- Ken Smith，圣戈班高功能塑料集團Meldin®產品經理

 

    全球經濟挑戰以及日益上漲的燃油成本使航空工業深受影響。2011年9月，航空煤油的價格升至129美元一桶，逼近2008年的紀錄高點。據航空工業分析家稱，雖然航空工業的利潤呈上升趨勢，但其上漲幅度預計將遠低于2010年。 

 

    但是這也不完全是壞消息。雖然，經濟形勢不利于更換飛機，但是，老化機隊肯定要被換掉，雖然這一過程比較緩慢。據國際航空運輸協會(IATA)稱，到2020年，應該有價值1.3萬億美元的1.2萬架新飛機交付使用。在接下來的十多年內要保持這種投資水平，機隊所有者必須將重點放在保養現有飛機和關鍵系統的經濟有效的方法，同時降低總體運行成本，實現利潤。

 

    維護成本通常占飛機所有相關運行成本的10-20%。對于大型商業承運公司來說，全部算進去這個成本可達每年十億美元之多。采用經久耐用的高性能材料制成的部件增強關鍵飛機系統，不失為一種安全地減少更換和維護、保證盈利的好方法。具有較佳性能的耐久部件價值相當于與其重量相同的黃金。 

 

采用聚酰亞胺保持卓越

 

    機隊所有者面臨的挑戰是為關鍵零部件尋找可以耐受苛刻航空航天環境的理想材料，這些苛刻環境包括極端高溫、腐蝕性化學物質和劇烈振動。 

 

    聚酰亞胺零部件具有耐久性 – 這對尋求縮減維護成本的機隊所有者來說十分理想。例如，聚酰亞胺具有與之俱來的較輕重量 – 比鋁和鋼等傳統零部件材料要輕。隨著燃油成本持續上升，航空系統中采用重量輕的零部件越來越重要。零部件采用重量輕的聚酰亞胺制造的明顯好處是減輕了航空系統的重量和飛機的總重量，降低了燃油消耗。但是，在整個飛機系統上還可以看到另外一個較不明顯但非常重要的好處，就是在其它關鍵零部件的性能方面的杰出表現。一架飛機上有數千個活動部件，聚酰亞胺降低了金屬對金屬接觸而引起的損傷，減少了這些金屬部件因磨損引起的維護和更換。 

 

    在深具挑戰性的航空應用中，高溫性能是耐久性的另一個重要方面。例如，噴氣發動機的各種零部件會產生315°C (600°F)的高溫，因此，這些零部件的完整性和性能絕對非常重要。聚酰亞胺部件可在高達315°C (600°F)的條件下連續使用，在高達482°C (900°F)的條件下間歇使用，且在高溫下具有極高的尺寸穩定性(參見：圖1)。這意味著即使在高溫下，它們也不會熔融，而是保持原形。試驗表明，采用高性能聚酰亞胺增強的零部件，在持續兩天的周期內從22.77°C (73°F)到260°C (500°F)循環時，其尺寸變化不到原尺寸的0.04%。 

 

    此外，聚酰亞胺零部件還能非常好地承受熱沖擊。熱沖擊是一個描述在快速溫度變化條件下開裂的技術術語。陶瓷等材料的導熱性較低，更容易受熱沖擊的影響。聚酰亞胺的導熱性較高，增加了材料的總體尺寸穩定性。

 

 

總變形(%)

 

 

      圖1：Meldin® 7021高溫聚酰亞胺在不同負荷和溫度條件下的經時蠕變

 

    聚酰亞胺還具有優異的隔熱性能。考慮到飛機內部復雜的工作條件，這一點至關重要。例如，在除冰系統中，采用金屬管將熱空氣從噴氣發動機送往機翼。金屬管周圍和緊靠金屬管的聚酰亞胺部件可以防止產生的熱量進一步輸送到機翼結構、其它敏感系統和裝置。聚酰亞胺將高溫金屬管隔離，確保熱量不會傳輸到機翼其它部分而導致加速其它關鍵部件的磨損，從而較終縮減了更換和維護成本。 

 

 

    耐久性超高的聚酰亞胺部件的高負荷和高速度條件下的使用壽命更長，部分原因就是其自潤滑性能。它們不需要使用工業潤滑劑來保持高效運行，可以降低費用、縮短時間和減少工作量。聚酰亞胺的自潤滑牌號產品在暴露于高負荷或高速度應用時不會熔融。它們還消除了微動磨損的可能性。當兩個嚙合金屬部件因快速而反復的振動而發生腐蝕時，會出現微動磨損。聚酰亞胺部件的自潤滑特性，加上減振能力，使其能夠用于振動界面位置而不會發生微動磨損。卓越的強度和剛性，再有自潤滑特性，使聚酰亞胺部件為航空系統的關鍵應用提供長久的免維護運行。

 

    此外，即使在高溫下，聚酰亞胺也可以耐各種化學物質、燃油和航空潤滑劑。聚酰亞胺部件與這些物質的混合物接觸時并不會發生腐蝕。這一點非常重要，只要想一下飛機及其各系統運行中使用工業化學品的范圍，其中包括乙醇、甲苯、JP-4噴氣發動機用燃油、特種液壓工作油和液壓油。

 

    較后，聚酰亞胺具有優異的耐磨性能。這意味著聚酰亞胺制成的零部件在使用時不容易磨損，可以保持系統和其部件之間的間隙。當零部件互相碰撞和刮擦時，您不想因部件腐蝕而導致部件嘎嘎作響和振動。這對于任何航空系統的零部件或整體性能甚為不利。磨損低就等于減少維護卻能達到更長的使用壽命和更好的性能。

 

控制工藝、控制成本

 

    進行工藝控制可以提高質量保證水平，這一點與選擇正確材料同樣重要。為了確保航空成品部件的性能，延長使用壽命，機隊所有者和OEM應與材料供應商密切合作，在從粉末至成品零部件的航空系統部件開發中發揮更為積極的作用。向可提供幫助的材料科學專家和工程師（如Meldin的材料科學專家和工程師）咨詢，有助于確保材料和零件設計規格恰到好處，同時大量的產品實驗也可以確保其性能。這樣就可以得到理想的零件，這些零件能夠長時間地高水平運行而不需經常進行維護。

 

    在富有挑戰的經濟形勢下，機隊所有者必須盡其所能，在不犧牲安全或性能的條件下，盡可能以有效的經濟效益方式運作。維護是可以安全地降低運行成本的領域，這可以從關鍵的飛機系統采用高性能部件開始。與材料科學專家密切合作，共同將零件設計得恰到好處，有助于確保高級聚酰亞胺(如Meldin 7000)制成的零部件兼具各種性能。采用能夠耐受挑戰性航空環境的耐用部件，意味著使用壽命更長、維護更少、部件更換率更低。機隊所有者將得到可幫助他們保證盈利、保持飛機隨時能上天翱翔的優質部件。

 

圣戈班高功能塑料集團介紹

 

    圣戈班高功能塑料集團是設計和制造定制密封件和塑料聚合物零部件的行業領導者。圣戈班高功能塑料集團在材料和產品創新方面擁有長達50多年的豐富經驗，是廣受認可的綜合解決方案供應商，為極端應用環境提供高性能的材料。我們的產品范圍還包括推力墊圈、密封圈、襯套、軸承和其他零部件。欲了解Meldin 7000 系列聚酰亞胺牌號的更多信息，敬請登陸我們的網站www.Meldin.com。