从歼-10战斗机的成功，看航空紧固件产业的发展

2022年10月24日10:12:20 军事 1912

作为亚洲国家自主研发的第一款第三代战斗机，也是中国最成功的战斗机之一，歼-10具有里程碑意义，它标志着研发现代化战斗机不再是美、俄、欧洲航空强国的专属。

然而歼-10飞机的研制历程并非一帆风顺，在研制初期遇到了大量的技术难题，其中有一项就是紧固件问题。

因航空紧固件使用工况及其恶劣，要跟随飞机一起经历多重苛刻环境，从0海拔到20000米高空，从零上50℃到零下-40℃，而且伴随着雨、雪、风、霜天气，盐雾、潮湿环境，外加高负载、冲击、振动等受力环境，这些叠加起来，就变成了航空航天紧固件的特殊标签：高载荷、高可靠、耐腐蚀、长寿命。但是在九十年代，我国还生产不出高性能的航空紧固件。

所谓的航空紧固件通俗来讲，就是飞机上用的螺栓、螺母、铆钉、垫圈等小零件，不要小看这些小零件，正是这些小零件带来的大麻烦，给当时的航空工业发展带来了不小的难题。

归纳总结一下，主要是存在这三类问题：

加工精度低，每批次几千到几万不等数量的紧固件，尺寸的公差范围波动大，不能保证较好的互换性，安装过程经常出问题，不时要挑着用。

材料性能差，主要以碳钢、合金钢紧固件为主，除了耐腐性差外、比强度低外，还饱受氢脆问题的困扰，而当时欧美航空强国经过几十年的摸索，已经形成了完善的航空紧固件钛合金、高温合金等材料体系，性能优异，种类齐全、强度区间全覆盖，而我国在航空紧固件材料的研制、生产上差距甚大。

镀层质量不过关，表面处理方式以镀锌、镀镉等传统电镀方式为主，除了污染环境外，防腐能力一般，润滑性能一般。一架飞机要飞20年时间，如果紧固件的涂层不过关，寿命短、不耐腐蚀，那么飞机也面临淘汰的风险。当时国内表面处理技术和热处理技术一样，落后世界先进水平还有一段不小的距离。

究其根本原因，我国由于受到传统思想的束缚，对紧固件的研制、生产不够重视，认为紧固件就是货架产品，定位低端、便宜，随用随取即可，不用投入巨大的人力、物力去研究。

这就导致了当我国设计出高性能飞机时，却没有高性能的航空紧固件与其配套。因此，歼-10飞机研制初期使用了大量的进口紧固件，但是进口紧固件的价格昂贵，从几十美元到几百美元不等，每年花费着国家大量的外汇，且随时存在被欧美国家“卡脖子”的风险。

随着歼-10的定型，国家对紧固件的重视程度提高，也陆续开展了高性能紧固件的仿制、替代工作，经过近20年的发展，紧固件的国产化率大大提高，基本保证了飞机的质量和寿命没有太大的下滑。

且以钛合金为代表的一批高端紧固件得到了普及和推广，被用在越来越多的型号上去，推动了整个行业的发展、进步，主要体现在以下三个方面：

大量高端航空装备被引入国内，如高性能的多工位温镦设备、数控无心磨床、数控螺纹滚丝设备、数控温搓丝设备、打孔冲方一体机、头下圆角强化机等，使得国内的航空紧固件制造设备在数字化、自动化上不断加强，因此产品在加工精度和尺寸一致性上有了较大的提升。
但是目前在新型紧固件设计、应用方面，还是以模仿为主，没有能结合自身型号的发展形成完善的标准体系。
加强了对紧固件用材料的基础研究，完成了紧固件原材料的升级换代。近年来，西北有色金属研究院、宝鸡钛业、西部超导、西部超晶、抚顺特钢等一批国内主要航空材料制造商积极探索与航空紧固件制造商深度合作，开展高性能紧固件用材料的研制、试用工作。
例如，国产TC4丝材的成功应用，标志着我国对美国Ti-6Al-4V材料的仿制取得了阶段性的成功，也会被用在越来越多的型号上去。但是国产材料在性能稳定性、成本等方面与进口材料还有不小的差距。
而且在耐高温、超高强度材料方面，我国还没有取得实质性进展，对国外进口材料依赖性仍然很大。
随着国内涂料性能的不断提升以及涂镀工艺的不断优化，国产航空紧固件的涂镀层技术也有了长足的进步。
无氰电镀、离子镀等方式的普及，使得镀层的环境友好性大大提升，紧固件的防腐能力有所提高，盐雾试验的时间由最初的96h提升到了500h甚至更高。
但是目前高端的紧固件依然依靠进口涂料，国产涂料在涂层结合力、表面硬度、外观等方面差距还很大。

总结起来，就是近20年国内航空紧固件产业发展迅猛，但在设计前瞻性以及标准体系的建设方面差距还较大，另外原材料、涂层等基础工艺的研究上与发达国家也还有较大的差距，这方面还需要国家继续加大投入。