6月25日,据国内有关媒体披露,“C919复合材料机翼典型盒段静力和损伤容限试验在商飞北京研发中心全部完成,满足了CCAR-25-R4(等同于美国民机试航标准的我民机试航版本)相关适航条款要求,标志着我国已经掌握满足国际民机适航要求的大型民机复合材料主承力结构强度验证能力,为后续复合材料机翼全尺寸盒段静力和疲劳/损伤容限试验奠定了坚实基础。”碳纤维复合材料具有比强度和比刚度高,力学性能可设计等优点,是大型民用飞机理想的结构材料,可以实现飞机结构减重20%至30%。上世纪80年代研制生产的的美国波音757和波音767客机的复合材料只占总重的4%;随着燃油成本的节节攀升,复合材料在民用飞机的应用也越来越多。

中国歼20战机所用碳纤维复合材料大幅领先美军F22-复合材料网

上世纪90年代研制生产的波音777和欧洲空客A340的复合材料用量突破10%,上升到11%和14%;到了21世纪初,欧洲空客研制生产的最大民用客机A380,复合材料的比重已达到25%;目前,代表了当今世界民用飞机制造技术最高水平的是21世纪10年代投入使用的波音787和空客A350,其复合材料的用量高达50%和52%。可以说,先进复合材料用量占飞机结构总重的多少,在某种程度上已经成为评价该飞机技术先进程度和市场竞争力的重要指标。我国20世纪70年代研制的运十民用客机机身主要材料为铝、钛、钢等金属材料,其70%的零部件主要采用铝质材料,钛、石墨和玻璃纤维也得到了一定应用,但规模很小。随着运十的下马,我国所用的民用飞机主要从国外购买,我国民用航空材料的的差距也与国外越拉越大。进入21世纪后,随着我国自主研制的ARJ21-700支线客机研制成功,大型军用运输机运20的成功定型,坚定了我们研制民用大飞机的决心。

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据资料介绍,ARJ21 的铝合金用量是75%,钛合金用量是4.8%,复合材料用量是8%。借助这个项目,我国在飞机复合材料的研究和使用前进了一大步,但也只是欧美20世纪80至90年代的水平。C919,是我国继运10之后自主研制的第二种国产大型客机。2017年5月5日,C919 首架机在上海圆满完成首飞。据资料披露,C919在复合材料应用上也取得突破性进展,其应用范围涵盖方向舵等次承力结构和飞机平尾等主承力结构,主要包括雷达罩、机翼前后缘、活动翼面、翼梢小翼、翼身整流罩、后机身、尾翼等部件。这是国内首次在民用飞机的主承力结构、高温区、增压区使用复合材料,对实现机体结构的轻量化效益明显 。由于碳纤维复合材料的优点是密度低,能帮助飞机减重,缺点是工艺复杂,生产过程不好控制,导致产品质量不稳定,对环境敏感,抗冲击能力低,对维护和维修要求。

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据资料披露,C919复合材料结构适航验证是个规划庞大的积木式试验矩阵,从低到高,从典型盒段到全尺寸试验,从先完成静力试验满足首飞条件,再进行疲劳试验得出飞机使用寿命,最后进行冲击损伤和修理验证试验得出飞机的极限使用条件和修理使用经验。只有这样,才可能具备与欧美大型客机相竞争的条件和实力,在国际国内市场抢到订单。并且媒体也首次披露,C919按照适航要求开展了T800级碳纤维复合材料试验,目前国内公开报道使用国产复合材料最高等级的是歼20战斗机的T700级碳纤维,领先F-22的T-300材料。

不过从公开资料分析,上海飞机制造有限公司正与英国吉凯恩集团合作制造C919水平尾翼项目中的技术协调等工作,而英国吉凯恩集团目前是世界顶级的航空航天复合材料厂商,因此可能目前C919用的T800级碳纤维还是用的进口材料。因此,C919复合材料结构适航验证将来可能还包括对国产T800级碳纤维进行试航验证的任务。目前,中建材集团有限公司所属下的中复神鹰碳纤维有限责任公司已满负荷稳定运行国产千吨级T800碳纤维生产线,关键技术和核心装备均为自主研发和设计, 商飞和中建材已决定在双方复合材料方面展开深入战略合作,我国的C919在不远的将来,必将用上国产T800级碳纤维复合材料。