国产大飞机C919复合材料用量仅为国外先进水平的四分之一

首先C919使用的复合材料是多还是少,看对比机型俄罗斯MC21,MC-21飞机看起来有37%的复合材料使用率,这当然要比C919的12%高的多,但是MS-21需要的复合材料,本国供应不出来,只能买Toho(东邦)的碳纤维,Cytec(氰特)的树脂。【Cytec(氰特)已重组更名Allnex湛新。】

国产大飞机C919复合材料用量仅为国外先进水平的四分之一-CompositesPlus

C919虽然称为大飞机,但其实水分比较大。C919中的“19”的含义是最大载客量190座,它是一种最大起飞重量72.5吨、最大航程4075公里的中短程干线客机。与国外的明星机型相比,吨位和尺寸还是要小很多,比如美国的波音777(根据型号的不同,最大起飞重量230-263吨,航程均高于7000公里),欧洲空客A340(最大起飞重量253.5吨-380吨,航程均超过13000公里)。

对于C919机身部分的制造,成飞集团负责C919的机头制造,西飞集团负责关键的中机身和机翼制造,而沈飞则负责包括舵在内的垂尾制造。

然而,C919的关键部分,发动机、控制系统、导航系统等装置均由国外供应商提供(如下图所示),目前国内还没有相关的研发能力。

国产大飞机C919复合材料用量仅为国外先进水平的四分之一-CompositesPlus

在材料方面,虽然先进材料如第三代铝锂合金材料、碳纤维复合材料首次在C919机体结构中应用,用量达到了8.8%和12%。但与空客与波音的明星机型相比,仍然差了一大截。这些这些年以来,由于高强轻质的碳纤维复合材料,既可以减少飞机重量,又可以提高燃油的经济效益,同时降低碳排放,在民航飞机的用量升得很快。波音和空客都已经出产了复合材料用量超过50%的民航飞机。比如Airbus的A350xwb,复合材料用量达到53%,超过了波音787复合材料结构重量比例的50%,被视为开启了碳纤复合材在飞机上应用的新篇章。

那么,问题来了,既然碳纤维复合材料有如此好处,为什么“国产”C919的碳纤维复合材料使用量只有12%,难道就不能再进一步提高吗?到底是什么原因在阻碍碳纤维复合材料的应用?

首先,让我们一起来看看这些先进材料分别用在了哪些部位?

C919的前机身与中机身,大量选用了第三代铝锂合金、铝合金材料及超大型钛合金锻件。而复合材料则主要用在了机翼外侧后缘、后机身前段及部分零部件。

一方面,碳纤维复合材料与钛合金、铝合金相比,虽然在比强度、抗腐蚀性能方面具有优势,但存在许多缺点。比如说不易加工,抗冲击性极差,易老化等问题。

另一方面,特别是对于国内刚起步的碳纤维生产企业来说,原丝质量参差不齐,与国外品牌存在较大的差距,加工成本过高,工艺水平、生产技术落后,研发投入不足,产业链不完整等诸多因素,阻碍碳纤维复合材料产业的发展,目前想要实现在飞机上大量应用是不现实的,因此想要提高碳纤维复合材料无论是在汽车的应用还是飞机上的应用,首先是要克服这些难题。那样我们才能逐步提高复合材料的用量,促进材料产业的蓬勃发展。

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