1、航空材料須承受安全之重12012年新年伊始，剛剛才消停一陣的空客A380再次成為人們茶余飯后的談資。但這一次，將“空中巨無霸”推到風(fēng)口浪尖的并不是中國(guó)第二架空客A380飛機(jī)的到來，而是一條不折不扣的負(fù)面消息。據(jù)國(guó)外媒體報(bào)道，從1月初開始，陸續(xù)有數(shù)架空客A380飛機(jī)在檢查中發(fā)現(xiàn)機(jī)翼翼肋與蒙皮間的連接件存在細(xì)微裂縫，因此歐洲航空安全局（EASA）要求航空公司對(duì)起降次數(shù)在1800次以上的空客A380客機(jī)進(jìn)行緊急檢查。 2鋼筋鐵骨的飛機(jī)為什么會(huì)出現(xiàn)裂縫？會(huì)對(duì)飛行安全造成影響嗎 ？3眾所周知，空客A380飛機(jī)是目前世界上最大的飛機(jī)，相比之下，零件上的幾絲裂紋從體積上來看確實(shí)顯得十分渺小。但是，作為飛行安

2、全的基礎(chǔ)，航空材料本身容不得哪怕一絲裂紋，不僅在空客A380飛機(jī)身上如此，從古至今的所有飛機(jī)均是如此。 所以航空材料須承受安全之重 4“一代材料，一代飛機(jī)”在1903年首架飛機(jī)問世之后的10余年間，受科技發(fā)展水平的限制，當(dāng)時(shí)的飛機(jī)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則主要是按靜強(qiáng)度設(shè)計(jì)，即飛機(jī)材料只要能夠承載飛行中的靜載荷便可。在這段時(shí)間內(nèi)，飛機(jī)材料主要為木材和帆布，除了個(gè)別連接件和發(fā)動(dòng)機(jī)外，幾乎沒有什么金屬材料，這一點(diǎn)從萊特兄弟的“飛行者1號(hào)”身上可以清晰看出。 飛行者1號(hào)51920年1949年，為了提高飛行安全水平，在飛機(jī)設(shè)計(jì)中開始逐漸融入安全壽命設(shè)計(jì)準(zhǔn)則，飛機(jī)也過渡到以鋁合金和鋼材為主的全金屬飛機(jī)。自上世紀(jì)50年代開

3、始，飛機(jī)飛行速度越來越快。為了保證安全，飛機(jī)設(shè)計(jì)準(zhǔn)則從安全壽命準(zhǔn)則轉(zhuǎn)向破損安全準(zhǔn)則，一些飛機(jī)開始采用高強(qiáng)度、高韌性材料，比如鈦合金。另外，在這一時(shí)期，金屬疲勞問題逐步涌現(xiàn)并且越來越被航空業(yè)所關(guān)注，普通的鋁合金瞬間由航空材料“老大”變?yōu)橐恍┛针y的“罪魁禍?zhǔn)住保?jí)后的具有抗疲勞性能的鋁合金材料隨之大受青睞，并且沿用至今。 “一代材料，一代飛機(jī)”6“一代材料，一代飛機(jī)”20世紀(jì)末期，復(fù)合材料憑借重量較輕、抗疲勞性好等諸多優(yōu)點(diǎn)登上歷史舞臺(tái)，在軍用領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。進(jìn)入21世紀(jì)，復(fù)合材料也開始逐步被應(yīng)用到民用領(lǐng)域并且得到迅速發(fā)展。在目前的一些先進(jìn)民用飛機(jī)上，復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)重量百分比甚至超過了50%。有

4、業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，航空復(fù)合材料的時(shí)代已經(jīng)到來。 7歷史表明，航空材料的選擇不僅會(huì)直接影響到飛機(jī)的性能，還會(huì)對(duì)飛機(jī)的可靠性、耐用程度和壽命等關(guān)乎飛行安全的因素起到?jīng)Q定性作用。從這個(gè)意義上講，“一代材料，一代飛機(jī)”的說法并不為過。 正是對(duì)安全的考慮，材料總是在更換8不得不防的金屬疲勞2011年4月2日，一架美國(guó)西南航空公司波音737-300客機(jī)在飛行途中上演驚魂一幕：機(jī)艙頂部突然破了一個(gè)2平方米的大洞，但飛機(jī)隨后成功迫降，并無人員傷亡。事后的分析報(bào)告指出，這一切都是金屬疲勞惹的禍。 “所謂金屬疲勞，就是金屬材料在經(jīng)過長(zhǎng)期的使用之后，由于重復(fù)多次地向其施加載荷，金屬內(nèi)部就會(huì)產(chǎn)生細(xì)小的裂紋。如果繼續(xù)施加載荷，裂紋就會(huì)繼續(xù)擴(kuò)展，在加到一定程度的時(shí)候，材料就會(huì)被徹底破壞?！?材料力學(xué)專家孟慶春教授 9金屬材料的裂紋不僅不易被發(fā)現(xiàn)，而且在人們通常認(rèn)為受力不大、不應(yīng)該有問題的情況下，出現(xiàn)疲勞的金屬材料也可能發(fā)生破壞。從字面上講，就好像司機(jī)疲勞駕駛，由于他的反應(yīng)速度變慢了，一些不起眼的因素也可能釀成交通事故。金屬疲勞也是一樣的，裂紋起初是一點(diǎn)點(diǎn)擴(kuò)大，到一定程度之后就會(huì)造成承載面積的減小，即使在較小力的作用下，也可能被破壞?！辈坏貌环赖慕饘倨诓贿^，似乎“隱形”的金屬疲勞也不是不可破解的。雖然有的裂紋由于在內(nèi)部，用肉眼很難看到，但現(xiàn)在擁有的無損探傷技