Resumen: en la actualidad, China ha dado tres pasos clave en la industria general de fabricación de aviones, a saber, el avión regional ARJ21-700,el avión C919 de un solo pasillo y el avión C929 de dos pasillosLas partes de aluminio de los aviones ARJ21-700 están hechas principalmente de aleación de aluminio duro, como aleación de aluminio-cobre y aleación de aluminio-zinco, pero no se ha aplicado aleación de aluminio-litio.
De aleación de aluminiotiene las ventajas de peso ligero, alta resistencia específica y resistencia a la corrosión.Desde que la manivela del motor hecha de aleación de aluminio fue utilizada en el primer avión del mundo fabricado por los hermanos Wright en 1903El litio es el elemento metálico más ligero. Con cada aumento del 1% de litio en la aleación de aluminio, el litio se vuelve más ligero.la densidad de la aleación de aluminio puede reducirse en un 3% y el módulo puede aumentar en un 6%.Además de las ventajas anteriores, el material de aleación de Al-Li también puede mejorar en gran medida la resistencia a la fatiga y la dureza a bajas temperaturas.La aleación de al-Li se ha convertido en un material importante para la aviación en muchos países.
01Situación actual de la producción y aplicación de la aleación de Al-Li en el país y en el extranjero.
La investigación y el desarrollo de la aleación de Al-Li ha pasado por tres etapas, la primera generación está representada por 2020 y la aleación de BA 23, y la segunda generación está representada por 1420 y 2090.En la actualidad, se ha desarrollado a la tercera generación de aleación de Al-Li, que tiene buenas propiedades integrales.2199 y 2050 se utilizan ampliamente en aviones grandes avanzados y naves espacialesCon el fin de satisfacer las necesidades de la industria aeroespacial, las grandes empresas de aluminio e instituciones de investigación científica del mundo han comenzado a desarrollar la aleación Al-Li de cuarta generación.Comparado con la tercera generación, el contenido de litio de la nueva generación de aleación de Al-Li se reducirá, mientras que la resistencia y la resistencia a la fractura mejorarán.y otras propiedades aún pueden alcanzar o incluso exceder el nivel de la aleación de Al-Li de tercera generación.
1.1 situación actual de producción y aplicación en el extranjero.
En la actualidad, los países extranjeros con un sistema completo de producción de aleación de Al-Li se distribuyen principalmente en cinco regiones desarrolladas, a saber, Estados Unidos, Rusia, Gran Bretaña, Francia e Italia.La capacidad total de producción de aleación de Al-Li es de aproximadamente 200000 t.Estos países han establecido un sistema completo de fundición- fundición-procesamiento, en el que la fundición es un proceso clave para la producción de materiales de aleación Al-Li.
Los Estados Unidos están a la vanguardia del mundo en la investigación y el desarrollo, la producción y la aplicación de aleaciones de aluminio y litio, representando aproximadamente el 50% de la capacidad de producción mundial.Los tipos de productos de placa de cubiertaLas principales empresas productoras son Okonink Aluminum Co., Ltd., Kenlian Aluminum Co., Ltd.,Aili Aluminium Co.., Ltd. Okonink Aluminum Co., Ltd. es el mayor fabricante de aleaciones de aluminio y litio del mundo, con una capacidad de producción de aproximadamente 55000 t.La capacidad de producción de Okonink se distribuye principalmente en Davenport Rolling PlantLa Comisión consideró que la Comisión no podía tener en cuenta las conclusiones de la Comisión.Los principales clientes incluyen a Boeing, Airbus, Lockheed Martin, Gulfstream Aerospace, Comac y muchos otros grandes fabricantes de aviones civiles y militares.
La producción de aleaciones de aluminio y litio de Kenlian Aluminium se completa en la planta de laminación Isual, en Francia, con una capacidad de producción de unas 14000 t. Sus principales clientes son European Aerospace,Airbus y BombardierLa producción de aleación de Al-Li de Eli Aluminium se encuentra en la planta de Koblenz en Alemania.Estados Unidos utilizó la primera aleación industrial de aluminio y litio 2020 en aviones de alerta temprana RA-5C, lo que redujo el peso total de la aeronave en un 6%.Después de la década de 1990, la aleación de aluminio y litio de tercera generación se utilizó en el marco de separación trasera de FMui 16,el haz del Boeing 787 y la caja de almacenamiento exterior del transbordador espacial EndeavourEl avión de transporte Cmur17 utiliza placas de aleación de 2,8 t de Al-Li y perfiles extrudidos para hacer la viga del suelo y la piel del alerón de la bodega de carga,que es 208 kg menos que la de la aleación de aluminio ordinaria.
La I + D, la producción y la aplicación de la aleación rusa de Al-Li comenzaron en la antigua Unión Soviética, y es el segundo país más grande en I + D,producción y aplicación en el mundo después de los Estados UnidosLa capacidad de producción es del 25% del mundo, y el tipo de materiales de procesamiento es similar al de los Estados Unidos.Las empresas productoras son principalmente Ural Kamensk Aluminum Co.., Ltd., y el mercado es principalmente para el sector aeroespacial doméstico. A principios de la década de 1970, la aleación 1420 Al-Li se utilizó en el fuselaje, el tanque de combustible, la cabina y otras partes del MiG-29,y el efecto de reducción de peso alcanzó el 24%Cuando se trata de la tercera generación de aleación de Al-Li, Rusia también utiliza la nueva aleación de Al-Li en el tanque de hidrógeno líquido del transbordador espacial Blizzard, MiG-29, Su-27,Tu-144 y otras aeronaves civiles y militaresPor ejemplo, la cantidad de aleación de Al-Li por avión MiG-29 representa el 3% del peso total del fuselaje.
La investigación y el desarrollo, la producción y la aplicación de la aleación Al-Li en Europa se distribuyen en Gran Bretaña, Francia e Italia.Estos países se han quedado atrás de los Estados Unidos y Rusia en la investigación y desarrollo de la tercera generación de aleación de Al-Li, y la producción se lleva a cabo en las plantas europeas de empresas estadounidenses.la antigua empresa francesa Puji Aluminum Company se ha fusionado con la Kenlian Aluminum Company de los Estados UnidosEl molino de Kitzgreen en el Reino Unido y el molino de Fusina en Italia forman parte de la Okonink Aluminum Company de los Estados Unidos.Eurofighter y demásTodas las piezas delgadas en forma de placa en la parte delantera del Typhoon están hechas de 8090 placas delgadas de aleación de aluminio y litio, lo que representa el 9% de todos los materiales.La cubierta de la sala de equipos electrónicos en la cabina es 1El marco del fuselaje, la piel y la estructura interna del helicóptero EH101 son placas y forjas de aleación de aluminio y litio ampliamente utilizadas, y el peso de cada avión se reduce en 200 kg.
1.2 situación actual de la producción y aplicación nacionales.
En China, con el fin de satisfacer la demanda de aeronaves domésticas de aleación de Al-Li, la industria de procesamiento de aluminio de China comenzó a estudiar el seguimiento de la aleación de Al-Li en la década de 1960,y imitó con éxito las aleaciones 8090 y 2091 de Al-LiDurante el período del octavo plan quinquenal, China ha podido fundir 1 tonelada de aleación de Al-Li y inicialmente tiene la capacidad de producir placas y perfiles de aleación de Al-Li de pequeño tamaño.Durante el período del noveno plan quinquenal, mediante la introducción de un horno de fusión al vacío de 6 t y de equipos y tecnología de fundición para aleación de Al-Li en Rusia,se logró un gran salto de 1t a 6t en la fusión y fundición de aleación de Al-LiEn 2012, Southwest Aluminum rompió muchas tecnologías clave de la tercera generación de aleación de Al-Li y realizó la mejora coordinada de las propiedades integrales de la aleación de Al-Li.
Después de casi 40 años de investigación y exploración, China ha dominado básicamente la tecnología de fusión de materiales de aleación de Al-Li aeroespacial,La tecnología de fundición de lingotes planos grandes de aleación de Al-Li y lingotes redondos de aleación de Al-LiSin embargo, todavía existe una gran brecha entre la investigación básica y la producción industrial y la aplicación de la aleación de Al-Li con los Estados Unidos y Rusia.sólo Southwest Aluminum (Group) Co., Ltd. puede producir una pequeña cantidad de aleación de Al-Li con una producción anual inferior a 100 t, que está lejos de ser capaz de satisfacer las necesidades de las grandes aeronaves nacionales.
02Pronóstico de la demanda del mercado interno de aleación de Al-Li.
La aleación Al-Li se ha utilizado en aviones militares, aviones civiles, helicópteros y naves espaciales, principalmente en el marco del fuselaje, la costilla de la solapa, la superficie de estabilidad vertical, el carenado, el labio de entrada, la escotilla,tanque de combustible y así sucesivamenteEn el diseño y fabricación de nuevos aviones, el peso ligero y la pérdida de peso a menudo se calculan en el campo de la aviación.piezas de aleación de aluminioEl efecto de la reducción de peso es que el coste anual de vuelo de cada aeronave se reducirá en más de 2,2%,Así que la aleación de Al-Li se considera el material estructural más ideal para la industria aeroespacial..
En la actualidad, China ha dado tres pasos clave en la industria general de la fabricación de aviones, a saber, el avión de pasajeros regional ARJ21-700, el avión de pasajeros de un solo pasillo C919 y el avión de pasajeros de dos pasillos C929.Partes de aluminioLa mayoría de los aviones ARJ21-700 están hechos de aleación de aluminio duro, como aleación de aluminio-cobre y aleación de aluminio-zinco, pero no se ha aplicado aleación de aluminio-litio.La aleación de Al-Li de tercera generación se utiliza en la piel del fuselajeEl material de aleación de Al-Li de todo el avión representa el 15,5%,con una dosis de 14 t, y se ha conseguido un buen efecto de reducción de peso global del 7%.
Las placas de aleación de aluminio y litio se utilizan ampliamente en la sección recta del fuselaje del C919 fabricado por Hongdu y en las grandes partes del fuselaje y el alerón del C919 fabricado en Xi'an,Pero la aleación de aluminio y litio de tercera generación utilizada en el avión C919 proviene de Okonink Aluminum Co.., Ltd. En junio de 2018, la forma general y el tamaño del avión de pasajeros de fuselaje ancho de largo alcance C929 se determinaron formalmente, y se está llevando a cabo el trabajo de diseño preliminar (G3).Es cierto que la aleación de aluminio y litio de tercera o incluso cuarta generación se utilizará ampliamente en las piezas de aluminio C929 en el futuro.
En el informe sobre el desarrollo de la industria de la aviación civil de 2017 publicado por la Administración de Aviación Civil de China, se indica que en 2017,El volumen total de negocios de transporte de la industria de la aviación civil china fue de 108.308 millones de toneladas/km, un aumento del 12,6% respecto al año anterior, y el volumen total de negocios del transporte de toda la industria aumentó a una tasa media anual de 12.2 por ciento en los últimos cinco añosA finales de 2017, el número de aviones de transporte en la industria de la aviación civil al final del período era de 3296, un aumento de 346 respecto al final del año pasado.La Comisión también examinó si el plan de desarrollo de la aviación civil de la República Popular China (PNAC) era compatible con el mercado interior., se estima que para el año 2020, el volumen de negocios total del transporte aéreo de la industria de la aviación civil del país alcanzará los 142.000 millones de toneladas / km, con una tasa de crecimiento anual promedio del 10,8%.El número de aviones de uso general de la aviación civil ha superado los 5000.
Al mismo tiempo, se prevé y se propone que durante el período del 13o Plan Quinquenal,Es necesario hacer un buen trabajo en la gestión posterior a la certificación de los aviones ARJ21-700 y Xinzhou 60 series., y llevar a cabo el examen y la homologación de aviones domésticos de pasajeros grandes C919 y otros modelos.Según el informe anual del mercado de aviones comerciales de Comac de China de 2017 a 2036, publicado por Comac en septiembre de 2017., se espera que China entregue 8575 aviones de pasajeros por un valor aproximado de US$1,2104 billones en los próximos 20 años, con una demanda anual promedio de más de 420 aviones.los aviones de pasaje de un solo pasillo representaron el 64%, un total de 5475, los aviones de pasajeros de doble pasillo representaron el 23%, un total de 2003, y los aviones regionales representaron el 13%, un total de 1097.
En los últimos años, la economía de China se ha desarrollado rápidamente y el consumo se ha mejorado gradualmente.que ha entrado en el nivel de los países de ingresos medios superioresLa demanda de consumo de aviación continúa aumentando. El número de vuelos per cápita en China es de cerca de 0,4 veces al año, el doble que hace 10 años.Pero en comparación con los países desarrollados como los Estados Unidos (2En el caso de la aviación civil, la diferencia es obvia: según la planificación de la Administración de Aviaciónel número de vuelos per cápita en China llegará a 0.5 veces al año en 2020 y 1.04 veces al año para 2030. Se puede ver que la mejora de la industria del transporte aéreo de China proporciona un enorme espacio de mercado para la demanda de aviones.
En la actualidad, el avión doméstico de pasaje C919 de pasillo único C919 ha recibido 730 pedidos, y se espera que el primer C919 sea puesto en uso comercial en 2021.el uso de la aleación de Al-Li se refiere al nivel actual de C919., y teniendo en cuenta que la cantidad de aleación de Al-Li utilizada en cada aeronave es de 14 t, sólo la aeronave de pasillo único C919 necesita aleación de Al-Li de 10220 t,junto con el avión C929 de doble pasillo ya en desarrolloSegún las previsiones de Comac de China, China necesitará 7478 aviones de pasillo único y de doble pasillo en los próximos 20 años.Si el avión 1max-3 es producido por Comac de China y compite con Boeing y Airbus, la demanda interna de aleación de aluminio y litio será superior a 30000 toneladas.
Además de un gran número de aplicaciones en aeronaves civiles, otro mercado de aplicación importante de la aleación de Al-Li es la aeronave militar.el número de aviones de combate militares de China alcanzó los 1453, principalmente aviones de combate de segunda y tercera generación, que representan el 10 por ciento del mundo, sólo la mitad de la de los Estados Unidos, en segundo lugar.,El Estado ha aumentado continuamente su inversión en la industria aeroespacial con el fin de aliviar la presión del transporte terrestre, proteger la seguridad nacional y los intereses extranjeros.Durante el período del 13o Plan Quinquenal, la Fuerza Aérea de China dará inicio al período pico de los cazas "tres y medio", incluyendo J-10C, J-11D, J-16 y Su-35SK.y se espera que la capacidad de producción de estos aviones tácticos supere los 115 por año.Y los cazas de cuarta generación J-20 y J-31 ya han sido puestos en servicio, junto con la capacidad de producción de unos 10 aviones estratégicos por año,Se ha convertido en el país con la mayor producción de aviones militares en el mundo., y esta situación no cambiará en gran medida en la próxima década.
Si se produce a este ritmo, los aviones militares chinos necesitarán casi 500 toneladas de aleación de aluminio y litio al año.Tanque de combustible para cohetes y estructura de la estación espacial en el campo aeroespacialEn resumen, en los próximos diez años, la demanda anual media de aviones civiles y militares nacionales alcanzará alrededor de 550, y la demanda anual de aleación Al-Li será de más de 1500 toneladas.
03- Pronóstico y sugerencia sobre el suministro de mercado de aleación de Al-Li.
En la actualidad, los colegios y universidades nacionales como la Universidad Central del Sur y el Instituto de Materiales Aeronáuticos de Beijing han llevado a cabo investigaciones básicas sobre la aleación de Al-Li.Sólo Southwest Aluminum puede producir aleación de Al-Li.La aleación de Al-Li necesaria para los aviones grandes todavía tiene que ser importada de los Estados Unidos.Mientras que la demanda anual de aleación de Al-Li para aeronaves militares y civiles nacionales alcanza 1En la actualidad, la industrialización de los materiales de aleación de Al-Li es urgente.
En el futuro, China debería aprovechar la demanda de aleación de Al-Li en aviones grandes, cohetes y otras aeronauticas y naves espaciales avanzadas como una oportunidad para fortalecer la investigación,producción y aplicación de materiales de aleación de Al-Li de tercera generación o más avanzados, con el fin de mejorar la capacidad de innovación independiente y de localización.Se sugiere que el Estado y las empresas relacionadas sigan proporcionando apoyo político e inviertan fondos especiales., aumentar el número de entidades de investigación y producción, reforzar y modernizar la construcción de centros de investigación y producción, plataformas de aplicación y equipos de herramientas,promover el desarrollo conjunto y la promoción colaborativa de la I + D, empresas de producción y aplicación, mejorar las capacidades de investigación y desarrollo de aleación de Al-Li y de innovación y las capacidades de transformación de logros, actualizar y ampliar las líneas de producción de aleación de Al-Li en el sector aeroespacial.