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民機(ji)(ji)技術(shu)的(de)(de)(de)(de)發展(zhan)主(zhu)要表現在以下三個(ge)方面：一(yi)(yi)(yi)是(shi)(shi)航(hang)空(kong)發動機(ji)(ji)技術(shu)的(de)(de)(de)(de)進(jin)(jin)步(bu)，二是(shi)(shi)飛(fei)(fei)機(ji)(ji)主(zhu)要系統(tong)的(de)(de)(de)(de)進(jin)(jin)步(bu)，三是(shi)(shi)材(cai)料(liao)技術(shu)的(de)(de)(de)(de)進(jin)(jin)步(bu)。“對于搞(gao)飛(fei)(fei)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)人來(lai)(lai)說(shuo)，尤其是(shi)(shi)搞(gao)飛(fei)(fei)機(ji)(ji)總體的(de)(de)(de)(de)人來(lai)(lai)說(shuo)，經常(chang)說(shuo)一(yi)(yi)(yi)代(dai)飛(fei)(fei)機(ji)(ji)一(yi)(yi)(yi)代(dai)材(cai)料(liao)。搞(gao)材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)(de)人則(ze)經常(chang)說(shuo)一(yi)(yi)(yi)代(dai)材(cai)料(liao)一(yi)(yi)(yi)代(dai)飛(fei)(fei)機(ji)(ji)。這兩種說(shuo)法有不(bu)(bu)(bu)同(tong)的(de)(de)(de)(de)出發點，但不(bu)(bu)(bu)管(guan)怎么(me)說(shuo)，我們(men)都不(bu)(bu)(bu)難看出材(cai)料(liao)在飛(fei)(fei)機(ji)(ji)發展(zhan)過(guo)程(cheng)中(zhong)所(suo)起(qi)的(de)(de)(de)(de)特殊作用(yong)。”在接受采訪時，長期從事材(cai)料(liao)和(he)標準件應用(yong)研究，參加(jia)過(guo)多型飛(fei)(fei)機(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)材(cai)料(liao)選用(yong)和(he)材(cai)料(liao)國(guo)產化研究工作的(de)(de)(de)(de)C919大型客機(ji)(ji)副總設計師章(zhang)駿(jun)首先為記者進(jin)(jin)行了一(yi)(yi)(yi)次科普。

C919是如何選材的

章駿告訴記(ji)者：“從飛機結(jie)構材(cai)料的(de)(de)發(fa)展來(lai)說，以金屬材(cai)料為代表的(de)(de)飛機，到波音777的(de)(de)時候，我個(ge)人認為是發(fa)展到了一個(ge)頂(ding)峰。近年來(lai)，復合材(cai)料開始興(xing)起，它在解決飛機結(jie)構輕質化和(he)長壽命(ming)問題上有(you)一定優(you)勢。”

C919應該(gai)選(xuan)用(yong)(yong)(yong)哪些材(cai)料(liao)(liao)(liao)？相(xiang)關專(zhuan)家(jia)為此(ci)進行了(le)多(duo)次論證，提(ti)出了(le)不同(tong)方(fang)案(an)。“前期論證時，有一個方(fang)案(an)是整(zheng)機(ji)(ji)(ji)使(shi)用(yong)(yong)(yong)大(da)約20%的(de)復(fu)(fu)合(he)(he)材(cai)料(liao)(liao)(liao)，涵蓋中央翼和機(ji)(ji)(ji)翼。隨(sui)著型(xing)號研制工作的(de)深(shen)入，在(zai)(zai)綜合(he)(he)考慮(lv)各方(fang)面情況之(zhi)后，最終確定使(shi)用(yong)(yong)(yong)11.5%的(de)復(fu)(fu)合(he)(he)材(cai)料(liao)(liao)(liao)，主要(yao)集中在(zai)(zai)機(ji)(ji)(ji)翼上的(de)活動面，如襟(jin)翼、副翼、后機(ji)(ji)(ji)身、平(ping)尾和垂尾等。這11.5%的(de)復(fu)(fu)合(he)(he)材(cai)料(liao)(liao)(liao)當(dang)中，主要(yao)選(xuan)擇了(le)三大(da)類：T800級碳纖維復(fu)(fu)合(he)(he)材(cai)料(liao)(liao)(liao)、T300級碳纖維復(fu)(fu)合(he)(he)材(cai)料(liao)(liao)(liao)以及(ji)玻璃纖維復(fu)(fu)合(he)(he)材(cai)料(liao)(liao)(liao)。我們常說的(de)先進復(fu)(fu)合(he)(he)材(cai)料(liao)(liao)(liao)特指T800級復(fu)(fu)合(he)(he)材(cai)料(liao)(liao)(liao)。在(zai)(zai)C919大(da)型(xing)客機(ji)(ji)(ji)之(zhi)前，中國航空(kong)制造業從未在(zai)(zai)批產型(xing)號中使(shi)用(yong)(yong)(yong)過這類材(cai)料(liao)(liao)(liao)。”

復合(he)材料(liao)既(ji)然具有(you)明顯(xian)的優點(dian)，為(wei)什么(me)要(yao)降低使用(yong)率(lv)呢？對此(ci)，章駿解(jie)釋說：“復合(he)材料(liao)確實(shi)(shi)是(shi)(shi)一個很不(bu)錯的實(shi)(shi)現(xian)飛(fei)機結構(gou)減重的路(lu)徑，但并不(bu)代表復合(he)材料(liao)可以完(wan)全替代金(jin)屬(shu)材料(liao)實(shi)(shi)現(xian)飛(fei)機結構(gou)輕(qing)(qing)量化的目標(biao)，用(yong)什么(me)材料(liao)僅(jin)僅(jin)是(shi)(shi)手(shou)段，最關鍵的是(shi)(shi)要(yao)實(shi)(shi)現(xian)飛(fei)機結構(gou)輕(qing)(qing)量化這(zhe)一核心目標(biao)。通(tong)過對金(jin)屬(shu)材料(liao)的純化和改(gai)進，或者發(fa)展新(xin)型合(he)金(jin)也能(neng)實(shi)(shi)現(xian)同樣的減重目標(biao)。”

“另外，相比金屬材(cai)料，復合(he)材(cai)料制造工藝更(geng)為復雜(za)，更(geng)加難(nan)以控制，裝備體(ti)系和(he)適航(hang)審定方法都(dou)要(yao)重新建立，成本巨大，周(zhou)期漫(man)長，需要(yao)較長時間的積累(lei)和(he)投入(ru)。從我國的實際情況出發，復合(he)材(cai)料應(ying)用(yong)應(ying)該(gai)一(yi)步一(yi)步來做。”

“2009年前后，鋁(lv)鋰(li)合(he)金(jin)進入我們的(de)視野。簡單(dan)來(lai)說(shuo)，鋁(lv)鋰(li)合(he)金(jin)的(de)優勢在(zai)于添(tian)加了鋰(li)元素之后，在(zai)材(cai)(cai)料總(zong)體性能提高的(de)同時(shi)，密度降低了，因此能有(you)效實現結(jie)構(gou)減重這一目標。目前，C919使用(yong)的(de)鋁(lv)鋰(li)合(he)金(jin)主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)包括兩大類(lei)三個牌(pai)號，一類(lei)是薄板，主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)用(yong)來(lai)制造飛機(ji)蒙(meng)皮，還(huan)有(you)一類(lei)叫做型材(cai)(cai)，主(zhu)(zhu)(zhu)要(yao)用(yong)來(lai)制造長(chang)桁和地板支撐結(jie)構(gou)件。”

在飛(fei)(fei)機材(cai)料(liao)的選(xuan)擇上(shang)，中國商飛(fei)(fei)公司(si)堅持兩條腿走(zou)路(lu)，在充分運用復合材(cai)料(liao)的基礎上(shang)又(you)加入(ru)鋁鋰合金這一新(xin)(xin)材(cai)料(liao)，這一做法得到專(zhuan)家(jia)(jia)評審組(zu)的高(gao)度肯定。專(zhuan)家(jia)(jia)組(zu)認(ren)為，新(xin)(xin)材(cai)料(liao)的使用既實現了減重(zhong)收益，又(you)確(que)保(bao)風(feng)險(xian)可控，走(zou)出了國內民機材(cai)料(liao)應用的一條新(xin)(xin)路(lu)子。

從規范和標準做起

如果把飛機(ji)設計研(yan)發的(de)全過程比作一個金字塔，那么(me)材(cai)料(liao)設計在整個環節(jie)中，尤其是結構(gou)強(qiang)度設計環節(jie)中就(jiu)處于第一層或第二層的(de)基(ji)礎位置。材(cai)料(liao)設計要(yao)通過大(da)量的(de)基(ji)礎性研(yan)發試(shi)驗，為整個結構(gou)設計和強(qiang)度校核(he)給出許用值。

“在(zai)(zai)C919研(yan)發過程中，我們(men)遇到了(le)很大的(de)挑戰(zhan)。以前(qian)，我們(men)在(zai)(zai)材(cai)料方面(mian)缺乏一套規范的(de)體(ti)系(xi)，通(tong)過C919這個型號，我們(men)探(tan)索建立了(le)自己(ji)的(de)材(cai)料規范體(ti)系(xi)。該體(ti)系(xi)得到國(guo)內外(wai)主流材(cai)料供應(ying)商的(de)支持(chi)、配合和認同。”章駿如是(shi)說。

說起來簡單，實際上，這(zhe)樣一套完整規(gui)范(fan)的(de)(de)建立(li)需(xu)要大量的(de)(de)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)驗(yan)證來支撐(cheng)。在章駿看來，材料(liao)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)非常瑣碎，但要求卻十分(fen)嚴格(ge)。舉個(ge)例子，光(guang)第(di)一期的(de)(de)復合材料(liao)許(xu)用值工作(zuo)(zuo)(zuo)就涉(she)及21000多(duo)項試(shi)(shi)(shi)驗(yan)件的(de)(de)制造(zao)和試(shi)(shi)(shi)驗(yan)。每個(ge)試(shi)(shi)(shi)驗(yan)件尺(chi)寸的(de)(de)測試(shi)(shi)(shi)值超過20處，可以(yi)想象制造(zao)的(de)(de)精細程度有多(duo)高，試(shi)(shi)(shi)驗(yan)件檢測的(de)(de)工作(zuo)(zuo)(zuo)量有多(duo)大。而(er)這(zhe)僅僅是許(xu)用值工作(zuo)(zuo)(zuo)的(de)(de)起步階段(duan)，后續還有更大的(de)(de)工作(zuo)(zuo)(zuo)量。

供(gong)應(ying)(ying)商(shang)產品制(zhi)造過(guo)程控(kong)(kong)制(zhi)是另外一(yi)(yi)(yi)項龐(pang)大(da)而復雜(za)的(de)工作(zuo)。目前，材(cai)料(liao)與(yu)標準件專業共(gong)有(you)國(guo)內外供(gong)應(ying)(ying)商(shang)100多家。“在材(cai)料(liao)供(gong)應(ying)(ying)商(shang)管控(kong)(kong)上，我們(men)采用的(de)模式(shi)是多元化，充(chong)分競(jing)爭(zheng)，盡可能杜絕唯一(yi)(yi)(yi)供(gong)應(ying)(ying)商(shang)，引入(ru)充(chong)分競(jing)爭(zheng)，一(yi)(yi)(yi)個材(cai)料(liao)規(gui)范下面一(yi)(yi)(yi)定有(you)不只一(yi)(yi)(yi)個合格供(gong)應(ying)(ying)商(shang)。我們(men)通過(guo)深入(ru)產品生產過(guo)程控(kong)(kong)制(zhi)來(lai)保證材(cai)料(liao)的(de)質量、合理的(de)經濟性以及(ji)科(ke)學(xue)的(de)供(gong)貨周期(qi)，事實證明這樣(yang)的(de)策略還是卓(zhuo)有(you)成(cheng)效(xiao)的(de)。”章駿介紹說。

“材(cai)料(liao)和標(biao)準(zhun)件這(zhe)個行(xing)業，雖然是一個基礎行(xing)業，但對于整(zheng)個飛機供(gong)(gong)應(ying)鏈的合理建立是有(you)(you)幫助的，甚至(zhi)對控(kong)制(zhi)飛機成(cheng)本(ben)(ben)也(ye)相當重要。引入充分競爭，材(cai)料(liao)成(cheng)本(ben)(ben)可以(yi)有(you)(you)效(xiao)降低。另外(wai)一個成(cheng)本(ben)(ben)控(kong)制(zhi)手段就是和供(gong)(gong)應(ying)商(shang)簽(qian)訂長期(qi)協議。目前，在復合材(cai)料(liao)、鈦(tai)合金(jin)和常規鋁合金(jin)這(zhe)三大類材(cai)料(liao)方(fang)面(mian)，我們(men)都(dou)和主流供(gong)(gong)應(ying)商(shang)簽(qian)訂了長期(qi)協議。可以(yi)這(zhe)么說(shuo)，我們(men)實現了C919飛機的材(cai)料(liao)成(cheng)本(ben)(ben)基本(ben)(ben)可以(yi)預測，這(zhe)是民機制(zhi)造和管(guan)理方(fang)面(mian)的一個巨大進步。知道了材(cai)料(liao)成(cheng)本(ben)(ben)，我們(men)才能更加(jia)有(you)(you)效(xiao)地進行(xing)調控(kong)與管(guan)理成(cheng)本(ben)(ben)。”

提高民機材料國產化水平

回首(shou)往(wang)昔，章駿(jun)感慨良(liang)多(duo)(duo)：“研(yan)制C919這些年，在民機(ji)材料和標(biao)準件領(ling)域，我(wo)(wo)(wo)想(xiang)我(wo)(wo)(wo)的(de)(de)收獲(huo)比以前任何時候都要(yao)多(duo)(duo)。在民機(ji)研(yan)制中，由(you)于(yu)面(mian)臨(lin)嚴格的(de)(de)適航(hang)審定要(yao)求，我(wo)(wo)(wo)們(men)必須從正向設計(ji)的(de)(de)角度去考(kao)慮每(mei)一(yi)個(ge)技術決定，為什(shen)么是(shi)這個(ge)指標(biao)，為什(shen)么要(yao)求這個(ge)指標(biao)，怎么獲(huo)得(de)(de)輸(shu)入，怎么評價獲(huo)得(de)(de)的(de)(de)輸(shu)入是(shi)安全可靠的(de)(de)。經過C919項目的(de)(de)探索和實(shi)踐(jian)，在材料和標(biao)準件專業(ye)領(ling)域，我(wo)(wo)(wo)們(men)基本通過了(le)考(kao)試(shi)。”

如今，隨著C919大(da)型(xing)客機(ji)項目的(de)(de)深入發展，章駿(jun)的(de)(de)另外一(yi)個愿望也越(yue)來(lai)越(yue)強烈，那(nei)就(jiu)是(shi)不(bu)斷提(ti)高民(min)機(ji)材料的(de)(de)國產化(hua)水平——“經過(guo)ARJ21和(he)C919兩個型(xing)號，最大(da)的(de)(de)收獲就(jiu)是(shi)知道(dao)了材料標準(zhun)件該怎么(me)管。接下來(lai)的(de)(de)一(yi)件事情就(jiu)順理成章了，那(nei)就(jiu)是(shi)我(wo)們怎么(me)幫助發展國產材料和(he)標準(zhun)件”。（林喆(zhe) 文(wen)/上飛院供圖）

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