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航空:新兴机床潜力市场
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文章录入:BRUDER 文章来源:中国工业报 更新时间:2010-3-8
航空:新兴机床潜力市场

  行业概况扫描

  2008年,中国航空工业集团实现总收入1660亿元,同比增长12.31%,实现利润和收益72亿元,同比增长11.58%,与1999年的不足400亿元相比,实现翻两番增长。

  2009年中国航空工业集团公司1~9月总收入、利润同比分别增长11.43%和34.85%,增速均高于中央企业和军工集团平均水平,综合效益指数同比提高2.7个百分点。

  航空工业步入黄金发展期

  《国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006-2009)》将大飞机项目列入16个重大专项,确立了发展民用飞机产业、开拓民用飞机市场进而成为航空大国和航空强国的基本发展战略,表明了国家发展以大飞机为代表的民用航空器的坚定意志和决心。2008年我国航空工业体制大改革,航空一、二集团合并为中国航空工业集团,新组建中国商业飞机有限公司,则是国家为实现这一战略构想而作的重大努力和尝试。

  民机产业将以此为起点在我国形成一个新兴的产业,这个新兴产业蕴藏有巨大的潜力和商机。据波音公司2009年最新预测,中国未来20年需要新飞机3770架,总价值4000亿美元。具有我国自主知识产权的ARJ21-700支线飞机,至今虽然处于适航取证阶段,但已有订单240架。事实上,大客机及支线飞机只是民机分类中的一部分,民机范畴不仅包括大型干线客货运输机和支线飞机的商用类飞机,同时还包括广泛用于工业、农业、林业、渔业、矿业、建筑业等诸多领域以及医疗卫生、抢险救灾、气象探测、海洋监测、科学试验、遥感测绘、教育训练、文化体育、公务飞行、私人航空、旅游观光等领域的通用类飞机。在这些领域,对飞机的应用需求随经济的快速发展与日俱增,飞机的应用领域将得到进一步的扩展。

  在市场需求的拉动下,目前,我国航空工业自主创新成果也收获颇丰。以歼10、歼11、枭龙、飞豹、猎鹰、山鹰、K8以及直8、武直10等为代表的新型先进军机、教练机和武装直升机已成为我军装备的主力。ARJ-700、新舟60、新舟600、新舟700等支线飞机以及直9、直11和EC120等多用途直升机的研发制造业取得重大进展,已经或即将推向市场。这些成果为我国航空工业的发展奠定了坚实的基础。

  同时,航空发动机研发制造瓶颈也取得重大突破。昆仑、秦岭、太行等航空发动机的最新研制成果,已经或即将终结长期制约我国航空工业发展的瓶颈,国产飞机使用国产发动机的时代已经来临。航空发动机虽是飞机的一个部件,但却是“皇冠上的钻石”。该项技术的突破对我国航空工业的发展均有决定性的意义。

  从外部市场环境来看,目前我国航空工业国际合作前景广阔,国际市场潜力巨大。世界民用飞机生产的惯例是全球采购,虽然国际金融危机对我国航空工业的转包生产产生了一些不利的影响,但国际航空运输业的发展前景依然乐观,其快捷方便的特点也是其他运输业所不能取代的。加之,我国的航空产品具有物美价廉的特点,特别适合发展中国家的需求。以K8教练机为例,截至目前累计出口300余架,手持订单150余架,价值人民币50余亿元,满足企业三年生产需求,且国庆60周年阅兵之后,全球订单呈现迅速增长之势。

  根据中国商业飞机有限公司有关负责人介绍,大飞机项目3~5年内将投入600亿元,其中300亿元作为前期研发费用,另300亿元将用于能力建设,而到最终投放市场,相关投入总体上将达到2000亿元,相当于三峡工程的总投资。如此庞大的投资规模还并不是中国航空工业投入的全部,还有承担大型运输机任务的中国航空工业集团的投资以及用于军机和多种通用飞机的投资费用。一个新兴的快速发展中的蕴藏着巨大发展潜力的产业,其投资规模应该是十分巨大的,回顾比较我国进入WTO之后汽车工业的投资规模,也不难得出这样的结论。

  高精密机床需求旺盛

  飞机是人类迄今为止制造的最为复杂、技术含量最高的产品。一架大飞机由300~500万个零件组成,且众所周知,其零件的复杂程度和近似严酷的品质要求,吸纳大量高技术高品质装备参与其中。

  大飞机对机床的需求,第一,因其属于新兴产业,涉及到我国机床行业以前未曾涉足的领域,赋予机床工具行业全新的发展机遇。第二,大飞机由于其“大”,原有的部分制造设备不能够满足其对“大”规格的要求,这使得大飞机的制造设备有了更新换代的需求。第三,大飞机包括整个民用飞机范畴,由于其自身的商业性质,在安全性、经济型、环保型、舒适性、适航性等方面均有其特殊的要求和标准,原有的部分制造设备将不能够满足其零件的加工技术要求。第四,随着材料工业的发展,越来越多的新材料、高技术复合材料被飞机制造业采用,需要与之相适应的制造装备应对。第五,为提高安全可靠性,尽量减少零件总数设计思想下的采用整体制造技术是目前世界航空制造业的发展趋势,无疑对机床的品种、功能和性能提出了新的要求。除了航空制造业本身对机床的直接需求,由于与其他如机械、电子、材料、冶金、仪器仪表、化工等工业行业密切相关,航空制造业的兴起也将引发关联行业需求的兴起,同样对机床行业市场拓展带来新的契机。

  由于飞机零件种类繁多,因此对机床的需求分为机体结构件加工和发动机零件加工两大类。

  机体结构件加工需要规格趋大、工作台尺寸达5000mm×20000mm以上的三至五轴龙门镗铣床,用于梁类、壁板、框类零件的加工;专用于机翼大梁加工的五轴联动定梁龙门移动式仿形复合加工中心;用于机翼纵墙、半框、翼肋、接头类零件加工的立式加工中心和数控立式铣车;用于加工中规格高精度零件的五轴卧式加工中心;通过宽度小于1000mm,主轴转速30000r/min~40000r/min的五洲高架龙门式型材铣床;用于加工起落架主支柱和缓冲支柱的车铣复合加工中心以及蒙皮拉伸机、蒙皮滚弯成形机、三辊校平机和型材拉玩机等。

  发动机结构件加工所需的机床则包括数控立车和数控精密立车、数控卧式车床、立式加工中心、立卧转换加工中心、数控缓进给磨床、数控线切割机、电火花蜂窝磨床、卧式五轴加工中心、精密双主轴车铣复合中心、最大滚压直径达覫80mm的滚丝机、数控超精密车床、多级电脉冲小孔加工机床、数控电火花高速小孔机床、五轴叶片加工中心、数控立式圆台磨床等。

  航空工业对机床的要求之高几乎涵盖了现代机床的全部成果,这也是国产机床难以进入其核心制造的原因所在。机床行业应紧紧抓住航空工业进入黄金发展期的难得的机遇,大力提升产品的技术含量和制造水平。

  需要新型刀具材料

  为了提高飞机的飞行效率,降低其生命周期成本,飞机制造商正在越来越多地使用复合材料和钛合金。例如,波音787和空客A350的机身大部分将用复合材料制成。在商务客机市场上,豪客比奇公司的PremierIA型和Hawker4000型客机的机身将全部采用复合材料制造;Eviation公司的EV-20Vantage型飞机的机翼和机身也将采用全复合材料。随着复合材料、钛合金以及由两种材料构成的叠层材料在飞机结构件中的应用日益增多,对需要使用高硬度、高韧性刀具材料的切削加工提出了具有挑战性的要求。

  复合材料的使用推动了零件的合并和连接,减少了所需紧固件的数量。但是,大多数被取消的紧固件都属于“面积紧固件”———即可用自动化工序加工的大量小直径紧固件。因此,保留下来的大部分紧固件的安装孔直径和厚度都较大,并由多种材料叠合而成,加工难度也更大。由于石墨复合材料与铝之间的接触可能会引起化学电流腐蚀,而安装在石墨复合材料上的结构件通常都是铝制件。这两种材料的钻削加工都很困难,而将它们组合为叠层后进行钻削加工难度就变得更大。因此,除了钻削参数与加工传统工件材料不同以外,还需要采用不同的刀具材料。

  除了钻削加工这些由不同材料复合在一起的新型材料的挑战外,目前的飞机机身装配对钻削加工的性能和质量也提出了新的挑战:如需要在厚度更大的叠层复合材料上钻削直径更大的孔;为了缩短机身装配时间,对“一次过”钻削、干式或近干式钻削以及高效装配的需求日益增加等;这些因素都会大幅缩短刀具的使用寿命。因此,为了降低每孔加工成本、提高生产率,就需要采用新的刀具材料。

  此外,为了缩短最终装配工序的流程时间,也必须提高刀具的使用寿命。

  随着飞机的市场需求不断增长,刀具行业迎来广阔的市场机遇同时,也对国产刀具提出了更高的要求,为我国航空工业开发并提供加工性能更优异的刀具,国产刀具商任重而道远。

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