【航空航天】碳纤维复材、芳纶蜂窝——撬动万亿产业链C919的选材之道
▲第54届巴黎航展上中国商飞展示C919客机模型
大飞机是一个国家科技能力、工业水平、综合实力的集中体现。过去很长一段时间,全球大飞机主流供应商仅有美国波音和法国空巴。C919投入商运无疑为全球干线飞机市场提供了新的产品选择,不仅破除了此前民用机市场「双寡头」垄断格局,更将极大促进中国民用飞机市场的良性竞争。作为大国重器,C919也得到市场的认可。9月7日起中国东航两架C919飞机所执飞的「沪蓉快线」航班增班为每日往返各两班,第三架C919或于今年10月交付。较之C919,国产支线客机ARJ21目前已累计安全载客860万人次。中国商飞公司董事长贺东风在「2023浦江创新论坛」上透露,目前C919订单数达1061架,ARJ21支线飞机已投放市场112架,订单数775架。公开数据显示,商飞公司目前有120家供应商,其中国内关联上市公司达35家,总市值逾1.1万亿元。
随着C919生产交付节奏的加快,国产大飞机制造过程中对航材的需求有望提升,公司将提前布局、加大研发投入。楚江新材旗下子公司天鸟高新是内地唯一产业化生产飞机「碳刹车预制件」的企业,C919的批量交付和投入运营,对相关产品销售带来积极影响,「今年二季度公司实现营收119.91亿元,按年增7.77%」。国际经验表明,一个航空项目十年后给当地带来的效益投入产出比为1:80、技术转移比为1:16,同时还将带动1:12的就业比。当前中国民航市场容量全球列首,未来20年需要约8500架民用飞机,市值逾7万亿元,同时将拉动规模超10万亿元的培训和维修等产业链市场。除生产制造环节拉动市场外,适航认证和运维方面也将激活诸多产业,以大飞机投运为契机,中国「国产大飞机经济」将得到全面发展。
▲中国飞行试验研究院科研人员进行C919飞机测试信号通道的验证
国产大飞机的产业链
上游——设计研发
- 基础研究:材料学、电气自动化、能源动力、飞机设计、流体力学……
- 系统研发:动力系统、起落架液压系统、环控系统、飞控系统、航电系统
- 综合设计:方案总体、气动特性、结构强度、电控集成
- 试验验证:风洞试验、强度试验、系统实验、试飞试验
▲C919大型客机在设计建造过程中进行相关实验
中游——先进制造
- 新材料:铝合金、钛合金、超高强度钢、复合材料
- 零部件:标准件、电子元器件、机加件、锻铸件
- 机体制造:机身、机翼、平垂尾、起落架
- 机载系统:动力短舱系统、起落架刹车系统、机电液压系统、环控系统、客舱系统
- 总装集成:全机总装、联调试验、交付试飞
▲C919试飞团队负责人在检查用于观察记录前起落架的摄像头
下游——运营维修
- 持续运营:航空公司、物流公司、民用机场
- 维修改装:飞机维修公司、发动机维修公司
- 航空燃料:航空煤油、可持续航空燃料、新能源
大飞机C919的选材之道
第三代铝锂合金:铝锂合金具有密度低、强度高且损伤容限性优良等特点,C919飞机的机身蒙皮、长桁、地板梁、座椅滑轨、边界梁、客舱地板支撑立柱等部件都使用了第三代铝锂合金,获得综合减重7%的收益,属于国际领先水平。
T800级碳纤维复合材料:相比第一代民机复合材料T300,T800级碳纤维强度、模量更高,韧性更强,具备更好的抗冲击性,C919上受力较大的部件,如后机身和平垂尾等都使用了T800级碳纤维复合材料,也是目前国际上民机主承力结构应用最为广泛的复合材料。
芳纶蜂窝材料:C919大型客机舱门和客货舱地板使用了芳纶蜂窝材料,它具有稳定、轻质的结构和很高的比强度,与泡沫芯材相比,它具有更高的剪切强度,与金属蜂窝相比,它更加耐腐蚀。同时,芳纶蜂窝材料还具有高韧性、良好的抗疲劳性能和防火性能。
芳砜纶纤维:简称PSA纤维,主要特点是优良的电绝缘性和耐热性,阻燃性高,耐化学稳定性好。C919机舱内部首次启用芳砜纶纤维制作椅罩、门帘,使得飞机减重30公斤以上,每架飞机能够节省超万元成本。
(以上内容选自大公报,2023年10月27日出版)








































