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民機技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)(de)發展主要(yao)表(biao)現在(zai)以下三個方面(mian)：一(yi)是航空(kong)發動機技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)(de)進步，二(er)是飛(fei)(fei)(fei)機主要(yao)系統的(de)(de)(de)(de)進步，三是材(cai)(cai)料技(ji)術(shu)的(de)(de)(de)(de)進步。“對于(yu)搞飛(fei)(fei)(fei)機的(de)(de)(de)(de)人來說(shuo)，尤其(qi)是搞飛(fei)(fei)(fei)機總(zong)體的(de)(de)(de)(de)人來說(shuo)，經常說(shuo)一(yi)代飛(fei)(fei)(fei)機一(yi)代材(cai)(cai)料。搞材(cai)(cai)料的(de)(de)(de)(de)人則經常說(shuo)一(yi)代材(cai)(cai)料一(yi)代飛(fei)(fei)(fei)機。這兩種(zhong)說(shuo)法(fa)有不同的(de)(de)(de)(de)出發點，但不管怎么說(shuo)，我們都不難看出材(cai)(cai)料在(zai)飛(fei)(fei)(fei)機發展過程中所起的(de)(de)(de)(de)特殊作用。”在(zai)接受采訪時，長期從(cong)事材(cai)(cai)料和(he)(he)標準件應(ying)用研(yan)究，參加過多型飛(fei)(fei)(fei)機的(de)(de)(de)(de)材(cai)(cai)料選用和(he)(he)材(cai)(cai)料國產化(hua)研(yan)究工作的(de)(de)(de)(de)C919大(da)型客機副總(zong)設計師章駿首先為(wei)記者進行了一(yi)次科普(pu)。

C919是如何選材的

章駿(jun)告訴記者：“從飛機結構材(cai)料(liao)的發(fa)展(zhan)來(lai)說，以(yi)金屬材(cai)料(liao)為代表(biao)的飛機，到(dao)波(bo)音777的時候，我個人認為是(shi)發(fa)展(zhan)到(dao)了一個頂峰。近年(nian)來(lai)，復合材(cai)料(liao)開始興起，它在解決飛機結構輕質(zhi)化和長(chang)壽命問題(ti)上(shang)有一定優勢。”

C919應(ying)該選(xuan)(xuan)用(yong)(yong)哪(na)些(xie)材料(liao)？相(xiang)關(guan)專(zhuan)家為此進(jin)行了(le)多次(ci)論證，提出(chu)了(le)不同方案(an)。“前期論證時，有一個方案(an)是整機使(shi)用(yong)(yong)大(da)約(yue)20%的(de)復(fu)合材料(liao)，涵(han)蓋中(zhong)(zhong)(zhong)央翼和機翼。隨著型號研制工作的(de)深(shen)入，在(zai)綜(zong)合考慮各方面情(qing)況之后(hou)，最終確(que)定使(shi)用(yong)(yong)11.5%的(de)復(fu)合材料(liao)，主要(yao)集中(zhong)(zhong)(zhong)在(zai)機翼上的(de)活(huo)動面，如襟翼、副翼、后(hou)機身、平尾和垂尾等(deng)。這11.5%的(de)復(fu)合材料(liao)當中(zhong)(zhong)(zhong)，主要(yao)選(xuan)(xuan)擇(ze)了(le)三大(da)類：T800級(ji)碳(tan)纖(xian)維(wei)復(fu)合材料(liao)、T300級(ji)碳(tan)纖(xian)維(wei)復(fu)合材料(liao)以及玻(bo)璃纖(xian)維(wei)復(fu)合材料(liao)。我們常說的(de)先進(jin)復(fu)合材料(liao)特指T800級(ji)復(fu)合材料(liao)。在(zai)C919大(da)型客(ke)機之前，中(zhong)(zhong)(zhong)國航(hang)空制造(zao)業從未(wei)在(zai)批產型號中(zhong)(zhong)(zhong)使(shi)用(yong)(yong)過(guo)這類材料(liao)。”

復合材(cai)(cai)料(liao)(liao)既然具有(you)明顯(xian)的優點，為(wei)什么要(yao)降低使用率呢？對此，章駿解釋說：“復合材(cai)(cai)料(liao)(liao)確實是(shi)(shi)一(yi)個很不(bu)錯(cuo)的實現(xian)(xian)飛機結(jie)構減重的路(lu)徑，但并不(bu)代表(biao)復合材(cai)(cai)料(liao)(liao)可以(yi)完全替代金(jin)屬材(cai)(cai)料(liao)(liao)實現(xian)(xian)飛機結(jie)構輕(qing)量化(hua)的目標(biao)，用什么材(cai)(cai)料(liao)(liao)僅(jin)僅(jin)是(shi)(shi)手(shou)段(duan)，最關(guan)鍵的是(shi)(shi)要(yao)實現(xian)(xian)飛機結(jie)構輕(qing)量化(hua)這(zhe)一(yi)核(he)心(xin)目標(biao)。通過(guo)對金(jin)屬材(cai)(cai)料(liao)(liao)的純化(hua)和改進，或者(zhe)發展(zhan)新型合金(jin)也能實現(xian)(xian)同樣的減重目標(biao)。”

“另外，相比金屬材(cai)料(liao)，復合材(cai)料(liao)制(zhi)造工(gong)藝(yi)更(geng)為復雜，更(geng)加難以控制(zhi)，裝備體(ti)系和(he)適航審定(ding)方法(fa)都要重(zhong)新建立，成本巨大，周期漫長，需要較長時(shi)間(jian)的積(ji)累和(he)投入。從(cong)我國的實際情況(kuang)出發(fa)，復合材(cai)料(liao)應(ying)用應(ying)該一步一步來做。”

“2009年(nian)前后(hou)，鋁鋰(li)合(he)(he)金進入我們的視野(ye)。簡單(dan)來說，鋁鋰(li)合(he)(he)金的優勢在(zai)于(yu)添加了(le)鋰(li)元素之(zhi)后(hou)，在(zai)材(cai)料總(zong)體(ti)性能提高的同時，密度降(jiang)低了(le)，因此(ci)能有效實現結(jie)構(gou)減重(zhong)這(zhe)一(yi)目標。目前，C919使用(yong)的鋁鋰(li)合(he)(he)金主要(yao)包(bao)括兩大類三個牌號，一(yi)類是(shi)薄板(ban)，主要(yao)用(yong)來制造飛機蒙皮(pi)，還有一(yi)類叫做(zuo)型材(cai)，主要(yao)用(yong)來制造長桁和地(di)板(ban)支撐結(jie)構(gou)件(jian)。”

在飛機材(cai)料(liao)的(de)(de)選擇(ze)上(shang)，中國商飛公司堅持兩條(tiao)(tiao)腿走路，在充分運用復(fu)合材(cai)料(liao)的(de)(de)基礎(chu)上(shang)又加入鋁鋰合金(jin)這(zhe)一(yi)(yi)新材(cai)料(liao)，這(zhe)一(yi)(yi)做法得(de)到(dao)專家評審組的(de)(de)高度(du)肯定。專家組認(ren)為，新材(cai)料(liao)的(de)(de)使用既實現了減(jian)重(zhong)收益，又確保風險可控，走出了國內民機材(cai)料(liao)應(ying)用的(de)(de)一(yi)(yi)條(tiao)(tiao)新路子(zi)。

從規范和標準做起

如果把(ba)飛(fei)機設(she)計(ji)(ji)(ji)研(yan)發的(de)全過程比作一(yi)個金字塔，那么材(cai)料設(she)計(ji)(ji)(ji)在整個環(huan)節中，尤其是(shi)結構強度設(she)計(ji)(ji)(ji)環(huan)節中就處(chu)于第(di)一(yi)層或第(di)二層的(de)基礎位置。材(cai)料設(she)計(ji)(ji)(ji)要通過大(da)量的(de)基礎性研(yan)發試驗，為整個結構設(she)計(ji)(ji)(ji)和(he)強度校核給(gei)出許用值(zhi)。

“在(zai)C919研發過程中(zhong)，我(wo)們(men)遇到(dao)了(le)很大的(de)(de)(de)挑戰。以前(qian)，我(wo)們(men)在(zai)材料方面(mian)缺乏一套(tao)規(gui)范的(de)(de)(de)體(ti)系(xi)，通過C919這個(ge)型(xing)號，我(wo)們(men)探索(suo)建(jian)立了(le)自己(ji)的(de)(de)(de)材料規(gui)范體(ti)系(xi)。該(gai)體(ti)系(xi)得到(dao)國(guo)內外主流材料供應商的(de)(de)(de)支持、配合和認同。”章駿如是說(shuo)。

說起來(lai)(lai)簡單，實際上，這樣(yang)一(yi)套(tao)完(wan)整規范(fan)的(de)(de)建立(li)需要大量的(de)(de)試驗(yan)驗(yan)證來(lai)(lai)支撐。在章駿看來(lai)(lai)，材料(liao)試驗(yan)非常瑣碎，但要求卻(que)十(shi)分嚴格。舉個例子，光第一(yi)期的(de)(de)復合材料(liao)許用(yong)值(zhi)工(gong)(gong)作(zuo)就(jiu)涉及21000多(duo)(duo)項試驗(yan)件(jian)的(de)(de)制造(zao)和(he)試驗(yan)。每(mei)個試驗(yan)件(jian)尺(chi)寸的(de)(de)測試值(zhi)超過20處，可(ke)以想象制造(zao)的(de)(de)精細程度有多(duo)(duo)高，試驗(yan)件(jian)檢測的(de)(de)工(gong)(gong)作(zuo)量有多(duo)(duo)大。而(er)這僅僅是許用(yong)值(zhi)工(gong)(gong)作(zuo)的(de)(de)起步(bu)階段，后續還(huan)有更大的(de)(de)工(gong)(gong)作(zuo)量。

供(gong)(gong)(gong)應(ying)(ying)商產品(pin)(pin)制(zhi)造(zao)過程控制(zhi)是(shi)另(ling)外一(yi)(yi)項龐大(da)而復雜的工作。目前，材料與標(biao)準件專業共有(you)國內外供(gong)(gong)(gong)應(ying)(ying)商100多(duo)家。“在材料供(gong)(gong)(gong)應(ying)(ying)商管(guan)控上(shang)，我們采用的模式是(shi)多(duo)元化，充分競爭，盡可能(neng)杜(du)絕唯一(yi)(yi)供(gong)(gong)(gong)應(ying)(ying)商，引入(ru)充分競爭，一(yi)(yi)個材料規(gui)范下面一(yi)(yi)定有(you)不只一(yi)(yi)個合格供(gong)(gong)(gong)應(ying)(ying)商。我們通過深入(ru)產品(pin)(pin)生產過程控制(zhi)來(lai)保(bao)證材料的質量、合理的經濟(ji)性(xing)以及(ji)科學的供(gong)(gong)(gong)貨周(zhou)期，事(shi)實證明這(zhe)樣的策略還是(shi)卓(zhuo)有(you)成效的。”章駿介紹說。

“材(cai)料(liao)和(he)(he)標準件這個(ge)行業，雖然(ran)是一(yi)(yi)個(ge)基礎行業，但對(dui)于(yu)整(zheng)個(ge)飛(fei)機(ji)供(gong)應鏈的合(he)理建立是有(you)幫助(zhu)的，甚(shen)至對(dui)控制飛(fei)機(ji)成本也相(xiang)當重要。引入充分競(jing)爭，材(cai)料(liao)成本可(ke)以(yi)有(you)效降低。另外一(yi)(yi)個(ge)成本控制手段就(jiu)是和(he)(he)供(gong)應商(shang)簽(qian)訂(ding)長期協(xie)議。目前，在復合(he)材(cai)料(liao)、鈦合(he)金和(he)(he)常規鋁合(he)金這三大類材(cai)料(liao)方(fang)面，我們(men)(men)都和(he)(he)主流供(gong)應商(shang)簽(qian)訂(ding)了長期協(xie)議。可(ke)以(yi)這么說，我們(men)(men)實現了C919飛(fei)機(ji)的材(cai)料(liao)成本基本可(ke)以(yi)預測，這是民(min)機(ji)制造和(he)(he)管理方(fang)面的一(yi)(yi)個(ge)巨大進步。知道了材(cai)料(liao)成本，我們(men)(men)才能更加有(you)效地(di)進行調控與(yu)管理成本。”

提高民機材料國產化水平

回首往(wang)昔，章駿感慨良多：“研(yan)制C919這(zhe)些年，在民(min)機材料和(he)(he)標準(zhun)件領(ling)域(yu)，我(wo)(wo)(wo)想我(wo)(wo)(wo)的(de)(de)收獲(huo)比以前任何時(shi)候都要(yao)多。在民(min)機研(yan)制中，由于(yu)面(mian)臨嚴(yan)格的(de)(de)適航審定(ding)要(yao)求，我(wo)(wo)(wo)們(men)必須(xu)從(cong)正(zheng)向設計的(de)(de)角度去考慮(lv)每一個(ge)技術(shu)決定(ding)，為什(shen)么(me)是這(zhe)個(ge)指(zhi)標，為什(shen)么(me)要(yao)求這(zhe)個(ge)指(zhi)標，怎么(me)獲(huo)得輸入，怎么(me)評價獲(huo)得的(de)(de)輸入是安(an)全可(ke)靠(kao)的(de)(de)。經過C919項目(mu)的(de)(de)探索(suo)和(he)(he)實踐(jian)，在材料和(he)(he)標準(zhun)件專業領(ling)域(yu)，我(wo)(wo)(wo)們(men)基本(ben)通(tong)過了考試。”

如今，隨(sui)著C919大(da)型客機項(xiang)目的(de)深入發展，章(zhang)駿的(de)另(ling)外一個(ge)愿望也越來越強烈，那就(jiu)是(shi)不斷提高民機材(cai)料(liao)的(de)國產(chan)化(hua)水平(ping)——“經過ARJ21和C919兩個(ge)型號，最大(da)的(de)收獲就(jiu)是(shi)知道了材(cai)料(liao)標準件(jian)該怎么管。接下(xia)來的(de)一件(jian)事情就(jiu)順理成章(zhang)了，那就(jiu)是(shi)我(wo)們怎么幫助發展國產(chan)材(cai)料(liao)和標準件(jian)”。（林喆 文/上飛院(yuan)供圖）

【責任(ren)編輯(ji)：李巨(ju)堯】