当前速看：聚焦“大国重器”C919：盘点国产大飞机上的那些纤维新材料

【资料图】

如果说，最近工业制造业领域有什么世人瞩目的大新闻的话，那无疑是C919的成功商飞。　　大飞机被誉为工业皇冠上的明珠，是一个国家科技能力、工业水平和综合实力的集中体现。从立项到首次商飞成功，C919从“雏形”到成功“展翅”的蜕变之路走了近20年，而坊间对于C919 最为关注的点即为其“国产化率”。　　据悉目前C919的国产率已经达到了60%左右，其中使用了不少国产纤维新材料。

“一代飞机，一代材料”。C919商飞成功所拉开的新时代序幕也让中国纤维人振奋不已，这不仅是多年来“追梦”成功的一刻，更重要的是，这代表着一个更广阔的发展空间已经从设想变为了触手可及的“蛋糕”。

碳纤维：国产化T800级替代进口

对于C919，中国工程院院士张彦仲此前表示，C919是一款先进的飞机，比如说油耗比较低，用的先进材料也比较多，重量相对来说也比较轻。　　重量轻是大飞机生产过程中对材料选择尤为重要的一个要求，本次商飞成功的C919首架机上应用了多种先进的化工复合材料，这使得飞机整体减重了7%左右。　　而碳纤维是公认的可以在大飞机上应用的首选纤维新材料。　　碳纤维具有质轻、强度高的特点，在有轻量化和强支撑的应用环境要求下，碳纤维是非常优质的选择，在碳纤维的诸多应用领域中，大飞机无疑是最为高端的领域之一。　　C919大型客机是国内首个使用T800级高强碳纤维复合材料的民机型号。据悉C919在后机身和平垂尾以及发动机风扇叶片等位置均使用了碳纤维复材，占机身重量的11.5%，其中后机身和平垂尾是受力较大的部件。　　T800级碳纤维复合材料由增韧环氧树脂基体、增强纤维T800碳纤维制备而成，拉伸强度和拉伸模量较T300提高50%左右，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。　　目前中复神鹰、光威复材等公司已经具备小批量生产相关类型产品的能力。　　除此之外，C919的发动机上也使用了碳纤维复材，碳纤维的应用可以降低航空发动机的重量，提高飞机的燃油效率和运载能力。但是本次商飞成功的C919的发动机为LEAP-X1C发动机，来自赛峰公司。但C919发动机适配的还有一款是国产自研的CJ-1000系列，该系列发动机所使用的复合材料风扇叶片是完全国产，据悉参与的中国企业有中复神鹰以及江苏新扬新材料股份有限公司。

芳纶蜂窝材料：不可或缺的“瘦身专家”

C919舱门和客货舱地板使用了芳纶蜂窝材料。　　芳纶蜂窝是一种模仿蜂巢结构、经由酚醛树脂浸渍的芳纶纤维纸制成的非金属复合材料，具有重量轻、强度高、抗冲击、耐腐蚀、隔音隔热的特点，便于大面积整体成型。这种材料的强度比传统铝蜂窝材料高出30%~60%，而重量却较传统材料轻25%~30%，被誉为飞机的“瘦身专家”。　　芳纶纤维于1960s由美国杜邦公司研发成功并商业化。芳纶纤维并不会直接作为最终产品，至少要做成织物或相应的复合材料才能使用。芳纶纤维可分为邻位芳纶、对位芳纶 (芳纶1414，PPTA)和间位芳纶(芳纶1313，PMTA)三种，其中实现工业化的产品主要有间位芳纶和对位芳纶两种。从芳纶纤维到芳纶蜂窝芯材需要经过抄造成纸、热压成形等一系列的生产过程。按照工序及生产流程主要涉及到芳纶纸、芳纶蜂窝芯材等产品。　　当前国内最具影响力的芳纶生产企业是泰和新材集团股份有限公司，其间位芳纶、对位芳纶业务都是国内首家，率先实现了产业化，填补了国内空白，芳纶产能目前居国内首位。

芳砜纶材料：已完全国产

C919机舱内部的椅罩、门帘采用了国产高性能纤维芳砜纶材料。　　芳砜纶是我国自行研制的拥有自主知识产权的耐高温纤维，与芳纶1313、芳纶1414同属芳香族聚酰胺纤维，其拥有良好的力学性能、耐热性、高温尺寸稳定性、阻燃性和染色性，是一种性能优越、应用范围广泛的有机耐高温纤维，填补了全球耐250℃等级有机合成纤维的空白。　　芳砜纶在20世纪70年代由上海纺织相关科研单位自主研发而成，2003年建成了年产50吨芳砜纶的中试生产线， 2006年由上海纺织（集团）有限公司出资成立了上海特安纶纤维有限公司，建设了年产1000吨芳砜纶纤维的产业化生产线并投入运行。　　中芳新材料有限公司是本次C919上使用的芳砜纶材料的生产商，其是目前世界唯一一家芳砜纶生产企业，拥有自主知识产权。

玻璃纤维：“大飞机”性价比之王

相比碳纤维复合材料，玻璃纤维复合材料的力学性能稍低，但由于碳纤维介电常数较高，会影响雷达工作，C919大型客机的雷达罩使用了玻璃纤维复合材料。　　另外一些受力较小的部件，如襟翼也使用了玻璃纤维复合材料。因为玻璃纤维复合材料成本比碳纤维复合材料低，在受力较小的部件上应用，既可以达到设计要求，又可以降低制造成本。　　除此之外，C919舱体隔音隔热系统也使用了玻璃纤维制成的隔音隔热毡，这是一种轻质、柔性材料，通常称作“飞机棉”，专为节省空间和重量而设计。C919“飞机棉”由重庆再升科技股份有限公司自主研发而成。该公司将直径2微米左右的玻璃纤维与相关辅料精准搭配，用高科技手段“织”成需要的材料形态，填补了国内空白，保障了国产大飞机“飞机棉”的自主供应。

标签：