立项报告(吴文昊提供).docx

立 项 报 告项目名称 申 请 者 单 位 北京古特莱航空科技发展有限公司 起止年月 申请日期 北京古特莱航空科技发展有限公司一、 研究目的及意义1. 随着航空科技和工业的迅速发展，飞机对其刹车装置的功能要求越来越高。在机轮等狭小空间内，设计具有能载及刹车效率高且散热良好的刹车装置是一个难度很大的工程技术问题。体现刹车装置功能的关键技术是高性能刹车副材料及其制备技术，因此航空高性能摩擦材料历来都被各国列入高新技术范畴。由于直18A飞机刹车装置的结构特点和工作环境，对其机轮和旋翼刹车副性能具有特殊要求，主要表现在：机轮低速刹车（5060km/h）、旋翼刹车转速在20003000r/min范围；耐海洋性气候及海水腐蚀。目前我国直升机机轮和旋翼刹车材料基本沿用上世纪六、七十年代的技术，主要使用粉末冶金摩擦材料与钢配副，在使用中发现如下主要问题：粉末冶金摩擦材料磨损严重，有掉边掉块现象；刹车副受海洋性气候及海水腐蚀较严重；静摩擦系数不稳定，不利于飞机停机刹车等。由上可见，开展新型刹车副材料的研究和应用，以有效解决传统刹车材料存在的不足，是直升机刹车系统中的重要研究课题。本项目力图从实际出发，在科学试验的基础上，研制出具有创新特色，并具完全自主知识产权的高性能，耐海水及海洋性气候腐蚀的刹车副材料，以适应直18A等现代直升机特殊工作条件（海洋性气候）的需要。因此，本项目研究工作具有重要的技术价值和广阔的应用前景。二、 国内外研究现状概述 刹车装置是飞机的重要组件，它的功能和技术性能水平直接关系到飞机的安全和使用。近几十年来，各先进工业国家对飞机机轮刹车装置的研发投入了大量的人力和财力，经过激烈的技术和市场竞争出现了如下六个技术先进和实力雄厚的飞机机轮刹车供应商： 美国的Honeywell、Goodrich 及ABS（Aircraft Braking Systems）公司，法国的Messier- Bugatti 公司，英国的Dunlop 公司及俄罗斯的鲁宾航空公司和巴拉什赫铸造机械厂。现代飞机刹车装置的主要特点是：刹车效率高、热学性能优良、使用寿命长、结构紧凑、体积小和重量轻，体现刹车装置功能的关键技术是刹车副的性能和特点。 钢刹车副，摩擦系数较高（ =0.200.30）、刹车力矩稳定性较好（=6080%）、热学性能（导热，比热，热膨胀等）较优、耐磨性好（刹车盘使用寿命一般军机为150250次起落,运输机为5001500次起落）、制造成本低等。其缺点是粉末冶金摩擦片容易发生掉边掉块现象，降低使用寿命。 碳刹车副，摩擦系数较高（ = 0.250.35）、刹车力矩稳定性优（=7090%）、热学性能（导热，比热，热膨胀等）优，高温耐磨性优异（刹车盘使用寿命长，运输机一般为15003000次起落，其缺点是C/C复合材料抗氧化性能差，C/C刹车盘必须使用防氧化涂层等，其静摩擦系数低，制造成本昂贵等。国内自上世纪60年代初便开始研究和生产军机多盘式刹车装置和机轮，主要生产厂家是514厂和126厂，摩擦材料研究及提供者主要为航空621所（北京航材院）。上世纪80年代后，国内又相继出现了一些单位，主要从事民航飞机等刹车盘研发，如北京摩擦材料厂，中南大学，烟台新材料研究所及航天43所等，对飞机用特殊工作条件，如海水中应用的摩擦副材料国内只有北京航材院于上世纪6070年代为水轰五飞机研究成功耐海水腐蚀摩擦材料并已应用。三、 主要技术指标1. 研究目标研发出具有完全自主知识产权的耐海水及海洋性气候腐蚀的新型刹车副材料，并应用于国内现役直升机。2. 主要技术指标 通过与中国直升机设计研究所相关技术人员交流及参阅有关技术条件，得知直18A飞机机轮和旋翼刹车装置技术指标（见表1）表1刹车装置性能单位技术指标备注机轮刹车装置正常起飞重量下机轮载荷N 单轮最大吸收动能KJ 单轮正常吸收动能KJ最大着陆速度km/h正常着陆速度km/h正常能量刹车平均减速率m/s2最大刹车力矩NM刹车系统压力MPa轮胎充气压力MPa静力矩NM结构力矩NM工作环境温度工作介质旋翼刹车装置刹车速度（旋翼转速）r/min单轮吸收动能KJ旋翼刹停时间Sec工作介质四、 技术方案的选择及可行性分析1. 拟采用的技术方案如下：1） 碳/陶瓷刹车盘制造工艺如图1.碳纤维预制体CVD（CVI）增密树脂浸渍炭化、高温热处理机械加工液相渗硅机械加工刹车盘装配成品入库图1 C/CSic刹车盘制造工艺流程2） 金属陶瓷刹车盘（片）制造工艺，如图2钢背（骨架）加工原材料确认原材料处理镀镍或镀铜烘 干还 原筛选均匀性分析粉料配制与混合全检尺寸及抽检密度压 制 成 型加 压 烧 结性 能 测 试机 加 工总 检包 装图2 金属陶瓷刹车盘（片）制造工艺流程2. 可行性分析1） 原材料根据材料性价比之合理性及供货稳定的原则选择粉末等主辅原材料，已有经验和渠道。原材料入厂复验已有专用规程可保证生产质量。2） 刹车副材料组织及性能研究 在现有条件及工作的基础上，通过与相关院、所及高校合作，可实现所研究刹车副材料之组织结构、力学与热性能等对其摩擦磨损性能影响规律的探讨，这很有利于工艺改进及刹车副综合性能的提高。3）研发工作采用与军方代表合作的方式，必然会加快项目的完成。本项目是在应用背景很明确的情况下提出的，项目参加人员及合作单位对采取的技术方案已在前期研究中取得较好的结果， 只要研制条件（经费等）得到保证，项目研究工作是完全可行的。五、 研究进度、关键技术、技术创新及预计形成的主要技术文件1. 研究进度及预计形成的主要技术文件本项目研究进度见表3年度研究内容成果形式2010.12010.21）调研及课题立项立项报告2010.32010.62）原材料选择及预制体订购原材料选择原则及规范2010.42011.13）刹车副材料研究金属陶瓷摩擦材料配方及工业研究（小样）C/Sic刹车盘制造工艺及影响因素（在前期研究工作基础上）沉积温度，压力机流量的优化；液相渗硅工艺优化；确定刹车盘生产工艺路线。金属陶瓷摩擦材料生产工艺说明书记技术条件；C/Sic刹车盘生产工艺说明书及技术条件；C/Sic刹车盘加工工艺规程。2010.62011.14）性能测试力学性能（硬度、拉伸、压缩、弯曲）；热性能（导热系数、比热容、热膨胀系数）；摩擦磨损性能（动、静摩擦系数、摩擦力矩稳定系数及磨损量）；耐海水、海洋性气候腐蚀试验。试验报告；刹车副材料性能分析报告。2011.22011.45）刹车副全尺寸地面惯性台试车试验金属陶瓷刹车副试车件2套（每机轮刹车盘副为1套计）；C/Sic刹车副试验件2套；制定地面惯性台试车试验大纲；进行惯性台试车试验。刹车副图样；试车试验大纲；试车试验报告。2011.42011.56）装机试飞试验金属陶瓷或C/Sic刹车副1套；制定飞行试验大纲；进行飞行试验。飞行试验大纲；飞行试验报告。2011.57）项目总结主要技术文件研究技术总结；产品生产工艺说明书；产品技术条件；产品图样；刹车盘使用维修说明书。2. 关键技术及技术创新点1） 关键技术 原材料及预制体选择（成本低、性能合理、供货稳定等）； 新型金属陶瓷摩擦材料配方设计及工艺参数；、 C/Sic复合材料之CVD增密及液相渗硅工艺技术。2） 技术创新点 新型金属陶瓷摩擦材料配方设计中，充分考虑耐海水及海洋性气候腐蚀因素作用； C/Sic刹车副的静力矩明显高于C/C复合材料刹车副，提高了飞机停机刹车的安全性。六、 经费预算本项目研究经费概算，见表4表4 单位：万元序号名称经费支出项目备注1设计费调研、资料、方案设计及会议费等52材料费金属陶瓷材料粉末原