中國與俄羅斯合制929飛機,他們的複合材料使用情況怎麼樣?

柳成蔭57141341


其實早在CR929設計方案公佈之初,中國商飛就宣佈這款客機的機身將大規模使用複合材料。CR929的定位是遠程雙發寬體客機,在性能指標上是對標空客A350和波音787來設計。因此我們來比較一下三者在複合材料商應用的比例。

空客A350複合材料應用比例為52%,是複合材料應用比例最高的民航客機。下圖為空客A350各主要材料使用比例。

波音787複合材料應用比例為50%。下圖為波音787各主要材料使用比例。

而我們的CR929複合材料應用比例約為51%。CR929在複合材料應用上也引入了先進的設計理念,同波音空客最先進的雙發寬體機大相徑庭,絲毫沒有輸給他們。

飛機上使用的複合材料主要是指碳(石墨)纖維、凱夫拉縴維、玻璃纖維和樹脂等合成的新型材料。它的最大特點就是在重量輕強度高,在同等質量條件下,其強度是鋁合金的7 倍。因此複合材料能成為了現代飛機結構材料的首選。

正是由於複合材料強度高耐腐蝕的特點,因此波音787和空客A350的舷窗可以做得比其他客機要來得大,巡航高度時的客艙壓力和相對溼度也能夠比其他客機要來得高,這樣可以使乘客感覺更舒適。

目前CR929已經進入初步設計階段,由於是中俄聯合研製的項目,CR929的結構部分機身由中方承擔研製工作,而機翼由俄方來負責。今年1月,CR929飛機首件全尺寸複合材料機身壁板工藝件試製成功,標誌著CR929飛機複合材料機身攻關項目進入新的提升階段,如下圖。

最後,祝願我們的CR929早日翱翔藍天。

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圖注:C929寬體客機模型,該機複合材料使用比例將超過50%,達到與空客A350WXB和波音787相當的水平

首先,根據目前C929大型客機的研製方之一俄羅斯聯合航空製造集團透露出來的消息看,C929的複合材料使用情況是非常理想的,該集團總裁斯留薩里介紹,C929飛機的複合材料應用比例將超過50%,而我們知道,世界上目前複合材料應用水平達到這一標準的民航飛機僅有兩型,且都是當今最新一代的大型民航飛機代表,一個是美國的波音787夢想客機,複合材料應用比例達到50%,另一個則是歐洲空中客車公司的A350WXB雙發寬體遠程客機,複合材料應用比例達到了52%,是目前世界上應用複合材料比例最大的民航飛機。

複合材料用多用少,是當今全球航空業衡量飛機先進性的一大指標,應用先進材料,對於減重和增加強度、耐腐蝕、簡化維護都大有益處。大規模應用複合材料已經成為新一代民航客機的標誌性劃代技術,這就意味著C929要想在未來投入使用時與國際水平同步不落後,從“從無到有”到“並駕齊驅”,就得攻克這一難關!

此前在中國的網絡上曾有一個錯誤認識廣泛流傳,認為蘇聯時期是以航空金屬材料見長,所以蘇聯解體後,俄羅斯在航空複合材料領域水平很低,甚至還不如中國,論者還以俄羅斯在蘇-35改進型戰鬥機和蘇-57新一代戰鬥機上較少使用複合材料作為證據(蘇-57的複合材料應用比例據稱為13%,依然以俄羅斯擅長的鈦鋁合金材料使用為主)。但實際上這種看法是錯誤的。

從技術角度來看,我國航空複合材料起步發展較晚,先進材料產能受限,設計應用水平也存在一定薄弱環節,而俄羅斯雖然此前在航空材料上以鈦合金等先進金屬材料為重點並處於世界領先位置,但近些年隨著俄羅斯航空工業的復甦和發展,加上俄羅斯在化工領域雄厚的底子,以俄羅斯航材院等為領軍者和代表的俄羅斯航空複合材料業界水平迅速提高,達到了相當的水平。舉例說明,中國商飛前兩款飛機產品,其中ARJ21基本上仍是全金屬飛機,C919上中國國產複合材料得到一定設計應用,但比例為12%;而反觀俄羅斯,其與C919同級別的MS21新型民航客機,該機採用的複合材料重量佔全機重量的40%,這一指標已經達到和超過了歐美同級別客機的水平,也遠超C919,其機翼和其中最重要的承力部件之一翼盒,都採用複合材料製造,而且採用的不是目前流行的傳統熱壓罐成型技術,而是更為先進的液體複合成型技術(樹脂灌注和固化爐技術),足見俄羅斯在航空複合材料領域的雄厚功力。在2017年莫斯科航展上,俄羅斯甚至展出了該國首架全複合材料輕型運輸機,ТВС-2ДТС雙翼運輸機,該機由俄羅斯西伯利亞航空研究院設計。所以未來C929的複合材料設計和應用,應是以俄羅斯方面為主,中國方面為輔,提供部分國產複合材料應用。

圖注:俄羅斯MS-21客機與C919同級,但複合材料使用水平達到40%的比例,遠高於C919的13%,體現出俄羅斯在航空複合材料領域的雄厚技術能力

由於C929的複合材料應用比例也將超過50%,我們預計其複合材料應用水平和應用的部分,應該能做到與波音787和A350WXB旗鼓相當。從具體來看,即客機的機身大部分分段結構由複合材料板件製成,機頭也由複合材料整體採用熱壓罐成型,但機身框、龍骨梁分別採用鋁合金和鈦合金製造,還有少部分機身也採用航空鋁材材料製造。機翼蒙皮、襟翼、中央翼包括中央翼盒等均可能採用複合材料製成,還有大量的舵麵包括機尾水平和方向尾舵,也可能採用複合材料製成。


兵工科技


生產的發展,沒有一家大型的飛機可以在一國之完成。生產的國際化,需要各個國家互相配合;經營的國際化更需要報團取暖,開放市場。只有這樣的合作,才能共贏多贏。

美國的波音飛機,需要十幾個國家協作,才完成這樣的目標,在美國本土生產的主要是波音客機的整體組裝技術和核心技術。法國的空客技術生產也要歐洲國家分工協作的結論。

目前,美國波音787夢幻飛機可能會複合材料達到50%以上;法國空客350夢想飛機聽說符合材料也會達到50%。我們生產的C919客機目前複合材料才佔12%。

過去蘇聯的飛機外殼是全金屬的,我們過去的外殼也是全金屬。其實,俄羅斯目前飛機外殼的技術也走在世界的前列。C929寬體客機研究能夠作用符合材料意味著飛機重量減輕,強度更大,運載能力更強。也意味著我們的C929實現了彎道成功超車。

中國大飛機項目起步晚,發動機技術也是我們一貫的弱項。我們工程技術人員,一定要虛心學習,深入研究,吸取一切優秀的成果,消化吸收,創新創造,為中華民族復興,為中國大飛機翱翔藍天,增加自豪感吧!


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