C919大型客机总装下线—助推我国材料产业发展

2016-02-29 13:54:57 作者：本网整理来源：

我国首制C919大型客机下线

我国自主研制的首款新一代喷气式干线客机C919大型客机于2015年11月2日在中国商飞公司浦东基地厂房内正式下线，基本布局与美国的波音 757及法国的空客A320相当，最大航程能够达到5 500km。C919大型客机结构示意图如下图所示，集聚噪音低、更宽敞、骨架强、视野宽、低碳撑、超临界机翼等特性于一体。

C919大型客机结构示意图

计划于 2016年上半年首飞，全部测试合格后，C919才会大规模生产。截至 11月 2日，订购C919大型客机国内外用户为 21家，总订单数量达到了 517架。显然，C919大客机的研制与生产，会极大地带动我国钛合金、铝合金、复合材料等材料的发展。

C919大型客机

C919 客机助推我国材料产业发展

2014年航空材料院士论坛上刘大响院士指出，提高航空发动机的性能，关键在于发动机结构的创新以及新材料、新工艺的发展。材料和制造技术对于先进航空发动机性能、可靠性和推重比提高的贡献率在50%～60%。由于大量采用复合材料，C919机舱内噪音可望降到 60dB以下，飞行阻力减小 5%，油耗降低 15%以上，其氮氧化合物排放要比国际民航组织规定以及现有飞机的要求低 50%。随着首款C919大型客机总装下线，我国对航空铝材、钛合金、复合材料的需求也随之进入一个高速增长期。

C919大型客机

1. 铝合金

C919客机的机体铝合金材料用量约占材料总量的70% 。当今世界各国大飞机结构用铝合金主要是高强度的2XXX系（2024、2224、2324、2424、2524等）和超高强度的 7X X X系（7075、7475、7050、7150、7055、7085等）。

国家“973计划”项目--“航空高性能铝合金材料的基础研究”项目致力于开发出满足我国大飞机等重大工程的高淬透性、高耐蚀性、高耐损伤及高均匀性的铝合金材料。

铝材新贵--铝锂合金

C919客机实现了比波音B737、空客A320等同类机型减重 5%～10%的战略目标。这主要源于C919客机在机体结构上大规模应用第三代铝锂合金等先进材料，铝锂合金具有密度低、强度高且损伤容限性等诸多优点，被成功应用在机身框架、垂直安定面、襟翼翼肋、进气道唇口、整流罩、油箱、舱门，以及长桁、地板纵梁、横梁、滑轨等结构件上。

常规的高性能铝合金如 2X24、7X49、7085、7055等合金虽然也能够满足航空机体材料强度高、韧性好、抗疲劳、耐腐蚀、耐损伤的要求，但是不如铝锂合金轻。尽管铝锂合金材料价格比常规铝合金材料高很多，但比起复合材料要低得多，所以C919大客机的价格要远远低于波音737等大客机。

但是铝锂合金的成分较为复杂，在成分、工艺和性能控制等方面较难掌握，中航工业江西洪都航空工业集团有限责任公司攻克了铝锂合金蒙皮喷丸强化、铝锂合金型材滚弯成形制造、蒙皮镜像铣切加工、铝锂合金型材热压下陷制造、铝锂合金蒙皮喷丸校形等关键技术。完成了C919前机身和中后机身的研制、加工和装配生产工作，

2. 钛合金

机体结构轻量化和飞机的“低油耗”是目前航空制造领域的竞争焦点之一。为了降低飞机的质量，提升飞机的经济性，C919大型客机广泛采用钛合金材料，用量达到9.3%。

钛合金具有密度低、比强度高、使用温度范围宽（-269℃~ 600℃）、耐腐蚀、低阻尼、无磁性可焊、与复合材料相容性好、轻量化等诸多优点。例如，用Ti-6A1-4V合金制造的发动机风扇、压气机盘及叶片等，其质量比钢材的可减少30%；用Ti-10V-2Fe-3A1合金制造的零件，比30CrMnSiA钢的可减少40%左右，

宝钢致力于提高飞机起落架用高强钢、钛合金及大飞机发动机用材的高抗冲击性、抗疲劳强度、韧塑性。

西部超导致力于制作航空、航天发动机的涡轮盘与叶片等结构件镍基高温合金。

北航研究出具有国际领先水平的“飞机钛合金大型复杂整体构件激光成形技术”，成功为C919样机打印出飞机钛合金起落架、主承力框、主风挡整体窗框等大型关键构件，

3. 复合材料

与美国波音飞机和欧洲空客一样，C919在机体蒙皮结构和机翼部位等都大量采用先进复合材料，使用量约占C919飞机结构质量的12%。据了解，空客公司A380客机的碳纤维 15％，波音B787客机的复合材料用量达到了50％，最新的空客A350XWB飞机，复合材料的占结构质量的 53％采用复合材料，可以明显减轻飞机的结构质量，提高飞机的综合性能。

飞机上使用的复合材料主要是碳纤维增强树脂基复合材料，具有比强度高、比模量高、抗疲劳性优良、隐身性好、耐腐蚀等一系列优点。碳纤维比铝还要轻，比钢还要硬，其密度是铁的1/4，强度是铁的10倍。

其中，C919客机机舱内部将首次启用我国独立研制成功并享有完全知识产权的耐高温纤维“芳砜纶纤维“制作的椅罩、门帘。芳砜纶不仅具有永久阻燃性，且寿命长、可水洗，使得经济成本大大降低。

碳/碳复合材料是碳纤维及其织物增强的碳基体复合材料，具有低密度、高强度、高比模量、高导热性、低膨胀系数、摩擦性能好，以及抗热冲击性能好、尺寸稳定性高等优点，最高理论温度更高达 2 600℃。为加快我国C919客机产业进程，国内大量新材料企业致力于推动 “大型民用客机关键零部件用T800级、T700/T800级碳纤维“的研发及其产业化项目中。博云新材料利用炭/炭复合材料制造的机轮刹车系统耐高温耐久性好，使用寿命是金属材料的 2 ～4倍，质量只有其 1/4。

中航工业哈飞主要承担机身复合材料部件的制造，负责主起落架舱门工作包、前起落架舱门工作包、翼身整流罩工作包和垂直尾翼工作包（103架起）4个大部件的制造。包括预浸布、蜂窝夹层结构门体结构件，内部装有增强的树脂块镶嵌件，使结构具有更高的强度、抗震裂等性能。

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