C929一定要用國產復合材料

 我國民機C909(ARJ21)、C919和CR929機身筒體試驗件,所用的復合材料均是由美國進口的。為什么要用進口材料?答案是,我國沒有經過適航認證的碳纖維復合材料。

在我國,碳纖維復合材料最初主要用于航天和軍工。受原蘇聯工業體制的影響,航天和軍工都有自己的材料研發單位。如航空部有621材料研究所。621所研發軍機所需要的基材樹脂,然后再采購合適的碳纖維。用這種模式給制造軍機,提供復合材料。由于保密要求,我國航空、航天的基材樹脂是不對外開放的。

我國制造碳纖維的企業很多,產能全球第二。但這些企業僅只生產碳纖維,而不生產與碳纖維配套的基材樹脂。

目前,全球供應民機碳纖維復合材料的僅4家企業:東麗、赫氏、索爾維、帝人。他們主要共同點是,提供各自商品品牌的碳纖維復合材料(碳纖維和配套的基材樹脂)。關鍵是材料要通過適航認證。在適航當局認證之前,要通過第三方美國“國家先進材料性能中心(NACMP)”的測試鑒定。同時該數據要列入公共數據庫。

只生產碳纖維,而基材樹脂是另外單位提供。這樣制備的復合材料無法通過適航認證。不通過適航認證的復合材料,就不能用于民機型號工程。

近年,C929的一些機體組件開始進行試制。江蘇丹陽恒神公司承擔的球面框試制工作,就用了自己生產的碳纖維,以及自己研發配套的基材樹脂制備復合材料。這是一個很典型的國產化技術進步。現在的問題是恒神的復合材料要能取得我國適航部門的認可,擴大產能滿足C929其他部件的試制需求。

對于C929僅有恒神的復合材料,遠遠還不夠。還需要有與它配套的粘合劑、膠粘劑、脫模劑、面紗、防雷擊保護膜、呼吸膜、真空膜、做模具的材料等。這其中尤以防雷擊保護膜最為重要。

C929“對標”空客A350,復合材料用量達到機體重量的51%。這里要特別注意的是,空客A350首飛時間是2013.6.14,距今已經是十多年了。這十多年,民機的復合材料發展迅猛,高溫、高強度熱塑性復材,依其優越的性能,在機身結構中完全取代了,A350所使用的熱固性環氧復材?,F在研制C929,若機身仍然“對標”A350,使用熱固性環氧復材,幾年后出世的C929在飛機結構層面,顯然是一個沒有競爭力的產品了。

在A350機身中蒙皮、長桁、框的連接使用了8000多個熱塑性復合材料制造的角片。

說到這里,又一個材料問題擺在眼前。國產熱塑性復合材料,以及碳纖維/PAEK、PEEK、PEKK,高溫、高強度熱塑性復合材料,哪家公司研發?

建議

C929的機身蒙皮、長桁、框、連接角片、系統連接支架、角片均采用熱塑性復材制造。其中機身蒙皮、長桁、框、的連接采用焊接。其余在最初制造中采用鉚釘的連接,后續生產可采用焊接。

  • 窗框、登機門框、貨艙門框,用熱塑復材制造。
  • 機翼翼肋用高溫、高強度熱塑性復材制造。
  • 襟翼、擾流板采用多腔結構。

編者寄語

C929要采用國產復合材料,這已經是國人的共識。但是,符合民機要求的材料,僅恒神用于試制C929球面框的熱固性復合材料,還遠遠不夠。特別是熱塑性復合材料,又是一個繞不過去的坎。

C929主要用于飛國際航線,它的市場是國際航空運輸,它面對競爭對手是波音787和空客A350。因此,僅“對標”空客A350,顯然已經是排行老三了。本文的幾點建議實質是在“對標”的基礎上,應用一些近十多年來國外較成熟的先進技術。讓我國的C929在國際航空運輸市場中,與波音787和空客A350最起碼也是平起平坐。

楊超凡 2025.1.8