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1949年全国解放时,国内航空器材的生产基本处于空白。1952年2月,中央财经委员会主任陈云召集专门会议,研究航空器材的国内试制问题。会议指出:由飞机修理走向飞机制造最困难的是技术人才和原材料问题,如果材料不立足于国内,那才是最大的困难。1953年10月,国家计委召集冶金部、一机部等专门研究解决航空器材问题,要求二机部四局与各工业部门会后继续组织专人深入研究,落实措施。
50年代初期,上海已开始在特种纺织、化工方面为航空工业承担少量新材料试制项目。1958年以后,上海的国防工业开始起步,1962年后有了较大发展,承担航空材料试制的比重逐步上升。80年代起从仿制走向创新,成为航空材料研制的重要基地。航空部申请的新材料试制项目,1984年上海市承担项目占全国的22%;1985年上海市承担项目占全国的21.4%;1986年上海承担项目占全国的20.5%。
一、特种纺织材料
航空工业的特种纺织材料(以下简称特纺材料)主要用于降落伞、飞行服以及与飞机配套的蒙布、罩布、靶套等。1952年10月,航空工业局向纺织工业部提出南京宏光机械厂生产降落伞需用45种特纺材料的申请。同年11月,纺织工业部要求华东纺织管理局将宏光机械厂需用的特纺材料编入1953年计划,并布置生产供应。华东纺织管理局即将特纺材料安排在所属17个国营工厂和19个私营工厂中生产。在生产过程中,由于经验不足,设备和试验仪器存在一些问题,材料质量不够稳定,使有些品种如K字绸、10号丝绳、231帆布的个别质量指标达不到苏联国家标准要求。1955年苏联专家来华进行技术指导,并为参加特纺材料试制的技术人员、管理人员讲课。经过半年多分析、改进,特纺材料质量有了显著提高,进入批量生产。
当时特纺材料的原料主要是棉、麻和蚕丝等天然织物,除部分棉织品采用长绒棉需进口外,其他均为国产原料。纺织工业部门在沿用苏联国家标准中,注意充分利用国内资源。如9.5/6亚麻线、麻棉扁带,苏联国家标准规定用亚麻,但中国亚麻产量很少,主要产苎麻,而苎麻性能优于亚麻,在中国纺织专家建议下,便果断用苎麻代用。实践证明苎麻制品完全能满足航空产品的要求。“一五”期间共试制成功44个品种特纺材料。
1958年宏光机械厂承担试制高速救生伞任务,要求采用强度大、重量轻的锦纶织物。上海化纤厂在市纺织局组织下,与各织造厂形成一条龙生产线。1962年锦纶长丝试制成功,使航空工业用的特纺材料从天然纤维向人造纤维过渡,成为纺织工业一个新的发展阶段。
1960年苏联撕毁协定,迫使特纺材料走自行研制的道路。1961年航空工业提出12个品种的试制任务,主要是锦纶6、锦纶66织物。1962年上海所生产的锦纶织物均已达到苏联国家标准要求。1961~1965年自行研制的占43.60%;1966~1967年自行研制的占93.5%;1977年后已完全自行研制。
二、金属材料
从1959年起,上海冶金工业为航空工业完成大量金属材料的科研、生产任务。计有重大科研项目近150项,重点新产品试制近170项,已能生产航空用特殊钢150余种钢号。至1985年累计生产航空金属材料60余万吨。
1.合金钢、不锈钢
1959年上钢五厂建成后,当年就为空军13厂试制合金结构钢、轴承钢。1960年沈阳发动机厂要求试制一批合金结构钢20A、30CrMnSiA和不锈钢1Cr18Ni9Ti小口径无缝钢管(直径6~14×1毫米)。当时市冶金局领导亲自部署,并确定两个研究点:一个以上海钢研所为主,上海钢管厂、永鑫无缝钢管厂协助;另一个由上钢五厂负责。最初上海不锈钢冶炼生产工艺尚未过关,三机部进口10余吨直径57×3.5×700毫米的Cr18Ni型不锈钢无缝管,在上钢五厂改轧,拉拔成(直径4~6×1毫米)小口径无缝管。经反复研究和实践,于1961年试制成功。接着继续对一系列不锈钢产品(不锈钢带、不锈钢饼、环件)进行攻关。在400毫米宽的航空不锈钢带试验中,轧机宽度不够,操作人员采取拉开轧机牌坊。但试轧时发生宽度方向延伸不均匀,钢带左右逃窜。在查明原因的基础上,采取人工辅助办法,终于在1964年轧出国内第一条0.5×400毫米宽的1Cr18Ni9Ti不锈钢带。
2.防弹钢板
1961年10月,上钢三厂试制均质航空防弹钢板。当年提供靶样钢板,经实弹考核,达到规定技术指标,从而结束了依靠从苏联进口的局面。1963年该厂又承担制造歼击机、轰炸机驾驶员座椅背、头盔等防护构件用A-8渗碳防弹钢板任务。该钢种热处理工艺比较复杂,需单面渗碳、淬火、冷处理及低温回火等。当年制造2个炉号钢板,经靶场试验,抗弹性能达到苏联技术要求。
3.高温合金
随着航空工业的发展,抚顺钢厂生产的高温合金已不能满足航空工业的需要。1962年沈阳生产航空发动机需要高温合金,冶金部下达给上钢五厂试制。由于市冶金局已在1960年开始高温合金的研究,因此仅用半年多时间就完成首批高温合金的试制任务。1963年涡喷6航空发动机用的3种高温合金,在抚顺钢厂攻关中遇到质量问题,市冶金局获悉后决定同时开展攻关。冶金部也考虑扩大高温合金生产点,于是指示北京钢铁研究院派专家来沪指导协助。在高温合金指挥部的组织领导下,统一安排,相互配合,开展技术攻关。在攻关中2种板材试制顺利,通过了试车。1种材料遇到较多困难,1965年3月在成都航空发动机厂试车到65小时,其中1片一级涡轮叶片断裂。分析认为叶片属疲劳断裂,与合碳量偏低、高温强度不足等因素有关。攻关组立即进行新的试验,并调整了热处理工艺。重新冶炼的材料加工成叶片,仍在原机试车,终于通过了试车考核。
1974年上钢五厂接受运10飞机吊挂合金材料的研制任务。经过努力,于1977年向上飞厂提供一批Φ50热轧合金材料,经使用满意。上海被冶金部确认为国内第二个高温合金生产基地。
4.钛合金
钛合金具有比重小、强度高、加工成型好等特点,是飞机、发动机增加推重比的重要材料。1964年9月,三机部因研制歼击机需要,要求上海研制钛合金。1965年2月,冶金部技术司和上海市冶金局组建上海钛材研究生产联合体,由市冶金局、中科院上海冶金研究所等单位组成,三机部航空材料研究所、直升机研究所代表用户参加。后上钢三厂、上钢五厂也参与开坯、轧材等工作。经过1年多努力,完成实验室研制。当时上海限于生产条件,由上海钢研所派人带原料到沈阳压制电极后,冶炼成锭再带回上海。1966年上海建成海绵钛生产线和电极挤压设备。同年7月上海炼出第一支钛合金铸锭。1968年向航空工业供应钛合金棒材、铸造盘件7.2吨。1971年后上海钛合金研究由仿制进入开发创新阶段。1976年为三机部研制出高强度钛合金。1979年为配合三机部研制涡喷13发动机,冶金部向上钢五厂下达试制调质强化钛合金的任务。经过1年多努力,使钛合金性能达到苏联同类牌号水平。1985年上钢五厂先后向航空工业供应多种规格调质强化钛合金棒材。有关工厂用该批材料制造涡喷13发动机零件后,通过发动机500小时地面和空中试车,各项技术指标符合设计要求。
三、化工材料
1958年下半年起,上海化工系统为航空工业研制和生产供应多种新型化工材料。
1.橡胶制品
1970年三机部要求试制飞机起落架缓冲V型密封圈。上海橡胶制品二厂开始用丁腈-尼龙橡胶和丁腈-聚胺脂橡胶试制,经模拟试验往复600多次,发现缓冲漏油,1000次后皮碗都有不同程度磨损。又经多次改进,于1972年研制成功,经空、海军部队各10架飞机试用,在使用和长期停放中均未发现质量问题。
1972年空军工程部和三机部提出试制航空刹车胎。该刹车胎是飞机着落滑跑时制动轮胎的专用内胎,要求在50~55℃气温范围内工作,气密性强,胎体强度高,胎面胶布与帘布胶面粘接牢固,耐磨耐折,由上海橡胶制品二厂承担并完成试制任务。经空、海军装机试飞使用,飞机起落次数一般都能在100次左右。为满足国内南方机场高温使用特点和应急刹车的要求,在保持原航空刹车胎结构尺寸基础上,又选用耐高温的玻璃纤维帘线和耐热胶,试制成耐高温刹车胎,使用寿命比原航空刹车胎提高2~3倍。
1972年11月和1974年4月,市国防工办为708工程配套分别下达金属蜂窝结构胶、高温密封腻子、薄壁软油箱、航空胶管等60余项试制任务。其中有的项目三机部已先行提出,工厂已开始试制。经上海橡胶制品二厂、上海胶管厂、上海橡胶制品研究所等不断摸索,积极攻关,先后完成试制任务,并通过技术鉴定,交付运10飞机使用。
根据南昌飞机制造厂提出的试制飞机薄壁软油箱的要求,上海橡胶制品二厂于1973年6月提供样件,在飞机上试装。其中1架飞机飞行160小时21分、269个起落,油箱外壁无渗油、漏油及老化、龟裂现象,满足装机使用要求。随着工厂飞机的改型,薄壁软油箱又装在加大航程飞机上使用。经两次外场使用情况调查,该油箱也能满足飞机使用要求。在此基础上,上海橡胶制品二厂还研制供出口飞机使用的82型薄壁软油箱和靶机软油箱。
2.塑料、树脂产品
1963年三机部提出试制聚乙烯醇缩丁醛(PVB)膜,由上海市塑料研究所试制。经过几年努力,攻克厚度、清洁、收缩、平整、包装等难关,于1967年试制成功。经对歼7Ⅰ、歼7Ⅱ、歼8白天型等飞机的前风档玻璃试飞鉴定,认为其质量超过苏联提供的样件。
1964年试制新型飞机时,座舱盖有机玻璃的耐热度要求从原来的80~100℃提高到120℃。化工部安排上海珊瑚化工厂试制,该厂于1966年制成3号10毫米航空有机玻璃7张,经沈阳飞机制造厂成型试验,其物理性能达到苏联CT-1航空玻璃技术条件。1968~1971年先后提供成都飞机制造厂78批进行成型使用,成型合格率达80%左右,并装在歼7飞机上使用,后又在其他机种上大量使用。
1970年三机部为解决飞机生产中胶接点焊用的特种胶粘剂,提出由上海市合成树脂研究所会同航空材料研究所共同研制425点焊胶。该胶以环氧树脂为主体,与多种材料和固化剂配合组成,流动性好,使用期长,能在不同的室温下进行预固化,并具有较好的机械老化、疲劳强度性能,属航空一类受力材料。经过近5年努力,于1975年提供样品。经化工部、三机部联合进行技术鉴定,认为个别指标需进一步提高。后于1984年取得8年700多小时的飞行考核数据,同年8月通过技术鉴定。
1975年,沈阳飞机制造厂、沈阳飞机研究所为解决飞机油箱与泡沫塑料的隔热问题,提出试制E-8胶,仍由上海市合成树脂研究所承担试制任务。经过2年努力,并经热老化、耐湿热老化、冷热交变、耐煤油介质等试验,于1978年通过技术鉴定,产品性能达到设计要求,工艺性能满足生产要求,经装机4架试飞未发现问题。
过去飞机导航仪表的夜间照明一直采用萤光粉,这种50年代的工艺,既使生产单位污染严重,又对飞行员的心理产生不良影响。70年代后,国外已淘汰这种工艺,而采用导光照明。1976年,三机部为改进飞机驾驶舱内导航仪表的夜间照明,提出采用导光照明,由上海树脂厂试制610光刻涂料。该厂经过2年试制,于1978年获得成功,性能达到协议规定的指标。
四、航空锻件
1964年4月根据“405”会议精神,由一机部安排一批航空锻件的试制和生产任务。同年6月一机部向上海市计委和市机电一局发出通知,要求上海重型机器厂(以下简称上重厂)利用1.2万吨水压机进行试锻。当月一机部领导来沪具体部署,确定先试压1号梁、2号梁、3号梁等3种锻件,8月底做好准备,9月份开始试压。
为确保航空锻件的技术、试制质量,在上重厂党委领导下,由副厂长等组成新产品工作组,并成立封闭性工段。新产品组以3号梁为试制典型梁,因其形状复杂,尺寸居中。方型锻模块每块重约6~9吨,需要大于10吨的钢锭锻造出来,而且采用合金材料制造。由于模具形状复杂,需有大型立铣和靠模铣进行加工,周期也长。上重厂打破常规,采取一系列措施,于1965年提供了锻件。经上重厂检验后,沈阳飞机制造厂作了全面检查,航空材料所作了重点项目的补充试验,结论是:国产3号梁模压件化学成分、机械性能、高低倍组织符合标准要求,并高于苏联1号主梁锻件。但与苏联产模锻件相比仍有某些不足,后经研究作了改进。1965年完成17个品种168件梁的试制任务后,进入批量、定点定型生产。1966~1985年共提供8.3万件航空锻件。
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