第685章 机身铝材轻量化攻关,兼顾强度与减重(1/2)
发动机专用铝材的成功喜悦在瓷窑村研发中心还没捂热乎,江砚秋和秦昭廷就抱着一叠厚厚的机身结构计算书找上了林烽。俩人脸上没有半分轻松,反倒比之前更严肃了。
“林厂长,发动机材料解决了,现在该轮到机身了。”江砚秋把计算书摊开在桌上,上面密密麻麻全是公式和图表,“我们做了详细的质量分配分析,‘山鹰’要达到设计航程和机动性指标,整机空重必须控制在两千八百公斤以内。而现在——”他用铅笔敲了敲一个数字,“按现有铝材性能设计的结构,超重三百二十公斤。”
林烽眉头一皱:“三百二十公斤?这么多?”
“对。”秦昭廷接话,“发动机组那边已经把动力系统重量压到极限了,航电系统宋主任他们也做了轻量化设计。现在大头就在机身结构——蒙皮、隔框、长桁、翼梁,全是吃重的大户。”
“所以你们的意思是?”
江砚秋翻到材料性能页:“我们需要专为机身优化的铝材。不追求发动机那么高的高温强度,但要极致轻量化——在保证安全余量的前提下,密度能降多少降多少,同时抗拉强度不能低于二百八十兆帕。”
林烽立刻明白了。如果说发动机铝材是“重甲战士”,那机身铝材就得是“轻装骑兵”——既要跑得快,还得扛得住打。他抓起电话:“何强,带上谢工,马上来我办公室。”
半小时后,火窑沟的技术骨干们围在了研发中心的会议室。何强听完需求,第一反应是挠头:“江工,秦工,你们这要求……比发动机的还刁钻。强度不能降,密度还要减,这不符合材料学常识啊!通常减重就要牺牲强度……”
“所以要创新。”谢明轩推了推眼镜,已经开始在笔记本上画铝的晶体结构示意图,“纯铝密度二点七,咱们现在的铝合金因为添加了铜、硅等元素,密度提到二点八左右。如果想减重,最直接的是减少这些重元素的添加量,但那样强度肯定掉。”
陆哲远插嘴:“那能不能加点轻元素?比如……镁?镁比铝还轻呢!”
苏瀚文瞥他一眼:“镁是轻,但镁铝系合金的耐腐蚀性差,飞机上天后要面对潮湿、盐雾,腐蚀了更麻烦。”
会议室陷入沉默。这确实是个两难:减重就要少加重元素,强度会降;加轻元素如镁,又带来新问题。
一直没说话的林烽忽然开口:“谢工,你刚才说‘减少重元素添加量’——减多少强度会开始明显下降?”
谢明轩心算了一下:“以咱们现在的铝硅镁铜合金为例,如果把铜含量从百分之四降到百分之三,强度大概会降百分之八到十。”
“那如果只降百分之零点五呢?”林烽问,“微量调整,同时用其他方法补偿强度损失?”
这个思路让所有人一愣。小徐最先反应过来:“林厂长的意思是……精细化调控?把合金成分调整到临界点,然后通过更极致的热处理工艺把强度‘拉’回来?”
“对。”林烽站起身,走到黑板前,“我们之前做发动机材料,是‘做加法’——加元素提强度。现在做机身材料,要‘做减法’——减重量保强度。减法更难,因为余地小。但再难也得做。”
方案定下来了:以现有航空铝材为基础,逐步微调合金成分,重点试验降低铜、硅含量,同时尝试微量添加镁元素(不超过百分之一),配合更复杂的热处理工艺,寻找强度-重量的最佳平衡点。
回到火窑沟,攻关小组立刻行动。第一批试验还是老办法:正交设计,十六组不同配比的小炉试验。
第一轮结果出来,情况不乐观。铜含量降到百分之三点五的几组,强度果然掉了百分之五以上;加了微量镁的几组,强度倒是稳住了,可耐腐蚀初步测试显示问题——在盐雾环境下放置二十四小时,表面就出现了点蚀。
“镁含量得控制得更低。”谢明轩看着腐蚀试样直摇头,“超过百分之零点五,腐蚀敏感性就明显上升。可这么点镁,对减重的贡献微乎其微。”
何强蹲在炉子旁,盯着炉火出神。郑师傅拎着茶壶过来,给他倒了碗水:“何工,愁啥呢?我瞅着你们这试验,跟配中药似的——君臣佐使,分量差一点都不行。”
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