厉害了！国产“争气机”——C919首飞成功！这些纤维才是“幕后英雄”！

航母下水出四海，

飞机翱翔上九天！

昨日，

举世瞩目的国产大飞机C919

在上海浦东机场起飞，

成功冲上云霄！

为了这一刻，

中国人足足等了半个世纪！

然而，你知道这些“幕后英雄”吗？

树脂级碳纤维材料

C919机身的15%采用了树脂级碳纤维材料，这是民用大型客机首次大面积使用这种材料，而这种材料在传统大型客机的使用率只有1%左右。 C919所使用的树脂级碳纤维材料重量轻，同等强度的前提下，其重量能比一般传统材料轻80%；疲劳寿命也更长，一般金属银材料的使用寿命为20年或6万个飞行小时，而其可以达到30年或9万个飞行小时，结构寿命可以提高50%。

目前，先进复合材料在飞机上的使用量已成为衡量飞机制造技术水平的标志，大型飞机中先进复合材料从70年代的零用量到现在波音B787 50%的使用量。未来航空工业领域要求复合材料构件向着变厚度、复杂截面、大厚度大尺寸方向发展，而传统的制造工艺无法满足新的复合材料的加工需求。如何在外部封锁相关技术下，开发出符合先进复合材料数字化制造的系列化技术是行业需要探索的问题。

国内复合材料起步较晚，自动化成型技术引进不到30年。从2004年我国南京航空航天大学试制小型铺带机成功，到中航工业制造所制造的大型复合材料自动铺带机。仅仅10余年，国内各大高校及科研单位已在关键技术上获得突破。在国产某型号大飞机的复合材料构件生产中，沈阳飞机工业(集团)有限公司通过使用数字化生产装备改变原有生产方式将效率提高数倍。通过应用复合材料数字化制造，国产C919大型飞机将复合材料构件成功应用在中央油箱、压力隔板和尾翼等位置，替代了传统铝合金材料。中航工业下属单位以及高校、科研单位已经广泛使用CATIA和FiberSIM等数字化平台进行复合材料的设计和制造，将构件的三维实体模型生成需要的二维数据用于下料或者定位。

芳纶材料

接下来，C919还将采用拥有自主知识产权的国产芳纶蜂窝材料与高技术纤维芳砜纶材料来为自己继续“瘦身”。其中，芳纶纸蜂窝是一种模仿蜂巢结构、经由树脂浸渍的芳纶纤维纸制成的非金属复合材料。其特点是重量轻、强度高、抗冲击、耐腐蚀、隔音隔热，便于大面积整体成型。这种材料的强度比传统铝蜂窝材料高出30%~60%，而重量却较传统材料轻25%~30％，被誉为飞机的“瘦身专家”。

芳纶蜂窝的优点：

• 耐高温，因此可在200℃以上的温度下进行热压罐成形；

• 密度范围广，从29-160千克／立方米，可满足不同的容量结构要求；

• 具有极高的剪切强度，尤其与泡沫芯材相比，更适合在轻质结构中使用；

• 高韧性，与其他蜂窝芯材相比，抗损性能高；

• 阻燃、低烟、低毒性（符合航空最严格的阻燃和烟毒标准）；

• 优异的蠕变和疲劳性能，可在要求严苛的应用中长期使用；

• 极高的湿强度，可在高湿度环境中使用；易于加工，降低生产成本；

• 耐腐蚀（不会被水分或者其他与其接触的介质所腐蚀，也不会像金属蜂窝那样与碳纤蒙皮起电化学反应）；

• 出众的隔热隔音性，相对于金属和玻璃纤维材料而言，在相同的重量下有更好的隔热和隔音性能，更舒适和节能环保；

• 易成型加工，和金属蜂窝相比，芳纶蜂窝可弯曲，加工更方便，操作更便捷。

芳砜纶纤维

芳砜纶纤维材料则可作为飞机上门帘和座椅的原材料，不仅能够为飞机减重，还能起到阻燃作用。芳砜纶纤维属于对位芳纶系列，学名为聚苯砜对苯二甲酰胺纤维，系由4,4二氨基二苯砜，3,3二氨基二苯砜和对苯二甲酰氯的缩聚物制成的纤维。纤维强度为3.0-4.5g/d；伸长率20-25％；初始模量为760kg/mm2；比重为1.416g/cm3。由于芳砜纶既有对位又有间位的结构，大分子链上又有砜基存在，所以具有突出的耐热、耐燃性能，在300℃热空气中加热100小时强力损失小于5％。此外，还有较好的电绝缘性和抗辐射性能。

商飞提供的调研报告显示，一架民机由300万~500万个零部件组成。这些零部件需要数千个供应商生产，因此，发展民机项目能够带动新材料、现代制造、先进动力、电子信息、自动控制、计算机等领域关键技术的群体突破，同时发展民机项目还将带动流体力学、固体力学、计算数学、热物理、化学、信息科学、环境科学等诸多基础学科的重大进展。