中國大飛機(jī)將用碳纖維材料減重和降低能耗
自誕生那刻起，飛機(jī)一直嘗試著將自重與安全這對矛盾“擺擺平”。記者從昨天(23日)舉行的“第90期東方科技論壇”上獲悉，在我國著手建造的國產(chǎn)大飛機(jī)上，傳統(tǒng)的鋁合金部件將被大量輕而強(qiáng)韌的碳纖維復(fù)合材料所取代，這件完美“外衣”將盡可能地實(shí)現(xiàn)中國制造。
與我們熟知的紡織纖維不同，碳纖維是一種主要由碳元素組成的特殊纖維，具有輕而強(qiáng)、抗疲勞、抗腐蝕等獨(dú)特“秉性”——比重不到鋼的1/4，抗拉強(qiáng)度卻是鋼的7至9倍。換句話說，兩架同樣自重的飛機(jī)，用碳纖維材料做“外衣”的那架載重量更大。
設(shè)計(jì)一件盡可能輕的“外衣”，正在成為世界飛機(jī)制造業(yè)的一大趨勢。北京航空材料研究院教授益小蘇向與會(huì)者展示了幾幅大飛機(jī)的制造材料細(xì)分圖：在出產(chǎn)于上世紀(jì)70年代的空客A300機(jī)身上，復(fù)合材料占整架飛機(jī)的比重只有5%；而在去年面世的超大型飛機(jī)A380上，復(fù)合材料的比重已達(dá)23%；預(yù)計(jì)將于2010年問世的A350超寬客機(jī)，其高性能輕質(zhì)結(jié)構(gòu)將達(dá)62%，成為空客公司第一架全復(fù)合材料機(jī)翼飛機(jī)。
輕質(zhì)“外衣”不僅能有效克服自重與安全的矛盾，還能大幅降低飛機(jī)能耗。以A380為例，其首架飛機(jī)每位乘客的百公里能耗不到3升，比競爭機(jī)型的能耗低12%；而A350的百公里能耗預(yù)計(jì)只有2.5升/人，幾乎可以跟現(xiàn)在的小汽車媲美。
然而，與國際先進(jìn)水平相比，我國在碳纖維的核心技術(shù)與生產(chǎn)工藝方面都存在相當(dāng)差距，這一差距反映在固定翼飛機(jī)結(jié)構(gòu)復(fù)合材料上約有20年。為此，在未來我國航空工業(yè)優(yōu)先發(fā)展的12項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)中，先進(jìn)材料技術(shù)位列第二。
中國運(yùn)載火箭研究院703研究所研究員馮志海建議，材料、化工、紡織、裝備等領(lǐng)域?qū)＜覒?yīng)抓住建造國產(chǎn)大飛機(jī)的契機(jī)，積極開展多學(xué)科交叉，在國產(chǎn)碳纖維的核心技術(shù)和裝備上有所突破。益小蘇認(rèn)為，建立符合國際規(guī)范的中國碳纖維標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)體系，亦十分緊迫。他表示，我國應(yīng)尤其重視碳纖維復(fù)合材料的國際適航認(rèn)證(FAA)，為將來國產(chǎn)大飛機(jī)進(jìn)軍國際市場做好準(zhǔn)備。
據(jù)了解，“十五”期間，在國家863計(jì)劃“碳纖維關(guān)鍵技術(shù)研究”專項(xiàng)的支持下，我國已建起了兩條10-25噸級的碳纖維原絲中試線，有三家公司啟動(dòng)了百噸級碳纖維原絲生產(chǎn)線；“
十一五”期間，我國又啟動(dòng)了相關(guān)973計(jì)劃。(作者：任荃)
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