早在近半個世紀之前，中國就在為制造一款大型客機而努力。歷經7年磨礪，首架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。這不僅標志著首架C919大型客機的機體大部段對接成功和機載系統安裝正式完成，達到了進行地面試驗的狀態，更標志著C919大客機項目研制取得了階段性成果，為下一步首飛奠定了堅實基礎。按計劃，C919大型客機在總裝下線后，將要開展航電、飛控、液壓等各系統試驗，完成后還要進行機載系統集成試驗和全機靜力試驗[4]。C919大型客機計劃于2016年上半年首飛，但真正用于航線仍需一段時間。專家預計，首飛之后將需要2 ～３年的時間在不同極端環境內進行測試，如沙漠、高原、寒冷地區如南北極等，全部測試合格后，C919才會大規模生產。

C919大型客機

    C919 客機助推我國哪些材料產業發展？

    作為C919的制造商，中國商飛公司預測，其至少可銷售2 000架以上，以每架5 000萬美元測算，大飛機產業鏈產值將過萬億元。盡管距離真正交付尚需時日，但對已提前布局大飛機產業鏈的多家公司而言，C919的正式下線，標志著萬億級市場空間即將正式開啟。

    在2014年舉辦的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[6]。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60d B以下，而國外一些同類型飛機的機艙噪音約為80d B 。未來的C919客機與目前運營的同級別飛機相比，飛行阻力要小5%，油耗要低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%。與國際競爭對手相比，C919大型客機頗具性價比，該項目將直接帶動我國材料產業的大發展。

    1. 鋁合金

    鋁合金由于具有低密度、強耐蝕性、高比強度、易導熱、高塑性、易加工成形和低成本等一系列優點，一直是大飛機機體結構的主要用材[7]。民用大飛機往往會搭乘幾百名乘客，為保證乘客的安全，對材料性能的要求非常高，并且對材料穩定性的要求非常高。在這一方面，航空系統有著非常嚴苛的標準。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）。

    隨著首款C919大型客機總裝下線，我國對航空鋁材的需求也隨之進入一個高速增長期。C919客機的機體全部由我國自主設計、制造，其中鋁合金材料的用量約占材料總量的70%。由于我國先進航空鋁合金產品正處于國產化的初期階段，與國家需求和國際最先進水平相比，還有一定差距。尤其是現有航空鋁材的淬透性、耐蝕性、耐損傷性及均勻性不能滿足大飛機要求，需要提高15%～25%。為打造更安全、壽命更長、更加節能降耗的大飛機，我國啟動了國家“973計劃”——“航空高性能鋁合金材料的基礎研究”。該項目致力于通過尋求新的鋁合金設計與制備途徑，解決高綜合性能鋁材發展的基礎科技難題，滿足我國大飛機等重大工程對高淬透性、高耐蝕性、高耐損傷及高均勻性鋁合金材料的需求。該項目共設置了6個課題，組織了我國航空鋁合金基礎研究、制備與應用的“產、學、研、用”完整的創新團隊。我國圍繞大飛機用金屬材料的研究，取得了大量成果，申請的專利技術達到170多件，其中中南大學申請的專利數量占到50%左右。

    此外，C919客機除了機身采用鋁鋰合金外，長桁、地板縱梁、橫梁、滑軌等也都采用了鋁鋰合金。C919使用的第3代鋁鋰合金材料在機體結構用量達到8.8%，甚至超過了空客A380的用量。因此，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。雖然鋁鋰合金中的鋰元素只占2%（質量分數）左右，但在載荷相同的條件下，比常規鋁合金的質量可減少5%以上。常規的高性能鋁合金，比如2X24、7X49、7085、7055等在國外的大飛機上得到了大量應用，這些合金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。而且，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。

    2. 鈦合金

    鈦合金具有密度低、比強度高、使用溫度范圍寬（最低使用溫度-269℃，最高使用溫度600℃）、耐腐蝕、低阻尼、無磁性和可焊等諸多優點，是航空航天飛行器輕量化和提高綜合性能的最佳用材，其應用水平是體現飛行器先進程度的一個重要方面。鈦合金與復合材料具有很好的相容性，先進復合材料在民用飛機上用量的逐漸增加，也帶動了鈦合金在民用飛機上的用量不斷增加。在飛機上，用鈦合金代替鋼和鎳基合金甚至高強度鋼，能夠大大減輕飛機的自重，降低飛機的運行成本。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。油耗多少關系到飛機及其發動機服役壽命期的經濟性和環保性的優劣，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%。

    3. 復合材料

    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[19]。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，化學組成非常穩定。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?？湛凸続380客機的碳纖維15％，波音B787客機的復合材料用量達到了50％，機身和機翼部位都使用了復合材料，機體蒙皮結構幾乎全是復合材料。最新的空客A350XWB飛機，復合材料的占結構質量的53％。據了解，與美國波音飛機和歐洲空客一樣，C919采用大量的先進復合材料，使用量約占C919飛機結構質量的12%。我國復合材料技術的總體研究水平和產業化水平與發達國家相比還有較大的差距，為促進我國先進復合材料技術進步，推動我國先進復合材料技術整體研發能力的提升和產業化發展，滿足C919客機的發展需要，我國將江蘇航科復合材料科技有限公司的“大型民用客機關鍵零部件用T800級碳纖維的研發及其產業化項目”列入國家戰略性新興產業發展重大專項。

    從以上可以看出，C919大客機的研制與生產，極大地帶動了我國鈦合金、鋁合金、復合材料等材料的發展，使我國在材料領域獲得了很多重要進展，基礎設施如大型設備得到了初步完善。但是畢竟我國真正大規模的由國家層面來組織針對大飛機材料的基礎研究還只有10年時間，與國外一些發展早的國家相比，在材料基礎研究、工程化應用研究和工業化批量生產方面還存在不小的差距[8]。因此，研究研人員需緊抓這一歷史機遇，努力開發滿足C919客機的新材料，加速C919客機的國產化進程。

    另外，C919客機零部件供應則采取全球招標的形式，吸引到了包括C F M國際公司、聯合技術公司、霍尼韋爾公司等一批歐美頂級航空制造企業以及中航工業旗下諸多專業制造公司的加入。但是C919采用的很多零部件，國內還沒發展起來，即便國內生產的零部件質量更優，但因為沒有認證意識，未通過國際認證，C919也無法使用該產品。這也是我們今后需注意的問題。

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責任編輯：王元

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