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民機技術的(de)(de)發(fa)(fa)展(zhan)主(zhu)要表(biao)現(xian)在以下三(san)個方面：一是(shi)(shi)航空發(fa)(fa)動機技術的(de)(de)進(jin)步(bu)，二是(shi)(shi)飛機主(zhu)要系統(tong)的(de)(de)進(jin)步(bu)，三(san)是(shi)(shi)材(cai)料(liao)技術的(de)(de)進(jin)步(bu)。“對于搞(gao)飛機的(de)(de)人來說，尤(you)其是(shi)(shi)搞(gao)飛機總體(ti)的(de)(de)人來說，經常說一代飛機一代材(cai)料(liao)。搞(gao)材(cai)料(liao)的(de)(de)人則經常說一代材(cai)料(liao)一代飛機。這兩(liang)種說法有不(bu)同的(de)(de)出(chu)發(fa)(fa)點，但不(bu)管怎(zen)么說，我們都不(bu)難看出(chu)材(cai)料(liao)在飛機發(fa)(fa)展(zhan)過(guo)程中所起(qi)的(de)(de)特殊(shu)作用(yong)(yong)。”在接受采訪時，長期從事材(cai)料(liao)和標準件(jian)應用(yong)(yong)研究(jiu)，參加過(guo)多型(xing)飛機的(de)(de)材(cai)料(liao)選用(yong)(yong)和材(cai)料(liao)國產化研究(jiu)工(gong)作的(de)(de)C919大型(xing)客機副總設(she)計師章駿首先為記(ji)者進(jin)行(xing)了(le)一次(ci)科(ke)普(pu)。

C919是如何選材的

章駿告訴記者：“從(cong)飛(fei)機(ji)結構材(cai)料(liao)(liao)的發展來說，以金屬材(cai)料(liao)(liao)為代表的飛(fei)機(ji)，到(dao)波音(yin)777的時候，我個(ge)(ge)人認為是發展到(dao)了(le)一個(ge)(ge)頂峰。近年來，復合材(cai)料(liao)(liao)開始興(xing)起(qi)，它在(zai)解決(jue)飛(fei)機(ji)結構輕(qing)質(zhi)化和長(chang)壽命問題(ti)上有一定優(you)勢。”

C919應該選用(yong)哪(na)些材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)？相關專家為此進行了(le)多次論證，提出了(le)不同方案(an)。“前期論證時，有一個方案(an)是整機使(shi)用(yong)大約20%的(de)復合(he)(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)，涵蓋中(zhong)(zhong)央翼(yi)和(he)機翼(yi)。隨著(zhu)型(xing)號研制工(gong)作(zuo)的(de)深入，在綜合(he)(he)考慮各方面情況之后，最終確定使(shi)用(yong)11.5%的(de)復合(he)(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)，主要集中(zhong)(zhong)在機翼(yi)上的(de)活動面，如襟翼(yi)、副翼(yi)、后機身、平尾和(he)垂(chui)尾等。這11.5%的(de)復合(he)(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)當中(zhong)(zhong)，主要選擇了(le)三大類(lei)：T800級(ji)碳纖(xian)維復合(he)(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)、T300級(ji)碳纖(xian)維復合(he)(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)以及(ji)玻璃纖(xian)維復合(he)(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)。我(wo)們常說的(de)先進復合(he)(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)特指T800級(ji)復合(he)(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)。在C919大型(xing)客機之前，中(zhong)(zhong)國航空(kong)制造(zao)業從(cong)未(wei)在批(pi)產型(xing)號中(zhong)(zhong)使(shi)用(yong)過這類(lei)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)。”

復合(he)材(cai)料(liao)既然具有明顯的優點(dian)，為什么(me)要降低使用率(lv)呢(ni)？對此，章駿(jun)解釋說：“復合(he)材(cai)料(liao)確實(shi)(shi)是一個很不錯的實(shi)(shi)現飛(fei)(fei)機(ji)結(jie)構(gou)減(jian)重的路徑，但并不代表復合(he)材(cai)料(liao)可以完全替代金屬材(cai)料(liao)實(shi)(shi)現飛(fei)(fei)機(ji)結(jie)構(gou)輕量(liang)化(hua)的目標，用什么(me)材(cai)料(liao)僅僅是手段，最關鍵的是要實(shi)(shi)現飛(fei)(fei)機(ji)結(jie)構(gou)輕量(liang)化(hua)這一核心(xin)目標。通過對金屬材(cai)料(liao)的純化(hua)和改進(jin)，或者(zhe)發(fa)展新型(xing)合(he)金也(ye)能實(shi)(shi)現同樣的減(jian)重目標。”

“另(ling)外，相比金屬材料，復(fu)合材料制(zhi)造工藝更(geng)為復(fu)雜(za)，更(geng)加難(nan)以控制(zhi)，裝備體系和適(shi)航審定方法都要重新(xin)建立，成本巨大，周(zhou)期漫長，需要較長時(shi)間(jian)的積累和投入。從我國的實際情況(kuang)出發，復(fu)合材料應用應該(gai)一步(bu)一步(bu)來(lai)做。”

“2009年(nian)前后，鋁鋰合金進入我們的(de)視野(ye)。簡單來(lai)說，鋁鋰合金的(de)優勢在于添(tian)加了鋰元(yuan)素之后，在材料總體(ti)性(xing)能提高的(de)同時，密(mi)度降低(di)了，因此能有效實現結(jie)構(gou)減重這一(yi)目(mu)標。目(mu)前，C919使(shi)用(yong)的(de)鋁鋰合金主(zhu)要(yao)(yao)包括(kuo)兩大類三個牌號，一(yi)類是薄板，主(zhu)要(yao)(yao)用(yong)來(lai)制造(zao)飛機蒙皮，還有一(yi)類叫做型材，主(zhu)要(yao)(yao)用(yong)來(lai)制造(zao)長(chang)桁和地(di)板支撐結(jie)構(gou)件。”

在(zai)飛機材(cai)料的(de)(de)(de)選擇(ze)上，中國(guo)商飛公司堅持兩條腿走路(lu)，在(zai)充(chong)分運用(yong)復合(he)材(cai)料的(de)(de)(de)基(ji)礎上又加入(ru)鋁鋰合(he)金這(zhe)一(yi)(yi)新材(cai)料，這(zhe)一(yi)(yi)做法得(de)到專(zhuan)家(jia)評審組的(de)(de)(de)高度肯定。專(zhuan)家(jia)組認為，新材(cai)料的(de)(de)(de)使用(yong)既(ji)實現(xian)了(le)減重收(shou)益，又確保風險可控，走出了(le)國(guo)內民機材(cai)料應用(yong)的(de)(de)(de)一(yi)(yi)條新路(lu)子。

從規范和標準做起

如果把(ba)飛機設(she)計研(yan)發的(de)全過程比作一個金字(zi)塔，那么材料設(she)計在(zai)整個環節(jie)中，尤(you)其是結構(gou)強(qiang)度(du)(du)設(she)計環節(jie)中就處于第一層(ceng)或第二(er)層(ceng)的(de)基(ji)(ji)礎(chu)位置。材料設(she)計要通(tong)過大量的(de)基(ji)(ji)礎(chu)性研(yan)發試驗，為整個結構(gou)設(she)計和強(qiang)度(du)(du)校核給(gei)出許用(yong)值。

“在(zai)C919研發過程中，我們遇到了很(hen)大的挑戰。以前，我們在(zai)材(cai)料(liao)方(fang)面缺乏(fa)一套規(gui)范的體(ti)系(xi)，通過C919這個型(xing)號，我們探(tan)索(suo)建立了自己的材(cai)料(liao)規(gui)范體(ti)系(xi)。該體(ti)系(xi)得到國內外主流材(cai)料(liao)供應商的支持、配合和認同。”章駿如是說。

說起來(lai)(lai)簡單，實(shi)際上(shang)，這樣一(yi)(yi)套完(wan)整規范的(de)(de)建立需要大量(liang)的(de)(de)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)驗(yan)(yan)(yan)證來(lai)(lai)支撐(cheng)。在章(zhang)駿看來(lai)(lai)，材料試(shi)驗(yan)(yan)(yan)非常(chang)瑣碎(sui)，但要求卻(que)十分嚴格(ge)。舉個(ge)例子，光(guang)第一(yi)(yi)期(qi)的(de)(de)復合材料許用值工(gong)(gong)作(zuo)就(jiu)涉及21000多項試(shi)驗(yan)(yan)(yan)件(jian)的(de)(de)制(zhi)造(zao)和試(shi)驗(yan)(yan)(yan)。每個(ge)試(shi)驗(yan)(yan)(yan)件(jian)尺寸的(de)(de)測試(shi)值超過20處，可以想象(xiang)制(zhi)造(zao)的(de)(de)精細(xi)程度有多高，試(shi)驗(yan)(yan)(yan)件(jian)檢測的(de)(de)工(gong)(gong)作(zuo)量(liang)有多大。而這僅僅是(shi)許用值工(gong)(gong)作(zuo)的(de)(de)起步階段，后續還(huan)有更大的(de)(de)工(gong)(gong)作(zuo)量(liang)。

供(gong)(gong)應商(shang)產品(pin)制(zhi)造過(guo)程控制(zhi)是另外一(yi)項(xiang)龐大而(er)復雜的(de)工作。目(mu)前，材料(liao)(liao)與標(biao)準(zhun)件專業共有國內外供(gong)(gong)應商(shang)100多家。“在材料(liao)(liao)供(gong)(gong)應商(shang)管控上(shang)，我們采(cai)用的(de)模式是多元化，充分(fen)競爭，盡可能(neng)杜絕唯一(yi)供(gong)(gong)應商(shang)，引入充分(fen)競爭，一(yi)個(ge)材料(liao)(liao)規(gui)范下面一(yi)定(ding)有不只一(yi)個(ge)合(he)格供(gong)(gong)應商(shang)。我們通(tong)過(guo)深入產品(pin)生(sheng)產過(guo)程控制(zhi)來(lai)保(bao)證材料(liao)(liao)的(de)質量、合(he)理的(de)經濟(ji)性以(yi)及(ji)科學的(de)供(gong)(gong)貨(huo)周期，事實證明這(zhe)樣的(de)策略還(huan)是卓(zhuo)有成效的(de)。”章駿介紹說。

“材(cai)料和(he)(he)標(biao)準件(jian)這個(ge)行(xing)業，雖然(ran)是一個(ge)基礎行(xing)業，但(dan)對于整個(ge)飛(fei)機(ji)供應(ying)鏈的合(he)(he)理建立是有(you)幫助的，甚至對控(kong)(kong)制(zhi)飛(fei)機(ji)成本(ben)也相當重要。引入充分(fen)競爭，材(cai)料成本(ben)可以有(you)效降低。另外(wai)一個(ge)成本(ben)控(kong)(kong)制(zhi)手段就是和(he)(he)供應(ying)商簽訂(ding)長(chang)期協議。目前，在復合(he)(he)材(cai)料、鈦合(he)(he)金和(he)(he)常規鋁(lv)合(he)(he)金這三大類材(cai)料方(fang)面，我(wo)們(men)都和(he)(he)主流供應(ying)商簽訂(ding)了長(chang)期協議。可以這么說，我(wo)們(men)實現(xian)了C919飛(fei)機(ji)的材(cai)料成本(ben)基本(ben)可以預測，這是民(min)機(ji)制(zhi)造和(he)(he)管理方(fang)面的一個(ge)巨大進(jin)步。知道了材(cai)料成本(ben)，我(wo)們(men)才(cai)能(neng)更加有(you)效地進(jin)行(xing)調控(kong)(kong)與(yu)管理成本(ben)。”

提高民機材料國產化水平

回首往(wang)昔，章駿感慨良多：“研制C919這(zhe)些(xie)年，在(zai)民機(ji)材料和(he)標(biao)準(zhun)件(jian)領域，我(wo)想我(wo)的(de)(de)(de)收獲比以(yi)前任何時候都要多。在(zai)民機(ji)研制中，由于(yu)面臨嚴格的(de)(de)(de)適航審定(ding)要求(qiu)，我(wo)們(men)必須從正向(xiang)設計的(de)(de)(de)角(jiao)度去考慮每一個技術(shu)決定(ding)，為什么是這(zhe)個指(zhi)(zhi)標(biao)，為什么要求(qiu)這(zhe)個指(zhi)(zhi)標(biao)，怎(zen)么獲得輸入(ru)，怎(zen)么評價獲得的(de)(de)(de)輸入(ru)是安全可靠(kao)的(de)(de)(de)。經(jing)過(guo)(guo)C919項目(mu)的(de)(de)(de)探索和(he)實踐(jian)，在(zai)材料和(he)標(biao)準(zhun)件(jian)專業領域，我(wo)們(men)基本通過(guo)(guo)了考試。”

如(ru)今，隨著(zhu)C919大型客機項(xiang)目的(de)(de)深入發(fa)展，章駿(jun)的(de)(de)另(ling)外一個愿望也越來越強烈，那就是(shi)不斷提高民機材料(liao)的(de)(de)國(guo)(guo)產化水平(ping)——“經過(guo)ARJ21和C919兩個型號，最大的(de)(de)收獲就是(shi)知道了材料(liao)標(biao)準件(jian)(jian)該怎(zen)么管(guan)。接下來的(de)(de)一件(jian)(jian)事情就順(shun)理成章了，那就是(shi)我(wo)們怎(zen)么幫助發(fa)展國(guo)(guo)產材料(liao)和標(biao)準件(jian)(jian)”。（林喆 文/上飛院供圖）

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