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C919大型客機總裝下線—助推我國材料產業發展

2016-02-29 13:54:57 作者：本網整理來源：

我國首制C919大型客機下線

我國自主研制的首款新一代噴氣式干線客機C919大型客機于2015年11月2日在中國商飛公司浦東基地廠房內正式下線，基本布局與美國的波音 757及法國的空客A320相當，最大航程能夠達到5 500km。C919大型客機結構示意圖如下圖所示，集聚噪音低、更寬敞、骨架強、視野寬、低碳撐、超臨界機翼等特性于一體。

C919大型客機結構示意圖

計劃于 2016年上半年首飛，全部測試合格后，C919才會大規模生產。截至 11月 2日，訂購C919大型客機國內外用戶為 21家，總訂單數量達到了 517架。顯然，C919大客機的研制與生產，會極大地帶動我國鈦合金、鋁合金、復合材料等材料的發展。

C919大型客機

C919 客機助推我國材料產業發展

2014年航空材料院士論壇上劉大響院士指出，提高航空發動機的性能，關鍵在于發動機結構的創新以及新材料、新工藝的發展。材料和制造技術對于先進航空發動機性能、可靠性和推重比提高的貢獻率在50%～60%。由于大量采用復合材料，C919機艙內噪音可望降到 60dB以下，飛行阻力減小 5%，油耗降低 15%以上，其氮氧化合物排放要比國際民航組織規定以及現有飛機的要求低 50%。隨著首款C919大型客機總裝下線，我國對航空鋁材、鈦合金、復合材料的需求也隨之進入一個高速增長期。

C919大型客機

1. 鋁合金

C919客機的機體鋁合金材料用量約占材料總量的70% 。當今世界各國大飛機結構用鋁合金主要是高強度的2XXX系（2024、2224、2324、2424、2524等）和超高強度的 7X X X系（7075、7475、7050、7150、7055、7085等）。

國家“973計劃”項目--“航空高性能鋁合金材料的基礎研究”項目致力于開發出滿足我國大飛機等重大工程的高淬透性、高耐蝕性、高耐損傷及高均勻性的鋁合金材料。

鋁材新貴--鋁鋰合金

C919客機實現了比波音B737、空客A320等同類機型減重 5%～10%的戰略目標。這主要源于C919客機在機體結構上大規模應用第三代鋁鋰合金等先進材料，鋁鋰合金具有密度低、強度高且損傷容限性等諸多優點，被成功應用在機身框架、垂直安定面、襟翼翼肋、進氣道唇口、整流罩、油箱、艙門，以及長桁、地板縱梁、橫梁、滑軌等結構件上。

常規的高性能鋁合金如 2X24、7X49、7085、7055等合金雖然也能夠滿足航空機體材料強度高、韌性好、抗疲勞、耐腐蝕、耐損傷的要求，但是不如鋁鋰合金輕。盡管鋁鋰合金材料價格比常規鋁合金材料高很多，但比起復合材料要低得多，所以C919大客機的價格要遠遠低于波音737等大客機。

但是鋁鋰合金的成分較為復雜，在成分、工藝和性能控制等方面較難掌握，中航工業江西洪都航空工業集團有限責任公司攻克了鋁鋰合金蒙皮噴丸強化、鋁鋰合金型材滾彎成形制造、蒙皮鏡像銑切加工、鋁鋰合金型材熱壓下陷制造、鋁鋰合金蒙皮噴丸校形等關鍵技術。完成了C919前機身和中后機身的研制、加工和裝配生產工作，

2. 鈦合金

機體結構輕量化和飛機的“低油耗”是目前航空制造領域的競爭焦點之一。為了降低飛機的質量，提升飛機的經濟性，C919大型客機廣泛采用鈦合金材料，用量達到9.3%。

鈦合金具有密度低、比強度高、使用溫度范圍寬（-269℃~ 600℃）、耐腐蝕、低阻尼、無磁性可焊、與復合材料相容性好、輕量化等諸多優點。例如，用Ti-6A1-4V合金制造的發動機風扇、壓氣機盤及葉片等，其質量比鋼材的可減少30%；用Ti-10V-2Fe-3A1合金制造的零件，比30CrMnSiA鋼的可減少40%左右，

寶鋼致力于提高飛機起落架用高強鋼、鈦合金及大飛機發動機用材的高抗沖擊性、抗疲勞強度、韌塑性。

西部超導致力于制作航空、航天發動機的渦輪盤與葉片等結構件鎳基高溫合金。

北航研究出具有國際領先水平的“飛機鈦合金大型復雜整體構件激光成形技術”，成功為C919樣機打印出飛機鈦合金起落架、主承力框、主風擋整體窗框等大型關鍵構件，

3. 復合材料

與美國波音飛機和歐洲空客一樣，C919在機體蒙皮結構和機翼部位等都大量采用先進復合材料，使用量約占C919飛機結構質量的12%。據了解，空客公司A380客機的碳纖維 15％，波音B787客機的復合材料用量達到了50％，最新的空客A350XWB飛機，復合材料的占結構質量的 53％采用復合材料，可以明顯減輕飛機的結構質量，提高飛機的綜合性能。

飛機上使用的復合材料主要是碳纖維增強樹脂基復合材料，具有比強度高、比模量高、抗疲勞性優良、隱身性好、耐腐蝕等一系列優點。碳纖維比鋁還要輕，比鋼還要硬，其密度是鐵的1/4，強度是鐵的10倍。

其中，C919客機機艙內部將首次啟用我國獨立研制成功并享有完全知識產權的耐高溫纖維“芳砜綸纖維“制作的椅罩、門簾。芳砜綸不僅具有永久阻燃性，且壽命長、可水洗，使得經濟成本大大降低。

碳/碳復合材料是碳纖維及其織物增強的碳基體復合材料，具有低密度、高強度、高比模量、高導熱性、低膨脹系數、摩擦性能好，以及抗熱沖擊性能好、尺寸穩定性高等優點，最高理論溫度更高達 2 600℃。為加快我國C919客機產業進程，國內大量新材料企業致力于推動 “大型民用客機關鍵零部件用T800級、T700/T800級碳纖維“的研發及其產業化項目中。博云新材料利用炭/炭復合材料制造的機輪剎車系統耐高溫耐久性好，使用壽命是金屬材料的 2 ～4倍，質量只有其 1/4。

中航工業哈飛主要承擔機身復合材料部件的制造，負責主起落架艙門工作包、前起落架艙門工作包、翼身整流罩工作包和垂直尾翼工作包（103架起）4個大部件的制造。包括預浸布、蜂窩夾層結構門體結構件，內部裝有增強的樹脂塊鑲嵌件，使結構具有更高的強度、抗震裂等性能。

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