航空新材料研发挑战凸显

 

  大飞机制造是一个国家综合实力和工业科技能力的体现,而航空材料则在其中扮演着举足轻重的作用。

 

  《民航发展“十三五”规划》预测,“十三五”期间民航领域主要发展指标较“十二五”期间将继续保持两位数增长,国内国际航线数量也将大幅增长,这为新材料的研发与应用提供了广阔的市场空间。但是,相关专家在接受采访时表示,我国新材料的研发与应用与发达国家相比还有很大的差距,新材料研发亟待提速。

 

  项目下马导致多项研发停滞

 

  早在70年代,我国就开始试制大飞机,且在新材料方面有诸多突破。

 

  据业内人士介绍,运10飞机本体原材料,包括所有的高强度钢材、铝合金板材、型材、大型锻件、起落架100%国产化,机载附件95%国产化。运10比欧洲空客起步晚两年,成功试飞后,成为美、苏、欧之后世界第四个掌握大型飞机设计制造的国家。当时外电评论说,中国航空业与国外大约30年的差距一下子缩短了15年。

 

  “我国新材料在民用航空的用量占结构重量的20%—35%。”中研普华研究员周德彬告诉记者,民用航空新材料在飞机上已经得到广泛应用。目前航空新材料主要包括陶瓷基复合材料、树脂基复合材料和金属基复合材料等,在飞机多个零部件制造上都有应用。

 

  40多年前生产的运10研制采用了近百项新材料及100多项新标准、新工艺,突破了前苏联的设计规范,是我国第一次参照美国适航条例FAR-25标准研制的飞机。

 

  令人遗憾的是,运10的研制最终下马。而更加可惜的是,据运10总体设计参与者、ARJ21飞机副总设计师周济证实,当年运10用的机体材料,几十年之后的现在反倒搞不出来了。

 

  参与运10研制的原上海飞机制造厂车间主任、上海核工程研究设计院党委副书记任治侯此前在接受记者采访时表示,为运10飞机研制的三钉(虎克铆钉、环槽铆钉,抽芯铆钉),高强度螺栓,超高压无扩口液压接头,当时已达美国标准,可惜的是铆钉生产线现已没有,我国支线飞机及C919飞机的铆钉依靠进口。超高压无扩口液压接头现已用在了我国新型战机,海军、深潜等领域,先进程度已达到或超过美国。他说,由于“运10”的夭折,航空工业的金属材料、非金属材料、加工工艺的研制处于停滞状态。

 

  多种新材料与国外仍有较大差距

 

  业内专家告诉记者,我国自上世纪80年代起将复合材料应用技术研究列入重点发展领域。复合材料制造的构件已在多种型号飞机上使用, 带整体油箱复合材料机翼等主承力结构已装机试飞成功。但我国发展复合材料的现状与发达国家相比仍有很大差距,国外一些民用飞机复合材料的应用比例甚至超过整个机体材料的50%。

 

  周德彬告诉记者,我国新材料飞机制造领域遇到的瓶颈是发展时间尚短及管理滞后。如何让研究成果从实验室“走出来”,实现产业化是下一步发展的重点。

 

  相关业内专家告诉记者,新材料的诞生造就了新一代飞机制造,更高性能的飞机又促进新材料研发与应用。例如在新型飞机设计制造中,采用新型铝锂合金可使之前飞机铝合金零部件质量减轻14%至30%,已成为新一代航空器的关键性结构材料。

 

  航空铝合金新的焦点是先进铝锂合金的研发与应用。据统计,美国铝业公司是全球铝锂合金产能、产量最大的生产企业,约占全球的55%,俄罗斯联合铝业公司约占25%,其他企业合计约占20%。目前,全球主要有7个工厂能生产铝锂合金轧制材,11个工厂能生产铝锂合金挤压材,9个工厂可锻制铝锂合金自由锻件与模锻件,其中包括我国的西南铝业(集团)有限责任公司。

 

  业内人士告诉记者,尽管我国已基本掌握了新型航空铝锂合金的熔炼技术,但在铝锂合金基础研究与合金生产实践方面,与美国、俄罗斯等该领域发达国家仍存在20—30年的较大差距。他认为,我们的创新能力与技术开发能力较为薄弱。同时能大幅度提升航空制造水平的关键性材料生产能力小,例如新型航空铝锂合金在当前仅有西南铝能够生产,年产量还很少,所以我国航空新材料研发亟待提速。

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