邀您的加入!

01

C919将首次执飞国际航班,柬埔寨国家航空签署20架C909飞机购机协议

公开报道显示,自8月12日起国航北京首都—乌兰巴托航线将启用C919国产大飞机执飞,每日1班,这是C919飞机首条常态化投入运营的定期国际客运航线

根据航班计划,去程航班CA723于北京时间下午3时从北京首都国际机场起飞,当地时间下午5时15分抵达乌兰巴托成吉思汗国际机场;返程航班CA724于当地时间傍晚6时30分从乌兰巴托起飞,北京时间晚上8时35分返抵北京,该航线目由国航和蒙古航空共同运营

另据柬埔寨《柬中时报》18日报道称,柬埔寨国家航空与中国国际航空公司在上海签署20架C909飞机购机协。此次批量采购是柬中民航领域合作的重要标志性成果,也让柬埔寨国家航空成为全球首家批量引进中国C909机型的外国国家载旗航空公司。

信息来源:环球时报


02

山太获得国内第一架777-200LRMF客改货生产线

美国猛犸货机公司(Mammoth Freighters)宣布将波音777客改货(P2F)业务扩展至中国,选定山东太古飞机工程有限公司(STAECO)作为合作伙伴,青岛建设中国首条波音777客改货改装线

此前,全球777客改货市场主要由以色列航空工业公司(IAI)和猛犸两家主导。IAI的改装线设在以色列特拉维夫、阿联酋阿布扎比和韩国首尔;猛犸的现有改装线则在美国沃斯堡和英国曼彻斯特。此次落地青岛,是中国首次引入波音777级别的宽体货机改装能力

猛犸航空将入驻青岛新建成机场的一座双舱宽体机库,首架改装飞机为Jetran拥有的波音777-200LR,预计将于今年晚些时候进入改装第二条改装生产线预计将于2027年初投入运营
此次扩建是在美国联邦航空管理局于四月批准了猛犸航空的777-200LR型猛犸货运机(777-200LRMF)后进行的,该机型已获准投入商业运营。
首批两架改装飞机预计将于今年秋季开始为卡塔尔航空和DHL提供服务
Mammoth公司可将波音777-200LR和777-300ER客机改装为专用货运机。在777-300ERMF获得美国联邦航空管理局(FAA)认证后,该公司计划向中国民用航空局(CAAC)申请补充型号合格证(VSTC)认证。
Mammoth预计在首架777-300ERMF于中国投入运营前完成认证流程

山东太古虽未涉足过777客改货,但在窄体机改装领域经验丰富——已完成超过100架波音737-800客改货,是国内最大的客改货MRO之一。为弥补777工程经验的不足,同属港机集团(HAECO)的厦门太古将提供777相关技术和人员支持。三方形成互补:猛犸出方案和取证,山东太古做施工,厦门太古输出777大修经验。

信息来源:飞机维修砖家


03

航空发动机叶片的材料、制造技术以及典型故障机理

一、变形高温合金叶片

1.叶片材料

变形高温合金发展有50多年的历史,高温合金中随着铝、钛和钨、钼含量增加,材料性能持续提高,但热加工性能下降;加入昂贵的合金元素钴之后,可以改善材料的综合性能和提高高温组织的稳定性。

铬镍变形高温合金叶片

2.制造技术

变形高温合金叶片的生产是将热轧棒经过模锻或辊压成形的。
模锻叶片主要工艺如下:
  • 镦锻榫头部位;
  • 换模具,模锻叶身,通常分粗锻、精锻两道工序。模锻时,一般要在模腔内壁喷涂硫化钼,减少模具与材料接触面阻力,以利于金属变形流动;
  • 精锻件,机加工成成品;
  • 成品零件消应力退火处理;
  • 表面抛光处理,分电解抛光、机械抛光两种。
常见问题:
  • 钢锭头部切头余量不足,中心亮条缺陷贯穿整个叶片;
  • GH4049合金模锻易出现锻造裂纹;
  • 叶片电解抛光中,发生电解损伤,形成晶界腐蚀;
  • GH4220合金生产的叶片,在试车中容易发生“掉晶”现象;这是在热应力反复作用下,导致晶粒松动,直至剥落。
叶片是航空发动机关键零件它的制造量占整机制造量的三分之一左右航空发动机叶片属于薄壁易变形零件。如何控制其变形并高效、高质量地加工是目前叶片制造行业研究的重要课题之一。
随着数控机床的出现,叶片制造工艺发生重大变化,采用精密数控加工技术加工的叶片精度高,制造周期短,国内一般6~12个月(半精加工);国外一般3~6个月(无余量加工)。

精密数控加工技术加工叶片

二、铸造高温合金叶片

1.叶片材料

半个多世纪来,铸造涡轮叶片的承温能力从1940s年代的750℃左右提高到1990s年代的1700℃左右,应该说,这一巨大成就是叶片合金、铸造工艺、叶片设计和加工以及表面涂层各方面共同发展所作出的共同贡献。
下图为铸造高温合金叶片,北京航空材料研究所、钢铁研究总院、沈阳金属所是铸造高温合金的研制单位。

铸造高温合金叶片

2.制造技术

研制新型航空发动机是铸造高温合金发展的强大动力,而熔铸工艺的不断进步则是铸造高温台金发展的坚强后盾。回顾过去的半个世纪,对于高温合金发展起着重要作用的熔铸工艺的革新有许多,而其中三个事件最为重要:真空熔炼技术的发明、熔模铸造工艺的发展和定向凝固技术的崛起。

叶片熔铸加工

真空熔炼技术。真空熔炼可显著降低高温合盒中有害于力学性能的杂质和气体含量,而且可以精确控制合金成分.使合金性能稳定。

真空感应熔炼

熔模铸造工艺。国内外熔模铸造技术的发展使铸造叶片不断进步,从最初的实心叶片到空心叶片,从有加工余量叶片到无余量叶片,再到定向(单晶)空心无余量叶片,叶片的外形和内腔也越来越复杂;空心气冷叶片的出现既减轻了叶片重量,又提高了叶片的承温能力。

熔模铸造涡轮叶

美国Howmet公司等用于细晶铸造制造叶片等转动件,常用合金为:In792、Mar-M247和In713C合金;导向叶片等静止件则多用IN718C、PWA1472、Rene220、及R55合金。1990s年代之后,为满足新型发动机之需要,计算机数值模拟在合金成分设计和铸造工艺过程中的应用日趋增多。

三、超塑性成形钛合金叶片

1.叶片材料

目前,Ti6Al4V和Ti6Al2Sn4Zr2Mo及其他钛合金,是超塑性成形叶片等最为常用的钛合金。

罗尔斯-罗伊斯Trent900钛合金叶片

罗尔斯-罗伊斯Trent900钛合金叶片

我国耐热钛合金开发和应用方面也落后于其他发达国家,英国的600℃高温钛合金IMI834已正式应用于多种航空发动机,美国的Ti-1100也开始用于T55-712 改型发动机,而我国用于制造压气机盘、叶片的高温钛合金尚正在研制当中。其它像纤维增强钛基复合材料、抗燃烧钛合金、Ti-Al金属间化合物等虽都立项开展研究,但离实际应用还有一个过程。

2.制造技术

早在1970s,钛合金超塑性成形技术就在美国军用飞机和欧洲协和飞机中得到了应用。在随后的十年中,又开发了军用飞机骨架和发动机用新型超塑性钛合金和铝合金。在军用飞机及先进的民用涡扇发动机叶片等,均用超塑性成形技术制造,并采用扩散连接组装。

超塑性成形技术制造发动机叶片

四、新型材料叶片

1.碳纤维/钛合金复合材料叶片

美国通用公司生产的GE90-115B发动机,叶身是碳纤维聚合物材料,叶片边缘是钛合金材料,共有涡扇叶片22片,单重30~50磅,总重2000磅。能够提供最好的推重比,是目前最大的飞机喷气发动机叶片,用于波音777飞机,2010年9月在美国纽约现代艺术馆展出。

美国通用公司生产的GE90-115B发动机涡扇叶片

2.金属间化合物叶片

尽管高温合金用于飞机发动机叶片已经50多年了,这些材料有优异的机械性能,材料研究人员,仍然在改进其性能,使设计工程师能够发展研制可在更高温度下工作的、效率更高的喷气发动机。不过,一种新型的金属间化合物材料正在浮现,它有可能彻底替代高温合金。

金属件化合物的规则重复的图案

这是因为高温合金在高温工作下时会生成一种γ相,研究表明,这种相是使材料具有高温强度、抗蠕变性能和耐高温氧化的主要原因。因此,人们开始了金属间化合物材料的研究。金属间化合物,密度只有高温合金一半,至少可以用于低压分段,用于取代高温合金。

NB-Si系化合物

英国罗尔斯-罗伊斯公司,在1999年,申请了一项γ相钛铝金属间化合物专利,该材料是由伯明翰大学承担研制的。这种材料可以满足未来军用和民用发动机性能目标的要求,可以用于制造从压缩机至燃烧室的部件,包括叶片。这种合金的牌号,由罗尔斯-罗伊斯公司定为: Ti-45-2-2-XD。

铝化钛金属间化合物叶片

2010年,美国通用公司、精密铸件公司等申请了一项由NASA支持的航空工业技术项目(AITP),通过验证和评定钛铝金属间化合物(TiAl,Ti-47Al-2Nb-2Cr,原子分数)以及现在用于低压涡轮叶片的高温合金,使其投入工业生产中,上图所示为铝化钛金属间化合物叶片(伽马钛合金)。与镍基高温合金相比,TiAl金属间化合物的耐冲击性能较差;将通过疲劳试验等,将技术风险降至最低。

接下来,介绍一下叶片断裂的典型故障机理。从理论上看,涡轮叶片断裂的故障机理有疲劳、超应力、蠕变、腐蚀、磨损等。

疲劳

发动机工作时,由于经常起动、加速、减速、停车以及其他条件的影响,会使涡轮各部件承受复杂的循环载荷作用,使得叶片经受大量弹性应力循环,最终引起高周疲劳、低周疲劳或热疲劳,使得涡轮叶片断裂。

涡轮发动机叶片根部疲劳裂纹扩展

超应力

涡轮叶片由于其形状的不规则,叶片中存在应力集中部位。尽管在设计中往往会采取一系列措施加以避免,但实际上,超应力仍然是造成涡轮叶片断裂的一个原因。

发动机叶片中应力分布建模

蠕变

高温环境下,蠕变断裂是涡轮叶片主要的失效形式之一。随着涡轮后燃气温度从20世纪50年代的1150K增加到现在的2000K,蠕变将导致叶片的塑性变形过大甚至产生蠕变断裂。

发动机叶片的蠕变断裂

腐蚀

腐蚀来自于叶片所受的高温燃气。高温燃气对叶片的腐蚀既包括冲刷造成的腐蚀,也包括高温燃气对金属叶片的氧化腐蚀。腐蚀会降低叶片的性能,当腐蚀达到一定程度,叶片材料性能不能满足要求时,就会发生断裂。

压气机叶片的严重腐蚀

信息来源:两机动力先行



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随着全球航空工业向高效率、高质量、低成本方向发展,航空产业正经历从“传统制造”向“数字智造”的深刻跃迁。中国航空工业,站在从“航空大国”迈向“航空强国”的关键节点,比以往任何时候都更需要前沿技术的引领、工程实践的突破与产业链协同的深化。

在此背景下,“2026航空技术与制造工程(西安)大会” 汇聚国内外顶尖专家、企业领袖与科研团队,从航空发动机制造与装配测试技术、飞机制造与装配测试技术、低空飞行器设计与装配技术、复材设计制造与修补技术等方向探讨先进手段,推动航空制造向智能化、无人化、高精度化迈进。

大会为航空产业提供一个以技术交流为基础、以商务对接为核心的交流平台。通过本次大会,我们希望汇聚行业智慧,共同探索更智能、更可靠、更经济的航空制造与装配测试解决方案,助力中国乃至全球航空制造业迈向新高度

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