【航空航天】碳纖維復材、芳綸蜂窩——撬動萬億產業鏈C919的選材之道
▲第54屆巴黎航展上中國商飛展示C919客機模型
大飛機是一個國家科技能力、工業水平、綜合實力的集中體現。過去很長一段時間,全球大飛機主流供應商僅有美國波音和法國空巴。C919投入商運無疑為全球干線飛機市場提供了新的產品選擇,不僅破除了此前民用機市場「雙寡頭」壟斷格局,更將極大促進中國民用飛機市場的良性競爭。作為大國重器,C919也得到市場的認可。9月7日起中國東航兩架C919飛機所執飛的「滬蓉快線」航班增班為每日往返各兩班,第三架C919或于今年10月交付。較之C919,國產支線客機ARJ21目前已累計安全載客860萬人次。中國商飛公司董事長賀東風在「2023浦江創新論壇」上透露,目前C919訂單數達1061架,ARJ21支線飛機已投放市場112架,訂單數775架。公開數據顯示,商飛公司目前有120家供應商,其中國內關聯上市公司達35家,總市值逾1.1萬億元。
隨著C919生產交付節奏的加快,國產大飛機制造過程中對航材的需求有望提升,公司將提前布局、加大研發投入。楚江新材旗下子公司天鳥高新是內地唯一產業化生產飛機「碳剎車預制件」的企業,C919的批量交付和投入運營,對相關產品銷售帶來積極影響,「今年二季度公司實現營收119.91億元,按年增7.77%」。國際經驗表明,一個航空項目十年后給當地帶來的效益投入產出比為1:80、技術轉移比為1:16,同時還將帶動1:12的就業比。當前中國民航市場容量全球列首,未來20年需要約8500架民用飛機,市值逾7萬億元,同時將拉動規模超10萬億元的培訓和維修等產業鏈市場。除生產制造環節拉動市場外,適航認證和運維方面也將激活諸多產業,以大飛機投運為契機,中國「國產大飛機經濟」將得到全面發展。
▲中國飛行試驗研究院科研人員進行C919飛機測試信號通道的驗證
國產大飛機的產業鏈
上游——設計研發
- 基礎研究:材料學、電氣自動化、能源動力、飛機設計、流體力學……
- 系統研發:動力系統、起落架液壓系統、環控系統、飛控系統、航電系統
- 綜合設計:方案總體、氣動特性、結構強度、電控集成
- 試驗驗證:風洞試驗、強度試驗、系統實驗、試飛試驗
▲C919大型客機在設計建造過程中進行相關實驗
中游——先進制造
- 新材料:鋁合金、鈦合金、超高強度鋼、復合材料
- 零部件:標準件、電子元器件、機加件、鍛鑄件
- 機體制造:機身、機翼、平垂尾、起落架
- 機載系統:動力短艙系統、起落架剎車系統、機電液壓系統、環控系統、客艙系統
- 總裝集成:全機總裝、聯調試驗、交付試飛
▲C919試飛團隊負責人在檢查用于觀察記錄前起落架的攝像頭
下游——運營維修
- 持續運營:航空公司、物流公司、民用機場
- 維修改裝:飛機維修公司、發動機維修公司
- 航空燃料:航空煤油、可持續航空燃料、新能源
大飛機C919的選材之道
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優良等特點,C919飛機的機身蒙皮、長桁、地板梁、座椅滑軌、邊界梁、客艙地板支撐立柱等部件都使用了第三代鋁鋰合金,獲得綜合減重7%的收益,屬于國際領先水平。
T800級碳纖維復合材料:相比第一代民機復合材料T300,T800級碳纖維強度、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,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。
芳綸蜂窩材料:C919大型客機艙門和客貨艙地板使用了芳綸蜂窩材料,它具有穩定、輕質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,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。
芳砜綸纖維:簡稱PSA纖維,主要特點是優良的電絕緣性和耐熱性,阻燃性高,耐化學穩定性好。C919機艙內部首次啟用芳砜綸纖維制作椅罩、門簾,使得飛機減重30公斤以上,每架飛機能夠節省超萬元成本。
(以上內容選自大公報,2023年10月27日出版)










































