紡織服裝周刊記者-陶紅

　　作為“現代工業(yè)皇冠上的明珠”的大飛機項目，是一個(gè)國家科技水平、制造能力、經(jīng)濟基礎和綜合國力的集中體現，是衡量一國制造業(yè)先進(jìn)水平的制高點(diǎn)。

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　　5月28日12點(diǎn)31分，中國東方航空MU9191航班順利抵達北京首都國際機場(chǎng)，之后穿過(guò)了象征民航最高禮儀的“水門(mén)”。國產(chǎn)大型客機C919全球首次商業(yè)載客飛行成功。

　　作為我國首次按照國際通行適航標準自行研制、具有自主知識產(chǎn)權的噴氣式干線(xiàn)客機，“大國重器”C919上都有哪些高科技？有哪些新材料？

　　先進(jìn)材料加持，C919整體減重7%左右

　　一直以來(lái)，航空發(fā)展就流傳著(zhù)“一代飛機，一代材料”的說(shuō)法，形象地概括了采用高性能新材料與提高飛機性能之間的密切聯(lián)系。研究報告顯示，C919所使用的主要材料中，鋁合金占比達到65%，鈦合金占比9.3%，超高強度鋼占比6.9%，復合材料占比11.5%。

　　根據介紹，由于大規模采用先進(jìn)材料，C919整體減重7%左右。對于國產(chǎn)客機的研制，關(guān)鍵之一就是要提高先進(jìn)材料的應用水平，而復合材料用量是判斷民用客機先進(jìn)性的重要標志。因此，C919被認為“在我國材料領(lǐng)域具有里程碑式的意義”。

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　　1、第三代鋁鋰合金

　　鋁鋰合金具有密度低、強度高且損傷容限性?xún)?yōu)良等特點(diǎn)，用它替代常規鋁合金材料，能夠使飛機構件的密度降低3%，重量減少10%-15%，剛度提高 15%-20%，因此被認為是新一代飛機較為理想的結構材料。

　　C919大型客機的結構設計完全由中國商飛自主完成，并實(shí)現生產(chǎn)制造全國產(chǎn)化。在機體主結構上，設計人員大量使用了世界先進(jìn)的第三代鋁鋰合金材料，這在國內尚屬首次，大大帶動(dòng)了國內航空材料和制造的發(fā)展。

　　2、T800級碳纖維復合材料

　　C919大型客機是國內首個(gè)使用T800級高強碳纖維復合材料的民機型號。相比T300級材料，T800級材料強度、模量更高，韌性更強，具備更好的抗沖擊性，C919上受力較大的部件，如后機身和平垂尾等都使用了T800級碳纖維復合材料。

　　T300屬于第一代民機復合材料，其樹(shù)脂基體為未增韌的脆性環(huán)氧樹(shù)脂基體，增強纖維為T(mén)300碳纖維，其拉伸強度約為3.5GPa，拉伸模量約為230GPa。T300呈現脆性材料性能特征，對沖擊載荷引起的分層損傷比較敏感，因此只能用于受力不大的次承力結構。C919上使用的T800材料采用增韌環(huán)氧樹(shù)脂基體，增強纖維為T(mén)800碳纖維，拉伸強度和拉伸模量較T300提高50%左右，也是目前國際上民機主承力結構應用最為廣泛的復合材料。

　　3、玻璃纖維復合材料

　　相比碳纖維復合材料，玻璃纖維復合材料的力學(xué)性能稍低，但由于碳纖維介電常數較高，會(huì )影響雷達工作，C919大型客機的雷達罩使用了玻璃纖維復合材料。此外，一些受力較小的部件，如襟翼也使用了玻璃纖維復合材料。因為玻璃纖維復合材料成本比碳纖維復合材料低，在受力較小的部件上應用，既可以達到設計要求，又可以降低制造成本。

　　4、芳綸蜂窩材料

　　C919大型客機艙門(mén)和客貨艙地板使用了芳綸蜂窩材料，這是一種采用酚醛樹(shù)脂浸漬的芳綸紙制成的輕質(zhì)高強非金屬仿生芯材制品。它模仿蜜蜂的蜂巢設計，具有穩定、輕質(zhì)的結構和很高的比強度，與泡沫芯材相比，它具有更高的剪切強度，與金屬蜂窩相比，它更加耐腐蝕。

　　同時(shí)，芳綸蜂窩材料還具有高韌性、良好的抗疲勞性能和防火性能，是一種比較理想的民機復合材料。

　　5、碳纖維復材及陶瓷基復材

　　航空發(fā)動(dòng)機作為“航空之花”，可以說(shuō)是航空技術(shù)和工業(yè)積累的完整體驗。C919的發(fā)動(dòng)機為L(cháng)EAP-X1C發(fā)動(dòng)機。它采用了18片賽峰公司研制的碳纖維復合材料風(fēng)扇葉片以及美國通用電氣公司研制的陶瓷基復合材料渦輪部件。

　　6、芳砜綸纖維

　　芳砜綸簡(jiǎn)稱(chēng)PSA纖維，由聚砜酰胺組成。其主要特點(diǎn)是優(yōu)良的電絕緣性和耐熱性，此外，阻燃性高,極限氧指數超過(guò)30%，耐化學(xué)穩定性好，除了幾種極性很強的溶劑和濃硫酸之外，在常溫下對化學(xué)品均具有良好的穩定性。芳砜綸不僅可以制作多種耐高溫濾材和高溫高壓電器中的絕緣材料，而且還可加工成運輸工具中的高級阻燃織物等。

　　據悉，C919機艙內部首次啟用芳砜綸纖維制作椅罩、門(mén)簾，將使得飛機減重30公斤以上，每架飛機能夠節省超萬(wàn)元成本。

　　7、橡膠化合物

　　其實(shí)飛機輪胎所使用的材料與汽車(chē)輪胎基本相同，主要區別則來(lái)自飛機輪胎采用了更高強度的橡膠化合物，以至于飛機輪胎能被充氣到200磅/平方英寸的氣壓，這相當于汽車(chē)輪胎氣壓的6倍，C919使用的就是來(lái)自米其林的Air X子午線(xiàn)輪胎。

　　據了解，C919大型客機在中央翼、機翼、機身等主承力部段上使用了經(jīng)ARJ21飛機成功驗證的鋁合金等成熟材料，在尾翼、后機身和襟縫翼等部位使用了復合材料，在尾翼盒段和后機身前段上使用了國外先進(jìn)的第三代中模高強碳纖維復合材料，在機身蒙皮和長(cháng)桁結構中使用了第三代鋁鋰合金。

　　其中，鋁合金國內供應商主要為中國鋁業(yè)、南山鋁業(yè)；鈦合金產(chǎn)品主要供應商有寶鈦股份、西部超導、西部材料；高強度鋼供應商以寶鋼股份、撫順特鋼為代表；復合材料供應商主要為中航高科、中復神鷹、光威復材、恒神股份、楚江新材。

　　從0到1，撬動(dòng)產(chǎn)業(yè)鏈萬(wàn)億市場(chǎng)

　　C919商業(yè)首航圓滿(mǎn)成功，標志著(zhù)國產(chǎn)大飛機從0到1的歷史性突破。據上海市科委發(fā)布的《2022上海科技進(jìn)步報告》顯示，截至2022年底，C919累計獲得32家客戶(hù)、1035架訂單。2023年4月27日，海航航空集團與中國商飛公司在上海簽署百架飛機采購協(xié)議，其中包括60架C919飛機確認訂單。

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　　C919投入運營(yíng)也將在一定程度上拉動(dòng)飛機相關(guān)產(chǎn)業(yè)鏈的發(fā)展。同濟大學(xué)航空與力學(xué)學(xué)院教授、博士生導師沈海軍認為，C919投入運營(yíng)后，主要受益對象為原材料生產(chǎn)商、機體制造企業(yè)、零部件生產(chǎn)企業(yè)、機載系統相關(guān)企業(yè)。

　　目前，C919所有材料和標準件均滿(mǎn)足適航審定要求，獲得的大量有效數據不僅建立了復合材料規范體系和設計許用值、第三代鋁鋰合金材料規范體系和制造工藝規范體系，也為將來(lái)先進(jìn)材料在國內民機產(chǎn)業(yè)的廣泛使用奠定了堅實(shí)基礎。

　　隨著(zhù)國內航空產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平不斷提升，大飛機的國產(chǎn)化水平將持續提升，大飛機產(chǎn)業(yè)鏈帶動(dòng)制造業(yè)水平整體向高端化奮進(jìn)，其高附加值的特性會(huì )慢慢展現。圍繞C919的商用及量產(chǎn)，大飛機產(chǎn)業(yè)鏈整體孕育萬(wàn)億元空間。

來(lái)源： 紡織服裝周刊

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