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5月13日俄媒消息稱，俄羅斯已實(shí)現(xiàn)MC-21窄體客機(jī)用復(fù)合材料的全面國(guó)產(chǎn)化，建成從碳纖維原絲到大尺寸整機(jī)結(jié)構(gòu)件的完整產(chǎn)業(yè)鏈。
2026年2月，俄羅斯聯(lián)邦航空運(yùn)輸署批準(zhǔn)在MC-21的垂尾與平尾承力結(jié)構(gòu)件上使用國(guó)產(chǎn)復(fù)合材料，加上已于2022年底已獲認(rèn)證的復(fù)合材料機(jī)翼及PD-14發(fā)動(dòng)機(jī)，標(biāo)志著該機(jī)型關(guān)鍵結(jié)構(gòu)件中的進(jìn)口材料基本完成國(guó)產(chǎn)替代。
復(fù)合材料約占MC-21機(jī)身結(jié)構(gòu)的30%至40%。中央翼盒、大載荷控制面是飛機(jī)上受力最嚴(yán)苛的結(jié)構(gòu)區(qū)域。為此，工程師們?yōu)闄C(jī)體設(shè)計(jì)了具備超臨界氣動(dòng)結(jié)構(gòu)的大展弦比復(fù)合材料機(jī)翼，實(shí)現(xiàn)了降低阻力、提升燃油效率的目的。
相比傳統(tǒng)鋁合金結(jié)構(gòu)，碳纖維復(fù)合材料在氣動(dòng)載荷下具有更高剛度，使MC-21機(jī)翼展弦比達(dá)到11.5，而同級(jí)金屬機(jī)翼單通道飛機(jī)通常僅為10左右。更長(zhǎng)、更薄的機(jī)翼有效減少了翼尖渦流引起的誘導(dǎo)阻力。
據(jù)俄方估算，上述氣動(dòng)與減重優(yōu)勢(shì)使MC-21的油耗較同級(jí)別飛機(jī)降低8%。中程航線上，低油耗能直接改善航空公司的盈利能力。
自2018年后，俄方國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程明顯加速。彼時(shí)西方制裁切斷了該項(xiàng)目的進(jìn)口航空復(fù)合材料供應(yīng)。早期MC-21原型機(jī)曾使用美國(guó)赫氏復(fù)材及比利時(shí)索爾維集團(tuán)（其美國(guó)子公司）材料。出口限制實(shí)施后，項(xiàng)目一度延期，俄制造商在此期間加快推進(jìn)國(guó)產(chǎn)替代。
機(jī)翼主結(jié)構(gòu)所用碳纖維由俄國(guó)家原子能公司旗下UMATEX公司生產(chǎn)。現(xiàn)有產(chǎn)品包括UMT40、UMT45及UMT49碳纖維，拉伸強(qiáng)度4.0-4.9GPa，彈性模量260GPa。針對(duì)更高剛度需求，UMATEX公司還開(kāi)發(fā)了UMT400、UMT430、UMT530等高模量型號(hào)。
MC-21機(jī)翼結(jié)構(gòu)采用了多種復(fù)材織物形式：斜紋織物用于0°/90°正交增強(qiáng)層；纖維同取向比例超過(guò)85%的單向帶用于主承力結(jié)構(gòu)件；多軸向ACM系列織物通過(guò)多角度預(yù)排列，簡(jiǎn)化了復(fù)雜部件的鋪層工藝。
MC-21中央翼盒在烏里揚(yáng)諾夫斯克AeroComposit工廠采用非熱壓罐真空灌注技術(shù)制造。干態(tài)碳纖維織物置于模具內(nèi)，真空密封后灌注樹(shù)脂。AeroComposit聯(lián)合莫斯科國(guó)立大學(xué)等多家科研機(jī)構(gòu)，對(duì)國(guó)產(chǎn)纖維及樹(shù)脂體系完成工藝認(rèn)證。
俄方表示，國(guó)產(chǎn)復(fù)合材料的力學(xué)性能與先前進(jìn)口航空級(jí)材料相當(dāng)。UMT49纖維拉伸強(qiáng)度4.9GPa，對(duì)標(biāo)東麗T700S，但彈性模量更高（260GPavs230GPa）。后續(xù)研發(fā)將聚焦于性能接近東麗T800S級(jí)別的高強(qiáng)纖維。
UMATEX公司還開(kāi)發(fā)出拉伸強(qiáng)度達(dá)5.2GPa的超高強(qiáng)度碳纖維，其制造工藝已在阿拉布加工廠實(shí)現(xiàn)應(yīng)用，該廠同時(shí)生產(chǎn)MC-21結(jié)構(gòu)件所用的預(yù)浸料。
在俄羅斯中央空氣流體動(dòng)力學(xué)研究院的結(jié)構(gòu)測(cè)試中，國(guó)產(chǎn)復(fù)合材料翼盒可承受超過(guò)設(shè)計(jì)極限150%的靜載荷，在實(shí)際使用載荷2.5倍條件下仍保持結(jié)構(gòu)完整。該結(jié)果不僅驗(yàn)證了纖維性能，也確認(rèn)了樹(shù)脂體系、固化工藝及鋪層方法的可靠性。
支撐項(xiàng)目的工業(yè)供應(yīng)鏈覆蓋多個(gè)機(jī)構(gòu)。UMATEX公司負(fù)責(zé)碳纖維、機(jī)織物、紗線及預(yù)浸料生產(chǎn)。位于韃靼斯坦的阿拉布加-沃洛克諾工廠，具備年產(chǎn)超1400噸原絲及碳纖維的能力。新烏拉爾斯克另一工廠專注于高模量纖維生產(chǎn)，莫斯科國(guó)立大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)參與了環(huán)氧樹(shù)脂的研發(fā)。
MC-21復(fù)合材料國(guó)產(chǎn)化項(xiàng)目，已成為俄羅斯在制裁壓力下構(gòu)建完全自主航空材料體系的重大嘗試。當(dāng)前產(chǎn)業(yè)鏈已覆蓋從前體化學(xué)品、碳纖維制造到集成式主承力機(jī)身結(jié)構(gòu)的全部環(huán)節(jié)。