當(dāng)前速看：聚焦“大國重器”C919：盤點(diǎn)國產(chǎn)大飛機(jī)上的那些纖維新材料

【資料圖】

如果說，最近工業(yè)制造業(yè)領(lǐng)域有什么世人矚目的大新聞的話，那無疑是C919的成功商飛。　　大飛機(jī)被譽(yù)為工業(yè)皇冠上的明珠，是一個(gè)國家科技能力、工業(yè)水平和綜合實(shí)力的集中體現(xiàn)。從立項(xiàng)到首次商飛成功，C919從“雛形”到成功“展翅”的蛻變之路走了近20年，而坊間對(duì)于C919 最為關(guān)注的點(diǎn)即為其“國產(chǎn)化率”。　　據(jù)悉目前C919的國產(chǎn)率已經(jīng)達(dá)到了60%左右，其中使用了不少國產(chǎn)纖維新材料。

“一代飛機(jī)，一代材料”。C919商飛成功所拉開的新時(shí)代序幕也讓中國纖維人振奮不已，這不僅是多年來“追夢(mèng)”成功的一刻，更重要的是，這代表著一個(gè)更廣闊的發(fā)展空間已經(jīng)從設(shè)想變?yōu)榱擞|手可及的“蛋糕”。

碳纖維：國產(chǎn)化T800級(jí)替代進(jìn)口

對(duì)于C919，中國工程院院士張彥仲此前表示，C919是一款先進(jìn)的飛機(jī)，比如說油耗比較低，用的先進(jìn)材料也比較多，重量相對(duì)來說也比較輕。　　重量輕是大飛機(jī)生產(chǎn)過程中對(duì)材料選擇尤為重要的一個(gè)要求，本次商飛成功的C919首架機(jī)上應(yīng)用了多種先進(jìn)的化工復(fù)合材料，這使得飛機(jī)整體減重了7%左右。　　而碳纖維是公認(rèn)的可以在大飛機(jī)上應(yīng)用的首選纖維新材料。　　碳纖維具有質(zhì)輕、強(qiáng)度高的特點(diǎn)，在有輕量化和強(qiáng)支撐的應(yīng)用環(huán)境要求下，碳纖維是非常優(yōu)質(zhì)的選擇，在碳纖維的諸多應(yīng)用領(lǐng)域中，大飛機(jī)無疑是最為高端的領(lǐng)域之一。　　C919大型客機(jī)是國內(nèi)首個(gè)使用T800級(jí)高強(qiáng)碳纖維復(fù)合材料的民機(jī)型號(hào)。據(jù)悉C919在后機(jī)身和平垂尾以及發(fā)動(dòng)機(jī)風(fēng)扇葉片等位置均使用了碳纖維復(fù)材，占機(jī)身重量的11.5%，其中后機(jī)身和平垂尾是受力較大的部件。　　T800級(jí)碳纖維復(fù)合材料由增韌環(huán)氧樹脂基體、增強(qiáng)纖維T800碳纖維制備而成，拉伸強(qiáng)度和拉伸模量較T300提高50%左右，也是目前國際上民機(jī)主承力結(jié)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛的復(fù)合材料。　　目前中復(fù)神鷹、光威復(fù)材等公司已經(jīng)具備小批量生產(chǎn)相關(guān)類型產(chǎn)品的能力。　　除此之外，C919的發(fā)動(dòng)機(jī)上也使用了碳纖維復(fù)材，碳纖維的應(yīng)用可以降低航空發(fā)動(dòng)機(jī)的重量，提高飛機(jī)的燃油效率和運(yùn)載能力。但是本次商飛成功的C919的發(fā)動(dòng)機(jī)為L(zhǎng)EAP-X1C發(fā)動(dòng)機(jī)，來自賽峰公司。但C919發(fā)動(dòng)機(jī)適配的還有一款是國產(chǎn)自研的CJ-1000系列，該系列發(fā)動(dòng)機(jī)所使用的復(fù)合材料風(fēng)扇葉片是完全國產(chǎn)，據(jù)悉參與的中國企業(yè)有中復(fù)神鷹以及江蘇新?lián)P新材料股份有限公司。

芳綸蜂窩材料：不可或缺的“瘦身專家”

C919艙門和客貨艙地板使用了芳綸蜂窩材料。　　芳綸蜂窩是一種模仿蜂巢結(jié)構(gòu)、經(jīng)由酚醛樹脂浸漬的芳綸纖維紙制成的非金屬復(fù)合材料，具有重量輕、強(qiáng)度高、抗沖擊、耐腐蝕、隔音隔熱的特點(diǎn)，便于大面積整體成型。這種材料的強(qiáng)度比傳統(tǒng)鋁蜂窩材料高出30%~60%，而重量卻較傳統(tǒng)材料輕25%~30%，被譽(yù)為飛機(jī)的“瘦身專家”。　　芳綸纖維于1960s由美國杜邦公司研發(fā)成功并商業(yè)化。芳綸纖維并不會(huì)直接作為最終產(chǎn)品，至少要做成織物或相應(yīng)的復(fù)合材料才能使用。芳綸纖維可分為鄰位芳綸、對(duì)位芳綸 (芳綸1414，PPTA)和間位芳綸(芳綸1313，PMTA)三種，其中實(shí)現(xiàn)工業(yè)化的產(chǎn)品主要有間位芳綸和對(duì)位芳綸兩種。從芳綸纖維到芳綸蜂窩芯材需要經(jīng)過抄造成紙、熱壓成形等一系列的生產(chǎn)過程。按照工序及生產(chǎn)流程主要涉及到芳綸紙、芳綸蜂窩芯材等產(chǎn)品。　　當(dāng)前國內(nèi)最具影響力的芳綸生產(chǎn)企業(yè)是泰和新材集團(tuán)股份有限公司，其間位芳綸、對(duì)位芳綸業(yè)務(wù)都是國內(nèi)首家，率先實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，芳綸產(chǎn)能目前居國內(nèi)首位。

芳砜綸材料：已完全國產(chǎn)

C919機(jī)艙內(nèi)部的椅罩、門簾采用了國產(chǎn)高性能纖維芳砜綸材料。　　芳砜綸是我國自行研制的擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的耐高溫纖維，與芳綸1313、芳綸1414同屬芳香族聚酰胺纖維，其擁有良好的力學(xué)性能、耐熱性、高溫尺寸穩(wěn)定性、阻燃性和染色性，是一種性能優(yōu)越、應(yīng)用范圍廣泛的有機(jī)耐高溫纖維，填補(bǔ)了全球耐250℃等級(jí)有機(jī)合成纖維的空白。　　芳砜綸在20世紀(jì)70年代由上海紡織相關(guān)科研單位自主研發(fā)而成，2003年建成了年產(chǎn)50噸芳砜綸的中試生產(chǎn)線， 2006年由上海紡織（集團(tuán)）有限公司出資成立了上海特安綸纖維有限公司，建設(shè)了年產(chǎn)1000噸芳砜綸纖維的產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)線并投入運(yùn)行。　　中芳新材料有限公司是本次C919上使用的芳砜綸材料的生產(chǎn)商，其是目前世界唯一一家芳砜綸生產(chǎn)企業(yè)，擁有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

玻璃纖維：“大飛機(jī)”性價(jià)比之王

相比碳纖維復(fù)合材料，玻璃纖維復(fù)合材料的力學(xué)性能稍低，但由于碳纖維介電常數(shù)較高，會(huì)影響雷達(dá)工作，C919大型客機(jī)的雷達(dá)罩使用了玻璃纖維復(fù)合材料。　　另外一些受力較小的部件，如襟翼也使用了玻璃纖維復(fù)合材料。因?yàn)椴ＡЮw維復(fù)合材料成本比碳纖維復(fù)合材料低，在受力較小的部件上應(yīng)用，既可以達(dá)到設(shè)計(jì)要求，又可以降低制造成本。　　除此之外，C919艙體隔音隔熱系統(tǒng)也使用了玻璃纖維制成的隔音隔熱氈，這是一種輕質(zhì)、柔性材料，通常稱作“飛機(jī)棉”，專為節(jié)省空間和重量而設(shè)計(jì)。C919“飛機(jī)棉”由重慶再升科技股份有限公司自主研發(fā)而成。該公司將直徑2微米左右的玻璃纖維與相關(guān)輔料精準(zhǔn)搭配，用高科技手段“織”成需要的材料形態(tài)，填補(bǔ)了國內(nèi)空白，保障了國產(chǎn)大飛機(jī)“飛機(jī)棉”的自主供應(yīng)。

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