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世界民用飞机工业先进制造技术（三）供稿人：ISTIS 供稿时间：2006-10-24超塑成形/扩散连接技术（SPF/DB）超塑成形的研究始于60年代，当时IBM用Zn22Al合金材料以两种方式（钣金成形和体积成形）来成形计算机部件，并在1965年4月申请了有关超塑成形的专利。70年代铝合金和钛合金方面的超塑成形研究取得了突破，在美国空军资助下，推出了有洛克威尔、麦道、格 鲁曼及波音4家大公司参加的BLATS计划，即“组合式、低成本、先进钛合金”计划，钛合金SPF，SPF/DB技术是其中的重点研究项目，研究项目的各 种结构验证件在多机种上试飞，通过验证并进入了批量生产。SPF，SPF/DB构件研制中的结构形式从单层SPF构件到SPF/DB双层板、三层板、四层板等，层数越来越多，构件尺寸越来越大，形状越来越复杂。美国有许多公司具有生产SPF，SPF/DB构件的能力，主要有LTV Aerospace and Defense co.，Ontaria Technologies corp.，Rockwell international，Rohr Industries以及波音公司、普惠公司等。SPF，SPF/DB作为一种高性能整体结构低成本先进制造技术在其他发达国家也倍受重视，欧洲超塑成 形技术发展很快。俄罗斯具有世界上最大的超塑技术研究所，有数百人在从事研究。法国的超塑公司有：Snecma，Dassauit，ACB公司生产SPF 设备并制造SPF，SPF/DB构件，达索公司也具有SPF，SPF/DB构件生产能力，哈佛公司从1990年开始研究SPF/DB工艺，已具备批生产能 力。德国MBB公司用SPF方法生产卫星上的推进剂箱体。BAE英国宇航公司生产多种航空SPF/DB构件，如A320机翼检修口盖、A310机前缘缝翼 收放机构蒙皮等。美国和欧洲国家的超塑成形/扩散连接专用设备采用了计算机控制或机械手工作，自动化控制程度高。当前SPF/DB发达的国家正在深入地开展铝锂合金、陶瓷材料、高温复合材料、金属间化合物及纤维增强金属基复合材料等的SPF，SPF/DB研究。无损检测技术无损检测为产品提供内部质量信息，既可作为产品评价的依据，也为工艺分析提供参考信息。西方国家非常重视无损检测技术研究，并开发了许多先进的无损检测设备。1超声检测技术超声检测利用声波在物理介质（如被检测材料或结构）中传播时，通过被检测材料 或结构内部存在的缺陷处，声波会改变原来的传播规律，如产生折射、反射、散射或剧烈衰减等，通过分析这些规律的变化，就可以建立缺陷同被检测物理量与声波 的幅度、相位、频率特性、声速、传播时间、衰减特性等之间的相关关系。由于声波的传播特性与被检测材料或结构有着密切的关系，因此通常需要根据被检测对象 研究制定相应的超声检测方法和检测技术。超声检测是目前复合材料和焊接结构中应用的最为重要、最为广泛的无损检测方法，可检测出复合材料结构中 的分层、脱粘、气孔、裂缝、冲击损伤和焊接结构中的未焊透、夹杂、裂纹、气孔等缺陷，缺陷定性定量准确。超声检测通常利用压电传感器产生和接收超声波。国 外大多数飞机制造厂在生产中都采用了先进的多坐标数控扫描自动成像超声无损检测设备进行产品检测。2射线检测技术当射线通过被检测材料或结构时，射线的强度会产生衰减，这种强度的变化与被检测材料或结构内部密度均匀性有关，射线检测基于这种原理来检测零件内部的缺陷。感光胶片是X射线检测的记录介质，当被测复合材料结构在X射线透射方向存在可检缺陷时，感光胶片就会以黑度变化的形式记录缺陷引起的射线强度变化。也可以将这种缺陷引起的射线强度变化通过感光屏、图像增强仪和利用计算机技术实现辅助成像显示。国外大型飞机制造厂家都有大型多坐标的射线检测成像设备用于产品的检测。美国和其他一些国家还开发了便携式射线检测设备，用于外场检测。3激光超声技术激光超声检测是利用激光束与被检测物体表面相互作用，激励产生宽带超声波。按 接收方式目前主要可分为两大类：（1）利用光学方法接收激光束在被检测材料中产生的超声信号；（2）利用压电传感器接收超声信号。激励光束与被检测物体表 面不需要保持严格的垂直等固定的角度关系，不要复杂的扫查机构，因此，激光超声特别容易实现快速自动化扫描检测。目前，美、俄、法、加拿大等国家已用于复 合材料、胶接结构和焊接结构的室内外无损检测。这一技术既具有超声检测缺陷定量定性准确、又具有非接触的特点，能实现构件的准确快速的无损检测，被认为是 21世纪的无损检测技术。高性能航空发动机技术美国国防部的“综合高性能涡轮发动机 技术（IHPTET）”计划中提出了高推重比、高性能发动机结构质量减轻50，推重比提高100的发展目标。高性能发动机在新材料结构、新结构方面具 有显著的特点，并且突破了传统的设计观念，由设计材料制造三位一体实现高性能发动机的性能要求，材料和制造技术的贡献率为5070。预计在 20152020年将有可能研制出推重比为1520的涡扇发动机，它与目前使用的推重比8发动机相比具有如下特点：1风扇由3级减为1级，叶片为带弯掠的空心结构，可减重30；2压气机由9级减为3级，转子为整体叶环结构，由钛基复合材料制成，与传统结构相比，可减轻质量70；3燃烧室火焰筒材料由耐热合金改为陶瓷基复合材料；4高低压涡轮均为单级的对转结构，在仍采用金属材料的条件下，整体叶盘结构可减重30；最终拟采用陶瓷基复合材料或抗氧化的碳/碳（C/C）复合材料，涡轮前温度高达2200K以上；5由于涡轮进口温度很高，即使按下限2200K计算，发动机单位推力也比F100高7080，因而新发动机也可能不采用加力燃烧室；6尾喷管将采用固定结构的射流控制全方位矢量喷管。综上所述，高性能航空发动机制造技术呈现以下发展趋势：（1）轻量化、整体化、新型冷却结构制造技术向低成本、高效率方