商用飞机复合材料
那些数十年前用塑料组装比例飞机模型的男孩,现在也在为真正的全尺寸飞机做着同样的事情。随着复合材料占到新飞机重量的50%之多,这意味着金属在机身 材料中占支配地位的历史行将结束。这种趋势在商用飞机领域尤为突出。文本中,我们将回顾几个引领这一领域复合材料发展的旗手。
位居前排的是波音公司及其已经成功投入运行的B787梦幻客机,以及近服役的空客的A350WB。两种机型基本上均为金属与复合材料各占50%。
梦幻客机
在经受了充满曲折的开发阶段后,服役初期又碰到了诸多麻烦问题。波音的革命性新型客机已经在客户航线网络中站稳脚跟。作为这类大小和承载能力(约300座、9种型号)的机型中重量轻的飞机,碳纤维使用在787 的各位部位,包括:机身、翼盒、带整体式纵梁的翼板、斜削式小翼、尾锥、水平及垂直尾翼、控制翼面、内部耐压舱壁、地板结构、某些发动机部件和各种整流罩。
采用缠绕筒段式机身是具有革命性的方面,也是次为商用航空公司所采用。2009年12月的处女航之后,2011年开始787在全日空(ANA)服役。
现在,已有270多架梦幻客机交付使用。该机型为数十家航空公司创造着利润。客户对性能和燃油经济性的积极反馈推动飞机订单增至1184架(至本文撰写时为止)。为了满足巨大的市场需求,波音去年努力交付了114架,2016年底计划完成12架/月,2018年14架/月。今年底,该公司计划两条主要生产线实现合理化生产。一条在西雅图的Everett,另一条仔南加州的Charleston。届时,波音应该已经关闭第三条临时应急生产线,从而降低单位生产成本。
订单量如此之大,每架飞机平均需要23吨碳纤维增强复合材料。因此,毫无疑问,东丽(Toray)集团作为这一广泛供应链的主要参与者,感到有必要在查尔斯顿(Charleston)开设一家新的碳纤维工厂。其他供应商也在投资,但前提是必须能满足波音需求增长的步伐。举例来说,Spirit AeroSystems 投资了1 亿美元,用于自动化生产,以便能够以合适的速度生产主要结构件,不仅包括为B787平台,同时也为其它平台,包括梦幻客机欧洲竞争对手空客A350服务。
美中不足的是,波音交付的B787机队在早期于各地服役期间,大多数飞机着陆时电池会出现问题,但波音对此没有一个令人满意的解释。锂离子电池用于启动过热、热失控、甚至燃烧的辅助动力单元,但此后进行了修正,以确保至少遏制问题的再次出现,并不会扩散到相邻的结构。
发生问题的这个延伸式供应链是波音公司计划用于787 的商务模式的一部分。这一故障促使Airframer 将原先外包加工的功能拿回来自己生产,以确保质量得到有效监督。
其它问题还包括燃油泄露、电气问题和软件故障。不幸的是,适值波音B787开发之际,社交媒体正好兴起,每一项挫折都会得到广泛的传播。现在,这些问题的大多数已得到克服,起飞可靠性上升到了98%,目标是99%以上,好是达到波音B777 机队所达到的99.5%。同时,进行飞行测试的机队中的一架飞机已经成为博物馆收藏,在西雅图航空博物馆中展出。
A350
欧洲竞争机型空客A350 XWB双通道宽体(超宽体)飞机,与波音的飞机相似,复合机翼、机尾、机身及其它主要航空结构件也采用了一半的塑料。整体材料将近50%为复合材料、20%为铝、15%为钛、10%为钢铁,5%为其它材料。这些A350家族有三种机型:800、900及1000(图1)。

图片1. TAM 航空公司——有望成为美国采用空客新一代宽体飞机的航空公司,其架A350-900 客机,已经在法国图卢兹进入后组装阶段。
空客对用复合材料制成机身的解决方案没有波音那么激进,它基于附着在飞机副框架上的一个大型面板,而不是整体缠绕筒段式机身。在埃塞俄比亚航空公司的梦幻空客发生火灾那么大规模的维修服务时,就可以看出优势。那次事故发生于两年前,飞机幸运地着落于伦敦希斯罗机场,机身遭受了大面积的破坏。理论上,可以通过取下对空客机身产生影响的面板,在专业的复合材料设施中进行修复即可。
A350WB(机身可以并排放置10张椅子)航于2013年6月,2015年1月在卡塔尔航空公司进行服役。该航空公司近验收了第三架飞机。总订单达到80架左右。5架A350原型机在全面的飞行测试计划中得到运用,并由欧洲航空安全局(EASA)于2014年9月认证,两个月后得到了联邦航空管理局的认证(FAA)。
尽管因阿联酋航空公司取消70架的订单而受挫,但现在,总订单量已将近800架。几家美国航空公司也属于此类机型的拥趸者。要在航空公司可以接受的规定期限内交付这样大的订单量,需要空客能像波音一样,成功提高产量,到2018年,每月至少生产10架。据Airframer介绍,今年底将交付17架。为了满足这个时间表的要求,空客将对10个工厂进行投资,来生产复合材料结构。

图2. 2010 年5 月,汉莎航空迎来了架A380 飞机,从而成为该机型用户,同时也是第五家订购该飞机的航空公司。
这包括在的一家复合方向舵厂、西班牙伊列斯卡斯(Illescas)的一家机身厂,以及威尔士的布劳顿(Broughton)一家投资7.6亿的拥有先进技术的机翼生产企业。只要合适,空客都会采用先进的技术,包括增材制造(3D打印),其中的一个例子是采用Ultem 9085树脂作为基体材料。
超级巨型飞机
上大的客机空客A380双层机型在本世纪初经历了几年的孕育,并以金属材料为主。即便如此,该机型也含有20%的复合材料,主要包括机身前端用塑料/ 金属复合GLARE(玻璃及铝材增强环氧复合材料)面板。这种希望综合利用两种材料的优势,同时使结构更坚固,并节省机架重量的想法迄今没有在其它地方得到大量应用,因为该技术已经因“纯”碳复合材料受到欢迎而被放置一边。
自2005年航后,150多架A380被交付使用,很多是东方的航空公司(仅阿联酋航空公司就订购了140架),还有162架在手的订单等待完成。投资15年、服役8年后,该机型已经从因空客公司造成亏损走向持平。今年该公司每架交付的飞机有望比其边际生产成本创造更多利润。
波音虽然没有大小相似的超级巨型飞机进行竞争,但通过成功推出新版本的B777双发动机宽体机型进行了回应。而且,为了提高与空客A380和A350-1000的竞争力, 新的400座B777X延长双发动机客机与原来的“三七”机型相比,极大地提高了复合材料的用量。尤其是在新的低重量、具有高效空气动力学特性的复合机翼上,更是如此。另外,该飞机采用了两台通用电气的GE9X发动机,发动机叶片用碳环氧树脂制成,形状得到了优化。总体上,B777X的复合材料含量约为12%。
计划于2017年进行航,次年交付架飞机给汉莎航空公司。汉莎航空公司为长途飞行机队订购了20架,但同时为了分散风险,另外订购了25架空客A350。加起来,B777X到目前为止已经获得了将近300架订单,包括阿联酋订购的150 架。
庞巴迪C 系列
当加拿大企业庞巴迪决定推出150座支线喷气机,以挤进由空客、波音两家分别以A320和B737机型垄断的低端航空市场时,该公司知道,它将不得不推出某些激进的措施。但是,这种激进主义对于发动机与复合材料的倚重是相当的。为了实现降低20%燃油消耗的目标,该公司选用了由发动机制造商普拉特? 惠特尼(Pratt & Whitney)集团公司生产的新型发动机结构。涡扇发动机前端的大型叶片以佳空气动力学速度通过齿轮箱驱动,而不是现有发动机那种以非优化速度由压缩机直接进行轴驱动。

图3:埃弗雷特(Everett)波音787 工厂。
采用两只纯电力P&W 1500G齿轮传动涡扇发动机的C 系列原型机,于2013年9月飞。尽管开发中有几项不足,从着陆和飞行测试来看,合作伙伴初的高风险解决方案有望成功,C系列飞机有可能实现其所承诺的性能。复合材料在该机型中得到了应用,这主要是通过保障减轻飞机结构的重量来实现的。在激进的发动机解决方案上下注后,庞巴迪通过避免复合材料机身来平衡了这一风险,代之以用金属生产这一关键的受压结构,尽管材料是超轻的铝- 锂。但是,增强塑料机翼、水平机翼、控制表面和其它主要部件等已经在其它飞机上得到检验的技术,也被决定用于C系列机型。庞巴迪已经在复合材料方面取得了大量经验,开发了全复合材料型Learjet 85商用飞机,尽管该项目由于飞机制造商将资源投放到C 系列机型,以推动其投入使用而被搁置。
考虑到C系列理念的先进性,许多航空公司也推迟了下达订单,以等待性能方面出现积极的信号,但是继一些优良的飞行测试结果出来后,有迹象表明这种情况在发生转变。去年秋,Lessor Maquarie签约订购了40架庞巴迪CS300,另加十架可选。近汉莎集团分支机构瑞士国际航空公司宣布,订购30架120座CS100机型,成为该机型的客户。该机型属于两种里面较小的一种。庞巴迪现在有六架飞行了1600小时的飞机。公司总裁Fred Cromer不久前告诉记者:“飞机的性能和我们期望的完全一样。”他说这个性能特征在现实中已经得到了体现,并指出,“以前只能算是理论上的推广。”
他预计,随着飞机性能指标越来越得到确认,C系列项目的前景会越来越好。该机型6月份在巴黎航展上展出,并于有望于近期获得适航证书,2016年开始服役。
对于在这个项目中一直神经绷着的人,包括那些供应链上的人们来说,这绝对是一个佳音。现在这种革命性的喷气机已获得20多家客户250架左右的订单(图4)。

图4:为波罗的海航空公司运营的CS300 飞机。
来自东方的竞争者开发一种可行的喷气客机并获得成功,是觊觎掌握的技术盛宴。因此毫不奇怪,为什么会有从东方来的竞争者试图加入当前主要由西方参与者主导的这种主要航空联盟。
凭借复合材料含量占10%-15%的伊尔库特 MC-21中程窄体飞机和苏霍伊制造局(Sukhoi Division)制造的超级100型客机,可以说,俄罗斯联合航空公司接近“席”的位置。人们对后者寄予了厚望,因为该机型可以通过无线控制飞行,并含有大量的复合材料,包括树脂融合型机翼。旨在满足西方标准,并采用了一系列西方体系的这种100座飞机成为市场有力的竞争对手,其影响力不只局限在俄罗斯的势力范围呢内。
在开发过程中,像波音预期的一样,在2000年后,该机型于2008年5月航。2012年EASA 发放适航许可之后,2013年开始在Aeroflot和墨西哥的 Interjet公司服役。2013年,在印尼的一次飞行展示中发生了致命的坠机,而且服役早期的技术问题也损害了这个项目。但是,Interjet对于SSJ100的服役情况给予了积极的反馈。该公司大约订购了300架该机型的飞机。苏霍伊民用航空公司和意大利合作伙伴Alenia Aermacchi在巴黎航展上展示了超级100型客机。
拥有150-181座的大型飞机MC-21配有复合材料机翼,该机翼在伊尔库特设在乌里扬诺夫斯克州的新航空复合材料中心制成,同时还配有P&W 双纯电力驱动PW1400齿轮传动涡扇发动机或者Aviadvigatel PD-14涡扇。该支线飞机于2015年底全面推出,并计划于2017年航。有175架飞机的订单已经确认,另有75架承诺订单。伊尔库特声称,作为现在无处不在的空客和波音窄体飞机的变体,MC-21会比A320neo或B737 Max双发动机飞机的燃油经济性高10%。这个十年中的后期,我们就能知道实际性能是否支持这种说法。
日本也在对西方窄体飞机的领地进行挑战,三菱的70 座或90 座支线客机(MRJ)有两种机型。尽管三菱航空公司抛弃了原来所设想的大部分飞机结构采用复合材料的计划,表示重量节约对于这种中型飞机所投入的时间和成本而言,并不经济。按照生产标准,采用了10-15%的复合材料,主要是水平机翼部位和可移动的表面。与材料供应商东丽Toray合作开发的真空辅助树脂传递成型技术,用在了尾翼的主要部位。但是,机身其余部分主要采用了铝材。
项目延迟无疑降低了日本所期望的竞争力,但是,以P&W 齿轮传动涡扇发动机为动力的MRJ 现在正从开发阶段走向商业化生产。目前有几架测试用飞机正在建造中,其航在2015年底进行。已有223 架确认订单,批客户ANA 有望于2017年投用。另一家瞄准支线客机领域的飞机是的C919(图5)。商用飞机有限责任公司公司(COMAC)近完成了其架160座飞机的机身制造。早期准备在主要结构大型部件中采用复合材料的计划再次遭到了放弃,继而用铝代替,以尽可能降低计划的推迟。而且,复合材料被广泛适用于水平机翼部分,及其可移动的结构部位,反映了上世纪90年代西方飞机的一种流行的做法。进展推进得较慢,主要是想满足西方的认证标准。但庞巴迪也在帮助来达到那些国际航空作业要求。现在收到了大概450架订单,主要来自本土航空公司和航空租赁公司,只有20架( 通用电气金融航空服务公司[GECAS])来自海外。COMAC希望各种获得各种许可证,非本土订单总量可以增加。

图5:COMAC 919,版权归商用飞机有限公司所有
同时, 稍小型( 多105座) 的ARJ21(ARJ 代表了先进的支线客机)航于2008年,是第二个支线客机项目。该飞机主要采用金属材料制成,复合材料的占重比较少。经过几年开发延迟后,生产架飞机于2014年6月飞行,并于当年12月获得根据民航局规定的型号许可证,扫清了向客户成都航空公司交货的道路,但西方机构的认证尚需等待。
显然,空中乘客们越来越多地乘用复合材料制成的飞机,同时很大程度上并没有意识到,航空塑料的革命让他们以更加节省燃油的方式保持在空中旅行。其它等级的飞机,如军用、商用飞机、娱乐型飞机,(“无人驾驶飞机”未命名的空中快车或UAV)、直升机、滑翔机等,基于同样的原因:为了实现轻量化,从而节约对燃油的消耗需求、减少排放,也在走向“塑料化”。但是,考虑到商用飞机尺寸规模之大,加上服役数量和订单数量的庞大,该领域受到与未来复合材料相关的挑战,即在飞机服役寿命结束后,如何回收或处置遭到废弃或拆解的碳纤机架这类难题的影响大。
随着一些复合材料用量很高的飞机已经步入平均25 年服役寿命这一阶段,不久的将来,这一难题就将凸显。同时,通过积极加强与金属的合作,复合材料将继续帮助削减飞机运营成本和相关的环境污染,并延长飞机寿命。
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位居前排的是波音公司及其已经成功投入运行的B787梦幻客机,以及近服役的空客的A350WB。两种机型基本上均为金属与复合材料各占50%。
梦幻客机
在经受了充满曲折的开发阶段后,服役初期又碰到了诸多麻烦问题。波音的革命性新型客机已经在客户航线网络中站稳脚跟。作为这类大小和承载能力(约300座、9种型号)的机型中重量轻的飞机,碳纤维使用在787 的各位部位,包括:机身、翼盒、带整体式纵梁的翼板、斜削式小翼、尾锥、水平及垂直尾翼、控制翼面、内部耐压舱壁、地板结构、某些发动机部件和各种整流罩。
采用缠绕筒段式机身是具有革命性的方面,也是次为商用航空公司所采用。2009年12月的处女航之后,2011年开始787在全日空(ANA)服役。
现在,已有270多架梦幻客机交付使用。该机型为数十家航空公司创造着利润。客户对性能和燃油经济性的积极反馈推动飞机订单增至1184架(至本文撰写时为止)。为了满足巨大的市场需求,波音去年努力交付了114架,2016年底计划完成12架/月,2018年14架/月。今年底,该公司计划两条主要生产线实现合理化生产。一条在西雅图的Everett,另一条仔南加州的Charleston。届时,波音应该已经关闭第三条临时应急生产线,从而降低单位生产成本。
订单量如此之大,每架飞机平均需要23吨碳纤维增强复合材料。因此,毫无疑问,东丽(Toray)集团作为这一广泛供应链的主要参与者,感到有必要在查尔斯顿(Charleston)开设一家新的碳纤维工厂。其他供应商也在投资,但前提是必须能满足波音需求增长的步伐。举例来说,Spirit AeroSystems 投资了1 亿美元,用于自动化生产,以便能够以合适的速度生产主要结构件,不仅包括为B787平台,同时也为其它平台,包括梦幻客机欧洲竞争对手空客A350服务。
美中不足的是,波音交付的B787机队在早期于各地服役期间,大多数飞机着陆时电池会出现问题,但波音对此没有一个令人满意的解释。锂离子电池用于启动过热、热失控、甚至燃烧的辅助动力单元,但此后进行了修正,以确保至少遏制问题的再次出现,并不会扩散到相邻的结构。
发生问题的这个延伸式供应链是波音公司计划用于787 的商务模式的一部分。这一故障促使Airframer 将原先外包加工的功能拿回来自己生产,以确保质量得到有效监督。
其它问题还包括燃油泄露、电气问题和软件故障。不幸的是,适值波音B787开发之际,社交媒体正好兴起,每一项挫折都会得到广泛的传播。现在,这些问题的大多数已得到克服,起飞可靠性上升到了98%,目标是99%以上,好是达到波音B777 机队所达到的99.5%。同时,进行飞行测试的机队中的一架飞机已经成为博物馆收藏,在西雅图航空博物馆中展出。
A350
欧洲竞争机型空客A350 XWB双通道宽体(超宽体)飞机,与波音的飞机相似,复合机翼、机尾、机身及其它主要航空结构件也采用了一半的塑料。整体材料将近50%为复合材料、20%为铝、15%为钛、10%为钢铁,5%为其它材料。这些A350家族有三种机型:800、900及1000(图1)。

图片1. TAM 航空公司——有望成为美国采用空客新一代宽体飞机的航空公司,其架A350-900 客机,已经在法国图卢兹进入后组装阶段。
空客对用复合材料制成机身的解决方案没有波音那么激进,它基于附着在飞机副框架上的一个大型面板,而不是整体缠绕筒段式机身。在埃塞俄比亚航空公司的梦幻空客发生火灾那么大规模的维修服务时,就可以看出优势。那次事故发生于两年前,飞机幸运地着落于伦敦希斯罗机场,机身遭受了大面积的破坏。理论上,可以通过取下对空客机身产生影响的面板,在专业的复合材料设施中进行修复即可。
A350WB(机身可以并排放置10张椅子)航于2013年6月,2015年1月在卡塔尔航空公司进行服役。该航空公司近验收了第三架飞机。总订单达到80架左右。5架A350原型机在全面的飞行测试计划中得到运用,并由欧洲航空安全局(EASA)于2014年9月认证,两个月后得到了联邦航空管理局的认证(FAA)。
尽管因阿联酋航空公司取消70架的订单而受挫,但现在,总订单量已将近800架。几家美国航空公司也属于此类机型的拥趸者。要在航空公司可以接受的规定期限内交付这样大的订单量,需要空客能像波音一样,成功提高产量,到2018年,每月至少生产10架。据Airframer介绍,今年底将交付17架。为了满足这个时间表的要求,空客将对10个工厂进行投资,来生产复合材料结构。

图2. 2010 年5 月,汉莎航空迎来了架A380 飞机,从而成为该机型用户,同时也是第五家订购该飞机的航空公司。
这包括在的一家复合方向舵厂、西班牙伊列斯卡斯(Illescas)的一家机身厂,以及威尔士的布劳顿(Broughton)一家投资7.6亿的拥有先进技术的机翼生产企业。只要合适,空客都会采用先进的技术,包括增材制造(3D打印),其中的一个例子是采用Ultem 9085树脂作为基体材料。
超级巨型飞机
上大的客机空客A380双层机型在本世纪初经历了几年的孕育,并以金属材料为主。即便如此,该机型也含有20%的复合材料,主要包括机身前端用塑料/ 金属复合GLARE(玻璃及铝材增强环氧复合材料)面板。这种希望综合利用两种材料的优势,同时使结构更坚固,并节省机架重量的想法迄今没有在其它地方得到大量应用,因为该技术已经因“纯”碳复合材料受到欢迎而被放置一边。
自2005年航后,150多架A380被交付使用,很多是东方的航空公司(仅阿联酋航空公司就订购了140架),还有162架在手的订单等待完成。投资15年、服役8年后,该机型已经从因空客公司造成亏损走向持平。今年该公司每架交付的飞机有望比其边际生产成本创造更多利润。
波音虽然没有大小相似的超级巨型飞机进行竞争,但通过成功推出新版本的B777双发动机宽体机型进行了回应。而且,为了提高与空客A380和A350-1000的竞争力, 新的400座B777X延长双发动机客机与原来的“三七”机型相比,极大地提高了复合材料的用量。尤其是在新的低重量、具有高效空气动力学特性的复合机翼上,更是如此。另外,该飞机采用了两台通用电气的GE9X发动机,发动机叶片用碳环氧树脂制成,形状得到了优化。总体上,B777X的复合材料含量约为12%。
计划于2017年进行航,次年交付架飞机给汉莎航空公司。汉莎航空公司为长途飞行机队订购了20架,但同时为了分散风险,另外订购了25架空客A350。加起来,B777X到目前为止已经获得了将近300架订单,包括阿联酋订购的150 架。
庞巴迪C 系列
当加拿大企业庞巴迪决定推出150座支线喷气机,以挤进由空客、波音两家分别以A320和B737机型垄断的低端航空市场时,该公司知道,它将不得不推出某些激进的措施。但是,这种激进主义对于发动机与复合材料的倚重是相当的。为了实现降低20%燃油消耗的目标,该公司选用了由发动机制造商普拉特? 惠特尼(Pratt & Whitney)集团公司生产的新型发动机结构。涡扇发动机前端的大型叶片以佳空气动力学速度通过齿轮箱驱动,而不是现有发动机那种以非优化速度由压缩机直接进行轴驱动。

图3:埃弗雷特(Everett)波音787 工厂。
采用两只纯电力P&W 1500G齿轮传动涡扇发动机的C 系列原型机,于2013年9月飞。尽管开发中有几项不足,从着陆和飞行测试来看,合作伙伴初的高风险解决方案有望成功,C系列飞机有可能实现其所承诺的性能。复合材料在该机型中得到了应用,这主要是通过保障减轻飞机结构的重量来实现的。在激进的发动机解决方案上下注后,庞巴迪通过避免复合材料机身来平衡了这一风险,代之以用金属生产这一关键的受压结构,尽管材料是超轻的铝- 锂。但是,增强塑料机翼、水平机翼、控制表面和其它主要部件等已经在其它飞机上得到检验的技术,也被决定用于C系列机型。庞巴迪已经在复合材料方面取得了大量经验,开发了全复合材料型Learjet 85商用飞机,尽管该项目由于飞机制造商将资源投放到C 系列机型,以推动其投入使用而被搁置。
考虑到C系列理念的先进性,许多航空公司也推迟了下达订单,以等待性能方面出现积极的信号,但是继一些优良的飞行测试结果出来后,有迹象表明这种情况在发生转变。去年秋,Lessor Maquarie签约订购了40架庞巴迪CS300,另加十架可选。近汉莎集团分支机构瑞士国际航空公司宣布,订购30架120座CS100机型,成为该机型的客户。该机型属于两种里面较小的一种。庞巴迪现在有六架飞行了1600小时的飞机。公司总裁Fred Cromer不久前告诉记者:“飞机的性能和我们期望的完全一样。”他说这个性能特征在现实中已经得到了体现,并指出,“以前只能算是理论上的推广。”
他预计,随着飞机性能指标越来越得到确认,C系列项目的前景会越来越好。该机型6月份在巴黎航展上展出,并于有望于近期获得适航证书,2016年开始服役。
对于在这个项目中一直神经绷着的人,包括那些供应链上的人们来说,这绝对是一个佳音。现在这种革命性的喷气机已获得20多家客户250架左右的订单(图4)。

图4:为波罗的海航空公司运营的CS300 飞机。
来自东方的竞争者开发一种可行的喷气客机并获得成功,是觊觎掌握的技术盛宴。因此毫不奇怪,为什么会有从东方来的竞争者试图加入当前主要由西方参与者主导的这种主要航空联盟。
凭借复合材料含量占10%-15%的伊尔库特 MC-21中程窄体飞机和苏霍伊制造局(Sukhoi Division)制造的超级100型客机,可以说,俄罗斯联合航空公司接近“席”的位置。人们对后者寄予了厚望,因为该机型可以通过无线控制飞行,并含有大量的复合材料,包括树脂融合型机翼。旨在满足西方标准,并采用了一系列西方体系的这种100座飞机成为市场有力的竞争对手,其影响力不只局限在俄罗斯的势力范围呢内。
在开发过程中,像波音预期的一样,在2000年后,该机型于2008年5月航。2012年EASA 发放适航许可之后,2013年开始在Aeroflot和墨西哥的 Interjet公司服役。2013年,在印尼的一次飞行展示中发生了致命的坠机,而且服役早期的技术问题也损害了这个项目。但是,Interjet对于SSJ100的服役情况给予了积极的反馈。该公司大约订购了300架该机型的飞机。苏霍伊民用航空公司和意大利合作伙伴Alenia Aermacchi在巴黎航展上展示了超级100型客机。
拥有150-181座的大型飞机MC-21配有复合材料机翼,该机翼在伊尔库特设在乌里扬诺夫斯克州的新航空复合材料中心制成,同时还配有P&W 双纯电力驱动PW1400齿轮传动涡扇发动机或者Aviadvigatel PD-14涡扇。该支线飞机于2015年底全面推出,并计划于2017年航。有175架飞机的订单已经确认,另有75架承诺订单。伊尔库特声称,作为现在无处不在的空客和波音窄体飞机的变体,MC-21会比A320neo或B737 Max双发动机飞机的燃油经济性高10%。这个十年中的后期,我们就能知道实际性能是否支持这种说法。
日本也在对西方窄体飞机的领地进行挑战,三菱的70 座或90 座支线客机(MRJ)有两种机型。尽管三菱航空公司抛弃了原来所设想的大部分飞机结构采用复合材料的计划,表示重量节约对于这种中型飞机所投入的时间和成本而言,并不经济。按照生产标准,采用了10-15%的复合材料,主要是水平机翼部位和可移动的表面。与材料供应商东丽Toray合作开发的真空辅助树脂传递成型技术,用在了尾翼的主要部位。但是,机身其余部分主要采用了铝材。
项目延迟无疑降低了日本所期望的竞争力,但是,以P&W 齿轮传动涡扇发动机为动力的MRJ 现在正从开发阶段走向商业化生产。目前有几架测试用飞机正在建造中,其航在2015年底进行。已有223 架确认订单,批客户ANA 有望于2017年投用。另一家瞄准支线客机领域的飞机是的C919(图5)。商用飞机有限责任公司公司(COMAC)近完成了其架160座飞机的机身制造。早期准备在主要结构大型部件中采用复合材料的计划再次遭到了放弃,继而用铝代替,以尽可能降低计划的推迟。而且,复合材料被广泛适用于水平机翼部分,及其可移动的结构部位,反映了上世纪90年代西方飞机的一种流行的做法。进展推进得较慢,主要是想满足西方的认证标准。但庞巴迪也在帮助来达到那些国际航空作业要求。现在收到了大概450架订单,主要来自本土航空公司和航空租赁公司,只有20架( 通用电气金融航空服务公司[GECAS])来自海外。COMAC希望各种获得各种许可证,非本土订单总量可以增加。

图5:COMAC 919,版权归商用飞机有限公司所有
同时, 稍小型( 多105座) 的ARJ21(ARJ 代表了先进的支线客机)航于2008年,是第二个支线客机项目。该飞机主要采用金属材料制成,复合材料的占重比较少。经过几年开发延迟后,生产架飞机于2014年6月飞行,并于当年12月获得根据民航局规定的型号许可证,扫清了向客户成都航空公司交货的道路,但西方机构的认证尚需等待。
显然,空中乘客们越来越多地乘用复合材料制成的飞机,同时很大程度上并没有意识到,航空塑料的革命让他们以更加节省燃油的方式保持在空中旅行。其它等级的飞机,如军用、商用飞机、娱乐型飞机,(“无人驾驶飞机”未命名的空中快车或UAV)、直升机、滑翔机等,基于同样的原因:为了实现轻量化,从而节约对燃油的消耗需求、减少排放,也在走向“塑料化”。但是,考虑到商用飞机尺寸规模之大,加上服役数量和订单数量的庞大,该领域受到与未来复合材料相关的挑战,即在飞机服役寿命结束后,如何回收或处置遭到废弃或拆解的碳纤机架这类难题的影响大。
随着一些复合材料用量很高的飞机已经步入平均25 年服役寿命这一阶段,不久的将来,这一难题就将凸显。同时,通过积极加强与金属的合作,复合材料将继续帮助削减飞机运营成本和相关的环境污染,并延长飞机寿命。
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