一百多年來(lái)，材料與飛機(jī)一直在相互推動(dòng)下不斷發(fā)展，“一代材料，一代飛機(jī)”正是世界航空發(fā)展史的一個(gè)真實(shí)寫(xiě)照。中國(guó)科學(xué)院院士曹春曉在接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者采訪時(shí)指出，當(dāng)前，歐美大型飛機(jī)機(jī)體的材料結(jié)構(gòu)正從以鋁合金為主過(guò)渡至以復(fù)合材料為主，“從波音787開(kāi)始，50%復(fù)合材料用量是未來(lái)飛機(jī)的起點(diǎn)”。
復(fù)合材料經(jīng)30多年的研究和應(yīng)用，技術(shù)上已經(jīng)成熟。安全、可靠，并且復(fù)合材料的損傷容限和抗蝕性顯著優(yōu)于鋁合金，更有利于耐久性和安全性的提高;同時(shí)，復(fù)合材料和鈦合金的使用可以大幅度減輕飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量，因此帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益(包括降低油耗和維修費(fèi)用等)和環(huán)保效益，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了它的負(fù)面效應(yīng)(制造成本較高);此外，復(fù)合材料的應(yīng)用使舷窗尺寸加大30%，客艙濕度和氣壓有所提高，旅客空中旅行的舒適度也有所提高。
與金屬材料相比，復(fù)合材料更適合于制備整體結(jié)構(gòu)件。波音787機(jī)身由若干段復(fù)合材料大型整體結(jié)構(gòu)件組成，減少了1500個(gè)零件和大約5萬(wàn)個(gè)連接件，顯著地減輕結(jié)構(gòu)重量，提高安全可靠性和降低制造、裝配、油耗、維修等成本。
“(國(guó)產(chǎn)大飛機(jī))要盡量采用一些先進(jìn)的航空材料。因?yàn)橹挥形覀兊娘w機(jī)先進(jìn)，才能在市場(chǎng)上具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力。”曹春曉認(rèn)為，在飛機(jī)選材方面，應(yīng)該向世界上先進(jìn)客機(jī)機(jī)型如波音787、A350改進(jìn)型等借鑒。
“我國(guó)國(guó)產(chǎn)材料還未能夠達(dá)到成熟、質(zhì)量穩(wěn)定、達(dá)到適航要求并可以批量生產(chǎn)的程度，在一些材料制造上與歐美還有一定差距。這期間我們可以先進(jìn)口，但我國(guó)也應(yīng)盡快實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。這需要材料相關(guān)研究部門(mén)與供應(yīng)商制造部門(mén)緊密結(jié)合、互相配合，大家一條心最終要搞出來(lái)。”曹春曉說(shuō)。
歷史教訓(xùn)和經(jīng)驗(yàn)表明，過(guò)分依賴(lài)進(jìn)口，最終難免受制于人。“以碳纖維材料為例，我國(guó)以前依賴(lài)進(jìn)口，掌握其技術(shù)的國(guó)家就敲我們‘竹杠’，要么限制進(jìn)口，要么定價(jià)貴的離譜。”曹春曉對(duì)記者說(shuō)，“后來(lái)我們自主研發(fā)出來(lái)了，(進(jìn)口)價(jià)格一下子就下來(lái)了。”
因此，曹春曉表示，在航空材料的選擇上，要特別重視對(duì)具有中國(guó)特色的先進(jìn)材料的選用，例如TC21鈦合金不僅具有國(guó)際先進(jìn)水平的性能，而且在合金及其鍛造工藝上都具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
此外，中國(guó)的大型飛機(jī)研制項(xiàng)目包含大型客機(jī)和大型運(yùn)輸機(jī)兩大部分。為了縮短研制周期、節(jié)省研制費(fèi)用、降低銷(xiāo)售價(jià)格和提高成熟程度，曹春曉建議設(shè)計(jì)和材料工作者緊密結(jié)合，盡可能增加大型客機(jī)和大型運(yùn)輸機(jī)上共用材料的比例。“這樣做更有利于客機(jī)用國(guó)產(chǎn)材料通過(guò)適航條例。”
復(fù)合材料經(jīng)30多年的研究和應(yīng)用，技術(shù)上已經(jīng)成熟。安全、可靠，并且復(fù)合材料的損傷容限和抗蝕性顯著優(yōu)于鋁合金，更有利于耐久性和安全性的提高;同時(shí)，復(fù)合材料和鈦合金的使用可以大幅度減輕飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量，因此帶來(lái)的經(jīng)濟(jì)效益(包括降低油耗和維修費(fèi)用等)和環(huán)保效益，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了它的負(fù)面效應(yīng)(制造成本較高);此外，復(fù)合材料的應(yīng)用使舷窗尺寸加大30%，客艙濕度和氣壓有所提高，旅客空中旅行的舒適度也有所提高。
與金屬材料相比，復(fù)合材料更適合于制備整體結(jié)構(gòu)件。波音787機(jī)身由若干段復(fù)合材料大型整體結(jié)構(gòu)件組成，減少了1500個(gè)零件和大約5萬(wàn)個(gè)連接件，顯著地減輕結(jié)構(gòu)重量，提高安全可靠性和降低制造、裝配、油耗、維修等成本。
“(國(guó)產(chǎn)大飛機(jī))要盡量采用一些先進(jìn)的航空材料。因?yàn)橹挥形覀兊娘w機(jī)先進(jìn)，才能在市場(chǎng)上具有一定的競(jìng)爭(zhēng)力。”曹春曉認(rèn)為，在飛機(jī)選材方面，應(yīng)該向世界上先進(jìn)客機(jī)機(jī)型如波音787、A350改進(jìn)型等借鑒。
“我國(guó)國(guó)產(chǎn)材料還未能夠達(dá)到成熟、質(zhì)量穩(wěn)定、達(dá)到適航要求并可以批量生產(chǎn)的程度，在一些材料制造上與歐美還有一定差距。這期間我們可以先進(jìn)口，但我國(guó)也應(yīng)盡快實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化。這需要材料相關(guān)研究部門(mén)與供應(yīng)商制造部門(mén)緊密結(jié)合、互相配合，大家一條心最終要搞出來(lái)。”曹春曉說(shuō)。
歷史教訓(xùn)和經(jīng)驗(yàn)表明，過(guò)分依賴(lài)進(jìn)口，最終難免受制于人。“以碳纖維材料為例，我國(guó)以前依賴(lài)進(jìn)口，掌握其技術(shù)的國(guó)家就敲我們‘竹杠’，要么限制進(jìn)口，要么定價(jià)貴的離譜。”曹春曉對(duì)記者說(shuō)，“后來(lái)我們自主研發(fā)出來(lái)了，(進(jìn)口)價(jià)格一下子就下來(lái)了。”
因此，曹春曉表示，在航空材料的選擇上，要特別重視對(duì)具有中國(guó)特色的先進(jìn)材料的選用，例如TC21鈦合金不僅具有國(guó)際先進(jìn)水平的性能，而且在合金及其鍛造工藝上都具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。
此外，中國(guó)的大型飛機(jī)研制項(xiàng)目包含大型客機(jī)和大型運(yùn)輸機(jī)兩大部分。為了縮短研制周期、節(jié)省研制費(fèi)用、降低銷(xiāo)售價(jià)格和提高成熟程度，曹春曉建議設(shè)計(jì)和材料工作者緊密結(jié)合，盡可能增加大型客機(jī)和大型運(yùn)輸機(jī)上共用材料的比例。“這樣做更有利于客機(jī)用國(guó)產(chǎn)材料通過(guò)適航條例。”
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