中國3.0版殲31或采用框梁一體設(shè)計 制造周期縮短30%

魔猴君  行業(yè)資訊   2122天前

眾所周知，我國沈陽飛機(jī)科研生產(chǎn)聯(lián)合體研制的FC-31鶻鷹隱形戰(zhàn)斗機(jī)1.0和2.0兩架原型機(jī)大量采用了激光，電子束等3D打印技術(shù)，北京航空航天大學(xué)，沈陽航空航天大學(xué)，中國航發(fā)航材院等單位為其配套研制的3D打印鈦合金主承力構(gòu)件，3D打印M100超高強(qiáng)度鋼起落架部件在鶻鷹1.0和2.0版本首飛中發(fā)揮了重大作用，因此被研制者親切的稱之為“粉絲飛機(jī)”。據(jù)沈陽飛機(jī)設(shè)計研究所結(jié)構(gòu)部副部長吳斌透露，采用上述技術(shù)后，據(jù)筆者推測，殲31鶻鷹目前的結(jié)構(gòu)系數(shù)由原來的28%降至26.8%左右， 由此可以判斷已經(jīng)低于美國F22戰(zhàn)機(jī)的27.8%，可以說是一個了不起的進(jìn)步。

然而，沈陽飛機(jī)設(shè)計研究所飛機(jī)結(jié)構(gòu)3D打印應(yīng)用技術(shù)的領(lǐng)軍人物，副總設(shè)計師王向明卻認(rèn)為，這還遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，他在接受記者采訪時稱，“現(xiàn)在只能做很小一個功能件，如果有一天把部件做大、做強(qiáng)，把功能也做到一起，那這個時候就了不得了，將來某一天我真有可能做出一個飛機(jī)的大部段出來，也就是幾年之后，或者十幾年之后，我們離打印飛機(jī)就不遠(yuǎn)了，這就開始革命了。”軍事觀察者根據(jù)國內(nèi)外最新公開資料推測，目前正在研制的鶻鷹3.0版本戰(zhàn)斗機(jī)將大量采用我國最新研發(fā)的3D打印技術(shù)，如果應(yīng)用成功，飛機(jī)的性能還會進(jìn)一步提高，我國的飛機(jī)生產(chǎn)革命或許就此拉開帷幕，總體上說，鶻鷹戰(zhàn)斗機(jī)的材料技術(shù)遠(yuǎn)遠(yuǎn)優(yōu)于殲20飛機(jī)，簡單用四個字來說，就是“后發(fā)優(yōu)勢”。

公開資料稱，傳統(tǒng)的戰(zhàn)斗機(jī)前機(jī)身機(jī)體平臺作為飛機(jī)機(jī)體平臺的重要組成部分，它既是飛機(jī)座艙、前起落架輪艙、設(shè)備艙等的安裝載體，又必需承受飛機(jī)高速機(jī)動飛行時外界給它的巨大載荷，還要對飛行員提供良好的保護(hù)。目前前機(jī)身的傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)，需要將各組成部件分別制造，然后再集中通過大量的角盒、角片等連接件和螺栓、鉚釘、銷子等緊固件進(jìn)行連接；受外形、周邊結(jié)構(gòu)以及連接等限制條件的影響，設(shè)計生產(chǎn)時需要考慮大量細(xì)節(jié)，也帶來了內(nèi)部有效空間不足，氣動布局不能達(dá)到最好，結(jié)構(gòu)增重，裝配和生產(chǎn)復(fù)雜等大量負(fù)面影響。有分析認(rèn)為，鶻鷹3.0戰(zhàn)機(jī)或利用3D打印技術(shù)，將前機(jī)身的多個縱向大梁，多個橫向加強(qiáng)框，縱向板制成了一體化整體框架結(jié)構(gòu)，不僅保證了前機(jī)身結(jié)構(gòu)的整體性和完整性，大幅增加了疲勞壽命；并且也顯著降低了結(jié)構(gòu)件數(shù)量，相對傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)而言還可減輕重量20%以上。

由于不需采用角盒、角片、螺栓、鉚釘、銷子等連接件和緊固件，裝配工藝和工裝也大幅度簡化，前機(jī)身制造裝配周期可縮短30%以上。飛機(jī)前機(jī)身整體結(jié)構(gòu)通過3D打印工藝加工成形可謂是飛機(jī)生產(chǎn)制造技術(shù)的一個重大突破。激光3D打印成形技術(shù)生產(chǎn)飛機(jī)后機(jī)身“眼鏡框式”鈦合金整體加強(qiáng)框是鶻鷹飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計的得意之作，該5平方米鈦合金加強(qiáng)框曾經(jīng)是世界最大的3D技術(shù)制造的飛機(jī)鈦合金部件，并多次在國內(nèi)公開展出。然而鶻鷹3.0戰(zhàn)機(jī)并沒有止步不前，由于飛機(jī)后機(jī)身一般有數(shù)個引擎加強(qiáng)框，這些框之間必需通過梁來連接?？蚝土旱倪B接部位破壞了后機(jī)身結(jié)構(gòu)的完整性，容易出現(xiàn)應(yīng)力集中現(xiàn)象，且不利于飛機(jī)減輕重量。如果采用框梁整體化設(shè)計，則可以避免上述問題，但傳統(tǒng)大型鍛壓工藝受設(shè)備及原材料尺寸規(guī)格等制約，根本沒有辦法制造出來。

鶻鷹3.0后機(jī)身結(jié)構(gòu)改變了傳統(tǒng)的框和梁為單獨(dú)的結(jié)構(gòu)件并采用螺栓進(jìn)行連接的方法，將飛機(jī)數(shù)個主承力框和梁通過3D打印技術(shù)設(shè)計為一體，進(jìn)一步提高了后機(jī)身強(qiáng)度，減輕了飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量。有分析聲稱：“鶻鷹研制不論是研制設(shè)計端還是在生產(chǎn)制造端，都代表著我國航空工業(yè)技術(shù)發(fā)展不斷迭代躍升的現(xiàn)狀，第一次迭代是殲20，是一個從三代機(jī)到四代機(jī)的巨大飛升，第二次迭代是大運(yùn)飛機(jī)和其發(fā)展型號，第三次迭代是鶻鷹飛機(jī)的現(xiàn)代化生產(chǎn)和材料應(yīng)用，從這一代開始我國的軍用飛機(jī)開始自動組裝飛機(jī)。據(jù)筆者推測，鶻鷹3.0后機(jī)身不僅采用了框梁一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計，還大膽的將飛機(jī)垂尾梁也整合進(jìn)來。后機(jī)身作為垂尾的安裝載體，其中最直接、重要的傳力路徑就是通過垂尾內(nèi)的大梁，將垂尾氣動載荷途徑通過根部耳片及螺栓，傳遞到后機(jī)身內(nèi)的加強(qiáng)框上，實現(xiàn)垂尾載荷的傳遞與平衡。但是傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的機(jī)身垂尾結(jié)構(gòu)復(fù)雜，重量較大，承重能力低。

來源：中國3D打印網(wǎng)