Новый стандарт испытаний аэрокосмических материалов: сверхвысокотоннажная растягивающая машина становится важным оборудованием

Эпоха новых материалов стимулировала модернизацию технологий испытаний

С развитием аэрокосмической промышленности в сторону легких и высокопрочных материалов значительно возросла доля применения современных материалов, таких как композиты на основе углеродного волокна, титановые сплавы и новая керамика. В начале 2024 года Международная организация по качеству воздуха и космического пространства (IAQG) совместно с Федеральным управлением гражданской авиации (FAA), Европейским агентством по безопасности полетов (EASA) и другими агентствами совместно выпустили новую версию «Стандартов испытаний механических характеристик авиационных материалов», которая впервые прямо требует, чтобы «материалы критических несущих компонентов были проверены машины для испытания на растяжение 1000 тонн и более». Это изменение изменит ландшафт мирового рынка оборудования для испытания материалов, а машина для испытания на растяжение сверхвысокой грузоподъемности будет официально модернизирована с «опциональной конфигурации» до «порога входа в отрасль».

1. Анализ основных требований нового стандарта

1. Расширение области испытаний
-Тип материала: добавлены специальные положения об испытаниях для термопластичных композитов, армированных непрерывным волокном (CFRTP), и композитов с металлической матрицей (MMC)
- Сценарий испытаний: моделирование характеристик растяжения, сдвига и межслоевого отслаивания в экстремальных условиях (-60 ℃~300 ℃)
-Точность данных: ошибка динамической нагрузки должна составлять ≤ 0,5% (исходный стандарт составлял 1%)

«Согласно новым стандартам, традиционные гидравлические машины для растяжения больше не могут удовлетворить спрос, и технология цифровых двойников сервоэлектрических цилиндров станет основным решением», — сказал Чжан Вэй, руководитель Лаборатории материалов COMAC

Технологические прорывы в сверхвысокотоннажных растяжных машинах
1. Инновации в структурном проектировании
-Четырехколонная сверхжесткая рама: повышенная способность противостоять эксцентриковым нагрузкам в три раза (например, серия 68XX от Instron)
-Модульный датчик силы: поддерживает быструю замену от 200 до 2000 тонн (запатентованная технология Zwick из Германии)
-Многоосная система сцепления: синхронные испытания композитных нагрузок на растяжение, кручение, изгиб (индивидуальные модели Airbus)

2. Интеллектуальная система обнаружения
-Прогнозирование трещин с помощью ИИ: фиксация микродеформации материала с помощью высокочастотных камер, предупреждение о трещине за 5 секунд
-Сертификация блокчейна: данные испытаний цепи в режиме реального времени соответствуют требованиям FAA по прослеживаемости сертификации летной годности
- Проверка цифрового двойника: отклонение между виртуальным тестированием и фактическими данными контролируется в пределах 0,3%

3. Моделирование специальной среды
- Испытательная камера для экстремальных температур: диапазон контроля температуры -70 ℃~350 ℃ (последняя система CETR от MTS в США)
-Вакуумная среда/среда высокого давления: моделирование космических и глубоководных условий (специальная модель Европейского космического агентства)

3. Влияние промышленной цепочки и возможностей бизнеса
1. Перестановка в ландшафте производителей оборудования
- Международные гиганты, такие как MTS, Instron и Zwick, ускоряют запуск 1500-тонных моделей с ценой за единицу, превышающей 20 миллионов юаней
-Китайские производители, такие как «Чанчуньский завод новых испытательных машин» и «Шанхайский Хуалун», преодолели технический барьер в 800 тонн, установив цены только на 60% от импортного оборудования
- Новые предприятия: инновационные предприятия, такие как Шэньчжэньский испытательный центр DJI, разрабатывают микротестеры сверхвысокой грузоподъемности для дронов

2. Вспышка рынка услуг тестирования
- Сторонняя лаборатория: SGS, T Ü V и другие учреждения срочно расширяют испытательные мощности на 1000 тонн
-Общая испытательная платформа: централизованная закупка оборудования для парков аэрокосмической промышленности, обслуживающих малые и средние предприятия (например, Экспериментальный центр аэропорта Тяньцзиня)

3. Стратегия реагирования поставщиков материалов
-Услуги предварительной сертификации: такие гиганты в области материалов, как Компании «Дунли» и «Хёрши», строят собственные испытательные центры, чтобы захватить рынок
- Служба пакетов данных: предоставляет «готовый к использованию пакет материалов», включающий полный отчет об испытаниях

---

4. Возможности и проблемы на китайском рынке
1. Политический дивиденд
-Проект по замене бытового оборудования: Министерство науки и технологий создает фонд в размере 300 миллионов юаней для поддержки исследований и разработок ключевого испытательного оборудования
- Ускорение сертификации летной годности: Управление гражданской авиации Китая (CAAC) одновременно принимает новые стандарты

2. Технические недостатки
-Основные компоненты импортируются: 90% высокоточных датчиков силы поставляются немецкими производителями, такими как HBM
-Слабая экосистема программного обеспечения: системы тестирования и анализа часто используют иностранные платформы, такие как nCode

3. Дело предприятия
-Успешный пример: компания Авиационная промышленная корпорация Китая (AVIC) Коммерческие самолёты завершила испытания лопаток двигателя CJ2000 с использованием 1000-тонного самолета, произведенного в Чанчуне
-Предупреждение об уроке: частное предприятие теряет 300 миллионов юаней в заказах из-за того, что данные испытаний машин весом 500 тонн не признаются FAA

5. Мнения экспертов и перспективы на будущее**
1. Голос отрасли
- Директор по материалам Boeing Джон Смит: «В ближайшие пять лет во всем мире возникнет необходимость в добавлении 300 единиц сверхвысокотоннажного оборудования, при этом дефицит составит 40%. ”
-Академик Ли Гуанхуа из Китайской академии наук: «Предлагается создать на национальном уровне платформу больших данных для тестирования авиационных материалов

2. Технологические тенденции
-2025: Коммерциализация 2000-тонного оборудования
-2028: Квантовые датчики достигают измерения деформации на уровне пикометра
-2030: Развертывание оборудования для космических испытаний на месте

3. Руководство по действиям предприятия
-Немедленные действия: модернизация и обновление существующего 500-тонного оборудования
-Стратегическая схема: Совместное создание совместной лаборатории по испытанию композитных материалов с университетами
-Избегание рисков: отдавайте приоритет закупке оборудования, прошедшего двойную сертификацию FAA/EASA