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民(min)機(ji)技(ji)術的(de)(de)(de)發展主要(yao)表現在以下(xia)三(san)個方面：一(yi)(yi)(yi)是(shi)航空發動機(ji)技(ji)術的(de)(de)(de)進(jin)步，二是(shi)飛機(ji)主要(yao)系統(tong)的(de)(de)(de)進(jin)步，三(san)是(shi)材(cai)料技(ji)術的(de)(de)(de)進(jin)步。“對于搞(gao)飛機(ji)的(de)(de)(de)人(ren)來說(shuo)，尤(you)其是(shi)搞(gao)飛機(ji)總體的(de)(de)(de)人(ren)來說(shuo)，經常說(shuo)一(yi)(yi)(yi)代飛機(ji)一(yi)(yi)(yi)代材(cai)料。搞(gao)材(cai)料的(de)(de)(de)人(ren)則經常說(shuo)一(yi)(yi)(yi)代材(cai)料一(yi)(yi)(yi)代飛機(ji)。這兩種說(shuo)法有(you)不同的(de)(de)(de)出發點，但不管(guan)怎么說(shuo)，我們(men)都不難看出材(cai)料在飛機(ji)發展過(guo)程中(zhong)所起的(de)(de)(de)特殊作(zuo)用。”在接(jie)受采訪時(shi)，長期從事材(cai)料和(he)標準(zhun)件應用研(yan)究(jiu)，參(can)加過(guo)多型飛機(ji)的(de)(de)(de)材(cai)料選(xuan)用和(he)材(cai)料國產化研(yan)究(jiu)工作(zuo)的(de)(de)(de)C919大型客機(ji)副總設計師章駿首先為記者進(jin)行了(le)一(yi)(yi)(yi)次科普。

C919是如何選材的

章駿告訴記者(zhe)：“從飛(fei)機(ji)結構材料(liao)的發展(zhan)(zhan)來說，以金屬(shu)材料(liao)為代(dai)表的飛(fei)機(ji)，到波音777的時候(hou)，我個人認為是發展(zhan)(zhan)到了(le)一(yi)(yi)個頂峰(feng)。近年來，復合材料(liao)開始興起，它(ta)在解決(jue)飛(fei)機(ji)結構輕質(zhi)化和(he)長壽命(ming)問題上有一(yi)(yi)定(ding)優勢。”

C919應(ying)該選(xuan)用(yong)哪些材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)？相關(guan)專家為此進行(xing)了多次(ci)論證(zheng)，提出(chu)了不(bu)同方案。“前期(qi)論證(zheng)時，有一個方案是整機(ji)使(shi)用(yong)大約(yue)20%的(de)復(fu)合(he)(he)(he)(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)，涵蓋中(zhong)央翼和(he)機(ji)翼。隨著型號研(yan)制工作的(de)深(shen)入，在(zai)(zai)綜合(he)(he)(he)(he)考(kao)慮各(ge)方面情(qing)況之(zhi)后，最終確定使(shi)用(yong)11.5%的(de)復(fu)合(he)(he)(he)(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)，主要集中(zhong)在(zai)(zai)機(ji)翼上的(de)活動面，如(ru)襟翼、副翼、后機(ji)身、平尾(wei)和(he)垂尾(wei)等。這11.5%的(de)復(fu)合(he)(he)(he)(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)當中(zhong)，主要選(xuan)擇了三大類：T800級(ji)碳(tan)纖維(wei)復(fu)合(he)(he)(he)(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)、T300級(ji)碳(tan)纖維(wei)復(fu)合(he)(he)(he)(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)以及玻璃纖維(wei)復(fu)合(he)(he)(he)(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)。我們常說的(de)先進復(fu)合(he)(he)(he)(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)特指T800級(ji)復(fu)合(he)(he)(he)(he)材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)。在(zai)(zai)C919大型客機(ji)之(zhi)前，中(zhong)國航空(kong)制造業從未在(zai)(zai)批產型號中(zhong)使(shi)用(yong)過這類材(cai)(cai)料(liao)(liao)(liao)(liao)(liao)。”

復(fu)合(he)(he)材料(liao)(liao)(liao)既(ji)然具有(you)明顯的(de)(de)優點，為(wei)什么(me)要(yao)降低(di)使用率呢？對(dui)此，章駿解釋(shi)說：“復(fu)合(he)(he)材料(liao)(liao)(liao)確實(shi)(shi)是一個很(hen)不錯的(de)(de)實(shi)(shi)現(xian)飛機結構減(jian)重(zhong)的(de)(de)路徑，但并不代表復(fu)合(he)(he)材料(liao)(liao)(liao)可以(yi)完(wan)全(quan)替(ti)代金(jin)屬材料(liao)(liao)(liao)實(shi)(shi)現(xian)飛機結構輕量(liang)(liang)化(hua)(hua)的(de)(de)目標(biao)(biao)(biao)，用什么(me)材料(liao)(liao)(liao)僅僅是手段(duan)，最關鍵(jian)的(de)(de)是要(yao)實(shi)(shi)現(xian)飛機結構輕量(liang)(liang)化(hua)(hua)這一核心目標(biao)(biao)(biao)。通過對(dui)金(jin)屬材料(liao)(liao)(liao)的(de)(de)純(chun)化(hua)(hua)和改進，或者(zhe)發展新型合(he)(he)金(jin)也能實(shi)(shi)現(xian)同樣的(de)(de)減(jian)重(zhong)目標(biao)(biao)(biao)。”

“另外(wai)，相比金屬材(cai)料(liao)，復合(he)材(cai)料(liao)制造工藝更(geng)(geng)為復雜，更(geng)(geng)加難以(yi)控制，裝備體系和(he)適(shi)航(hang)審定方法都要重新建立，成本(ben)巨大，周期(qi)漫長，需要較(jiao)長時間的積累和(he)投入。從我(wo)國的實際情況出發，復合(he)材(cai)料(liao)應用應該一(yi)步一(yi)步來做。”

“2009年前后，鋁鋰合金進入我(wo)們的(de)(de)視野(ye)。簡單來(lai)說，鋁鋰合金的(de)(de)優勢(shi)在(zai)于添加了(le)鋰元素之(zhi)后，在(zai)材(cai)料總體(ti)性(xing)能(neng)提(ti)高(gao)的(de)(de)同(tong)時(shi)，密度降低了(le)，因此能(neng)有效實(shi)現結構減重這一(yi)目標。目前，C919使用(yong)的(de)(de)鋁鋰合金主(zhu)(zhu)要包括(kuo)兩(liang)大類三個牌(pai)號，一(yi)類是薄板(ban)，主(zhu)(zhu)要用(yong)來(lai)制造飛機蒙皮，還有一(yi)類叫做型材(cai)，主(zhu)(zhu)要用(yong)來(lai)制造長桁和地板(ban)支(zhi)撐結構件(jian)。”

在飛(fei)機材料(liao)的(de)選擇上，中國商飛(fei)公司(si)堅持兩條腿走路，在充分(fen)運用(yong)復合材料(liao)的(de)基礎上又加(jia)入鋁鋰合金這一新(xin)(xin)材料(liao)，這一做法得到專家評(ping)審組(zu)的(de)高度肯定。專家組(zu)認為，新(xin)(xin)材料(liao)的(de)使用(yong)既實現(xian)了(le)減重收益，又確保風(feng)險可(ke)控，走出了(le)國內民機材料(liao)應用(yong)的(de)一條新(xin)(xin)路子(zi)。

從規范和標準做起

如果把飛(fei)機設(she)計(ji)(ji)(ji)研發的全過程比作一個(ge)金字塔，那么(me)材(cai)料(liao)設(she)計(ji)(ji)(ji)在整個(ge)環節(jie)中，尤其(qi)是結(jie)構(gou)強度設(she)計(ji)(ji)(ji)環節(jie)中就處(chu)于第一層或第二層的基(ji)礎位(wei)置。材(cai)料(liao)設(she)計(ji)(ji)(ji)要通過大量的基(ji)礎性研發試驗，為整個(ge)結(jie)構(gou)設(she)計(ji)(ji)(ji)和強度校(xiao)核給出許用值。

“在C919研發過程中(zhong)，我們(men)遇到了很大的(de)挑戰。以(yi)前，我們(men)在材料(liao)方(fang)面缺乏一套規范的(de)體(ti)(ti)系(xi)，通過C919這個型號，我們(men)探索建立(li)了自己的(de)材料(liao)規范體(ti)(ti)系(xi)。該體(ti)(ti)系(xi)得到國(guo)內外主(zhu)流材料(liao)供應(ying)商的(de)支持、配合和認同。”章駿(jun)如是說。

說(shuo)起(qi)來(lai)簡單，實(shi)際(ji)上，這樣一(yi)套完整規(gui)范的(de)(de)(de)建(jian)立需(xu)要大(da)量(liang)的(de)(de)(de)試(shi)驗驗證來(lai)支撐。在章駿看來(lai)，材料試(shi)驗非(fei)常瑣碎，但(dan)要求卻十分嚴(yan)格。舉個例子(zi)，光第一(yi)期(qi)的(de)(de)(de)復合材料許用值工作(zuo)就涉及21000多(duo)項(xiang)試(shi)驗件(jian)的(de)(de)(de)制(zhi)造和(he)試(shi)驗。每個試(shi)驗件(jian)尺寸(cun)的(de)(de)(de)測(ce)試(shi)值超過20處，可以想(xiang)象(xiang)制(zhi)造的(de)(de)(de)精細程度有(you)多(duo)高，試(shi)驗件(jian)檢(jian)測(ce)的(de)(de)(de)工作(zuo)量(liang)有(you)多(duo)大(da)。而這僅(jin)僅(jin)是許用值工作(zuo)的(de)(de)(de)起(qi)步(bu)階段，后續還有(you)更大(da)的(de)(de)(de)工作(zuo)量(liang)。

供應(ying)商(shang)產品制造過(guo)程(cheng)控制是另(ling)外一項(xiang)龐大而復雜的工作。目(mu)前(qian)，材料與標準(zhun)件(jian)專(zhuan)業共有國(guo)內外供應(ying)商(shang)100多(duo)家。“在材料供應(ying)商(shang)管控上，我(wo)們(men)采用的模式是多(duo)元化，充分(fen)競爭，盡可(ke)能杜絕唯一供應(ying)商(shang)，引入充分(fen)競爭，一個材料規范下面一定(ding)有不(bu)只一個合(he)格供應(ying)商(shang)。我(wo)們(men)通過(guo)深(shen)入產品生產過(guo)程(cheng)控制來保(bao)證材料的質量、合(he)理(li)的經濟(ji)性(xing)以(yi)及科(ke)學的供貨(huo)周期，事實證明這樣的策略還是卓有成效的。”章(zhang)駿介紹(shao)說。

“材(cai)料和(he)標準件這個行(xing)業，雖(sui)然是一個基礎行(xing)業，但對于整(zheng)個飛(fei)機供應鏈的(de)合理建立是有(you)幫助的(de)，甚(shen)至對控制飛(fei)機成(cheng)本也(ye)相當重要。引入充分(fen)競爭，材(cai)料成(cheng)本可以(yi)(yi)有(you)效(xiao)降(jiang)低。另外(wai)一個成(cheng)本控制手段就是和(he)供應商簽(qian)訂長(chang)期(qi)協(xie)議。目前，在復合材(cai)料、鈦(tai)合金和(he)常規鋁合金這三大類材(cai)料方面，我(wo)們都和(he)主流供應商簽(qian)訂了長(chang)期(qi)協(xie)議。可以(yi)(yi)這么說，我(wo)們實現(xian)了C919飛(fei)機的(de)材(cai)料成(cheng)本基本可以(yi)(yi)預測，這是民機制造(zao)和(he)管(guan)理方面的(de)一個巨大進步。知(zhi)道了材(cai)料成(cheng)本，我(wo)們才(cai)能更加有(you)效(xiao)地進行(xing)調(diao)控與管(guan)理成(cheng)本。”

提高民機材料國產化水平

回首(shou)往昔，章駿感慨(kai)良多(duo)(duo)：“研(yan)制C919這(zhe)(zhe)些年，在民(min)(min)機材料(liao)(liao)和標(biao)準件領(ling)域，我(wo)想我(wo)的(de)收獲(huo)比以(yi)前(qian)任何時候都要(yao)(yao)多(duo)(duo)。在民(min)(min)機研(yan)制中，由于面臨嚴格的(de)適航審(shen)定(ding)要(yao)(yao)求，我(wo)們(men)必須從正向設計的(de)角度去(qu)考(kao)慮每一個(ge)(ge)技(ji)術決定(ding)，為什(shen)么(me)是這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)指標(biao)，為什(shen)么(me)要(yao)(yao)求這(zhe)(zhe)個(ge)(ge)指標(biao)，怎么(me)獲(huo)得(de)輸(shu)入，怎么(me)評價(jia)獲(huo)得(de)的(de)輸(shu)入是安全可靠的(de)。經過C919項目的(de)探索和實踐，在材料(liao)(liao)和標(biao)準件專(zhuan)業領(ling)域，我(wo)們(men)基本(ben)通過了考(kao)試。”

如今，隨著(zhu)C919大型客機項目的(de)深(shen)入(ru)發展，章駿(jun)的(de)另(ling)外一個(ge)愿望(wang)也(ye)越來越強烈，那就(jiu)(jiu)是(shi)不斷(duan)提高民機材料的(de)國產(chan)化水平——“經過ARJ21和C919兩個(ge)型號，最大的(de)收獲就(jiu)(jiu)是(shi)知(zhi)道了材料標準件該怎么管。接下來的(de)一件事情就(jiu)(jiu)順理成章了，那就(jiu)(jiu)是(shi)我(wo)們(men)怎么幫(bang)助發展國產(chan)材料和標準件”。（林喆 文/上飛院供圖）

【責任編輯(ji)：李巨堯】