航空材料须承受安全之重

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1、2012年新年伊始，刚刚才消停一阵的空客A380再次成为人们茶余饭后的谈资。但这一次，将“空中巨无霸”推到风口浪尖的并不是中国第二架空客A380飞机的到来，而是一条不折不扣的负面消息。据国外媒体报道，从1月初开始，陆续有数架空客A380飞机在检查中发现机翼翼肋与蒙皮间的连接件存在细微裂缝，因此欧洲航空安全局（EASA）要求航空公司对起降次数在1800次以上的空客A380客机进行紧急检查。钢筋铁骨的飞机为什么会出现裂缝会对飞行安全造成影响吗众所周知，空客A380飞机是目前世界上最大的飞机，相比之下，零件上的几丝裂纹从体积上来看确实显得十分渺小。但是，作为飞行安全的基础，航空材料本身容不得哪怕一丝

2、裂纹，不仅在空客A380飞机身上如此，从古至今的所有飞机均是如此。航空材料须承受安全之重在1903年首架飞机问世之后的10余年间，受科技发展水平的限制，当时的飞机设计准则主要是按静强度设计，即飞机材料只要能够承载飞行中的静载荷便可。在这段时间内，飞机材料主要为木材和帆布，除了个别连接件和发动机外，几乎没有什么金属材料，这一点从莱特兄弟的“飞行者1号”身上可以清晰看出。飞行者1号1920年~1949年，为了提高飞行安全水平，在飞机设计中开始逐渐融入安全寿命设计准则，飞机也过渡到以铝合金和钢材为主的全金属飞机。自上世纪50年代开始，飞机飞行速度越来越快。为了保证安全，飞机设计准则从安全寿命准则转向

3、破损安全准则，一些飞机开始采用高强度、高韧性材料，比如钛合金。另外，在这一时期，金属疲劳问题逐步涌现并且越来越被航空业所关注，普通的铝合金瞬间由航空材料“老大”变为一些空难的“罪魁祸首”，升级后的具有抗疲劳性能的铝合金材料随之大受青睐，并且沿用至今。20世纪末期，复合材料凭借重量较轻、抗疲劳性好等诸多优点登上历史舞台，在军用领域得到广泛应用。进入21世纪，复合材料也开始逐步被应用到民用领域并且得到迅速发展。在目前的一些先进民用飞机上，复合材料的结构重量百分比甚至超过了50%。有业内人士认为，航空复合材料的时代已经到来。历史表明，航空材料的选择不仅会直接影响到飞机的性能，还会对飞机的可靠性、耐用

4、程度和寿命等关乎飞行安全的因素起到决定性作用。从这个意义上讲，“一代材料，一代飞机”的说法并不为过。正是对安全的考虑，材料总是在更换2011年4月2日，一架美国西南航空公司波音737-300客机在飞行途中上演惊魂一幕：机舱顶部突然破了一个2平方米的大洞，但飞机随后成功迫降，并无人员伤亡。事后的“分所析谓报金告属指疲出劳，这，一就切是都金是属金材属疲料劳在惹经的过祸长。期的使用之后，由于重复多次地向其施加载荷，金属内部就会产生细小的裂纹。如果继续施加载荷，裂纹就会继续扩展，在加到一定程度的时候，材料就会被彻底破坏。”————材料力学专家孟庆春教授金属材料的裂纹不仅不易被发现，而且在人们通常认为受

5、力不大、不应该有问题的情况下，出现疲劳的金属材料也可能发生破坏。从字面上讲，就好像司机疲劳驾驶，由于他的反应速度变慢了，一些不起眼的因素也可能酿成交通事故。金属疲劳也是一样的，裂纹不过，似乎“隐形”的金属疲劳也不是不可破解的。起初是一点点扩大，到一定程度之后就会造成承载面虽然有的裂纹由于在内部，用肉眼很难看到，但现在积的减小，即使在较小力的作用下，也可能被破坏。”拥有的无损探伤技术，如超声波检测、X光检测等，都可以在早期就发现金属疲劳的踪迹，再加上对飞机的常规检查和维修保养，我们完全可以将金属疲劳扼杀在萌芽阶段。