视点

大飞机项目带动高性能材料发展
□  本刊记者  任芳
大飞机研制材料须先行
　　2008年5月11日，中国商用飞机有限责任公司在上海揭牌成立，标志着中国的“大飞机”研制工作正式提上
日程，“大飞机”的总体设计、系统集成、总装制造和适航取证四大领域近20项关键技术科研攻关业已启动。
　　大飞机代表了科技和工业基础的制高点，涵盖了机械、电子、材料、冶金、仪器仪表、化工等几乎所有工业门
类，我国大飞机项目将拉动复合材料、阻燃材料、航空轮胎、刹车片及航空涂料、胶粘剂等相关产业链发展，提升
国家整体装备制造业水平。
　　目前，国外大型飞机制造材料用量的总体趋势是复合材料和钛合金用量不断增多，其他材料诸如铝合金、高强
度钢、透明高分子材料、高耐磨轮胎用橡胶等也对大飞机的制造具有重大的意义。在影响飞机制造的十大关键技术
难题中，先进的航空材料及技术成为我国完成大飞机项目的最大技术障碍。“发展大飞机，材料要先行”正是当前
航空材料界的心声——未雨绸缪预先研制，为大飞机的发展提供合适的高性能材料。

大飞机较量成为复合材料博弈    
　　2007年7月8日，美国波音公司生产的首架787“梦想”飞机（B787）正式下线，复合材料技术是其中的关键
技术之一，也成为该机研发制造的亮点、热点和难点。2000年以前，民用飞机中复合材料只占到结构重量的10%
左右，随后欧洲空客集团研制的A380中比例达到25%。而B787采用复合材料机翼和机身突破性地将复合材料的用
量提高到了50%。可以说，B787是见证复合材料技术发展的一个重要里程碑。
　　复合材料不仅可以减轻机身重量、提高20%燃油效率，其在耐久性、经济性以及舒适性上都具有很大优势，并
且还能降低使用维护费用，增加了大飞机未来发展的空间和潜力。尽管以复合材料为主体的大飞机的安全性受到一
定质疑，但欧洲空客集团宣称其A400M、A350将采用最新的复合材料技术，以迎接B787的挑战，形成了复合材料
在航空领域再度博弈之势。

复合材料需求巨大
　　为了进一步了解大飞机项目对复合材料的巨大需求，本刊记者特地采访了全国人大代表、全国特种合成纤维信
息中心主任罗益锋，他介绍说，以碳纤维、高性能纤维为主的复合材料已应用于大飞机上的机翼、机身、舱门、整
流罩等部位。其中机身的保温和阻燃性需要由间位芳纶的蜂窝结构提供；飞机起落架、轮胎刹车片以碳纤维为原料；
轮胎中的骨架材料由对位芳纶纤维制造；机翼的流线型抛物面也源自芳纶纤维；为了满足阻燃要求，飞机内纤维类
装饰用品（如椅子套）均采用阻燃型纤维（如酚醛纤维）。911事件以后，飞往美国及其本土飞机的舱门都增加了
防弹要求，需采用超高分子量聚乙烯纤维和芳纶纤维；航空轮胎也在向高性能化发展，需要在橡胶中加入短纤芳纶
（对位芳纶浆泊）来有效提高轮胎的耐磨性；未来的发动机叶片也可能采用碳纤维制备。此外，由于碳纤维属于脆
性材料，还需要与高性能的树脂匹配使用，通常使用环氧树脂提高纤维的伸长性。

国产材料发展任重道远
　　我国尚无批量生产的复合材料机翼问世，即使是军用战斗机中复合材料的用量也不足10%。一方面是由于国产
复合材料在数量和质量上均难以满足大飞机研制需要，尤其是碳纤维严重短缺，国内长期依靠进口。另一方面，飞
机结构用主要材料高性能纤维属复杂性产品，行业的技术、投资和管理门槛很高，技术创新难度大，加之日、美企
业长期垄断全球市场，民族产业壮大尚需时日。
　　2007年，我国碳纤维投产及正在验收中的企业共有20家左右，生产规模在百吨～千吨级；对位芳纶生产企业
5家，间位芳纶企业2～3家（千吨级）。全行业已奏响步入产业化的前奏，但是仍赶不上国外巨头前进的步伐，预
计2010年日本东丽公司碳纤维的产能将达到25000t/a。高端、高性能碳纤维、芳纶纤维的技术突破和大规模产业
化对我国大飞机的研制进展有着深远的影响。鉴于目前我国复合材料发展薄弱的状况，我国研制的第一代大飞机可
能仍以钛合金为主，以后将会逐步提高复合材料的使用比例。