超大型复合材料机体部件应用技术的新进展_飞机制造技术.pdf

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1、 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/ 第30卷 第3期航 空 学 报Vol130 No132009年 3月ACTA AERONAUTICA ET ASTRONAUTICA SINICAMar.2009收稿日期:2007212212;修订日期:2008204210通讯作者:范玉青E2mail:fanyq 文章编号:100026893(2009)0320534210超大型复合材料机体部件应用技术的新进展 飞机制造技术的新跨越范玉青,张丽华(北京航空航天大学 机

2、械工程及自动化学院,北京 100191)NewDevelopment of Extra Large Composite AircraftComponents Application TechnologyAdvance of Aircraft Manufacture TechnologyFan Yuqing,Zhang Lihua(School of Mechanical Engineering and Automation,Beijing University of Aeronautics andAstronautics,Beijing100191,China)摘 要:从超大型复合材料部件在军

3、/民用飞机上的应用进展入手,重点介绍了复合材料在波音787机体主要结构上的应用,给出了机身复合材料部件应用的特殊性及空客公司对其所持的争议。分析了波音和空客公司在复合材料应用方面的竞争,分别以波音787和空客A380为例介绍了两公司相应的技术策略:机体整体复合材料部件制造技术和大型复合材料壁板组装成机体技术,以及迫于竞争的压力,空客公司新的应对措施,即采用全复合材料机身壁板结构,将复合材料在A3502XWB上的用量提高到52%。最后总结了复合材料部件设计制造的独特性和复杂性,并得到对中国研制大型飞机的启示。关键词:复合材料;飞机制造;波音787;空客A3502XWB中图分类号:V261;TH1

4、66 文献标识码:AAbstract:Starting from the evolution of the application of composites to military and civil aircraft,this articleprovided a survey of the application of composites in aircraft structures,especially in the main structure of Boe2ing 787.The specific issues in applying composites to fuselage

5、components and the dispute between Boeing andAirbus were presented.The competition between Boeing and Airbus in applying composites was analyzed andtheir respective strategy was discussed using Boeing 787 and A380 as an example,which dealt with the manu2facture technology of monolithic fuselage comp

6、osite components and the technology of using large2scale com2posite panels to assemble a fuselage.The new measures of Airbus in coping with the pressure of competitionwere presented,which was using composite paneled fuselage skins and increasing the amount of composites onA3502XWB to 52%.Finally,the

7、 uniqueness and complexity of composite component design and manufacturewere summarized,which could shed light on Chinas development of large2scale aircraft.Key words:composite materials;aircraft manufacture;Boeing 787;Airbus A3502XWB2007年7月8日,世界航空界的目光聚集在波音公司,目睹美国飞机制造巨头的首架波音787梦想客机的下线揭幕仪式。由于波音公司在研制波

8、音787客机的过程中,大胆地采用了两大高技术措施:全球数字化协同制造和机体主要结构大规模采用复合材料,机身和机翼外壳几乎都由碳纤维增强复合材料制成。这种飞机和现今同等大小的飞机相比,能够节省燃油20%,在如今燃油价飞涨阶段,这一优点对航空业界有着不言而喻的意义,并且维修成本可节省30%,飞行的舒适性也有很大提高。因此,国际上各航空公司期望着这一“绿色”客机能给空中旅行带来革命性的变化。这种中等尺寸的波音787客机是波音公司13年来的第1种全新研制的机型,它已展示在300家媒体面前,它不仅牵动着世界航空界的目光和航空旅行者的期待,对波音公司本身来说,也投入了大量资金和心血,实现了基于金属材料机体

9、制造技术向基于复合材料机体制造技术的新跨越,直接涉及到波音与空客公司竞争的成败,关系到波音商用飞机公司的生存前景。对于波音的竞争对手空客公司来说,客机的超大型复合材料部件的制造技术是一个难以逾越的巨大挑战。而对 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/ 第3期范玉青等:超大型复合材料机体部件应用技术的新进展 于正在计划研发自己的大型客机的中国来说,更是需要认真分析和研究的重大技术课题。1 机身复合材料部件的特殊性及其争议111 超大型复合材料部件的应用进展先进复

10、合材料及其相关技术经过多年的研究和应用的发展,不仅其技术日趋成熟,价格也大幅降低,复合材料在军/民用飞行器上的用量也大幅提高。欧美在新型军机上的机翼基本上都采用复合材料部件,如美国的第4代战斗机F222,F235,以及欧洲“台风”战斗机和空客A400M。图1是欧洲“台风”战斗机复合材料机翼壁板,图2是F235左右机翼与机身通体的复合材料部件,图3是空客大型军用运输机A400M的复合材料机翼壁板。图1 欧洲“台风”战斗机的复合材料机翼壁板Fig11Composite wing panel of European fighter“Typhoon”图2F235左右机翼通体的复合材料部件Fig12Mo

11、nolithic composite structure of F235 rightand left wings图3 空客大型军用运输机A400M的复合材料机翼壁板Fig13Composite wing panel of Airbus large transporterA400M由于复合材料结构有许多众所周知的优点,波音公司在对复合材料结构做了大量成功的研究试验基础上,决定波音787机体主要结构大规模地采用复合材料,由波音777飞机复合材料用量12%一步跨越到50%,即机体的主要结构机身和机翼几乎都由碳纤维增强复合材料制成,仅少数机体部位应用铝合金,以防飞鸟的碰撞和发动机高温的影响,波音787

12、上复合材料的应用如图4所示。图4 波音787复合材料的广泛应用Fig14Applications of composites to Boeing 787535 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/航 空 学 报第30卷图5是波音787复合材料机翼制造过程,其中,图5(a)是复合材料蒙皮壁板制造,图5(b)是技术人员在检查已装配好的复合材料机翼。图6是波音787复合材料机身分段情况,由图可看出,机身由78段组成,各机身段单独由复合材料缠绕后共固化而成,最后把这

13、些机身段对接进行总装配。图5 波音787复合材料机翼制造过程Fig15Manufacture process of Boeing 787 wing图6 波音787复合材料机身分段情况Fig16Subsections of Boeing 787 composite fuselage112 机身复合材料部件应用的特殊性多次乘过飞机的人都有这样的体会,当登上飞机时,会立即感到客舱内的环境令人不适,特别是在飞行过程中,客舱内干燥的空气,加上含氧量偏低,容易让人头疼、头晕,使人疲劳。这是由于当前的商用客机,客舱内的气压相当于海拔8 000inch(约2 438 m)高度的大气压强。飞机只能增压到这种高度

14、的压强,是因为客机的机身是由铝合金壁板通过几十万到上百万个铆钉等紧固件连接组装而成,它在一定压强作用下,气密性较差,金属机身耐疲劳性能也较差。大型客机一般要飞行6万个起落,每个起落都是一次疲劳过程。当机身内壁气压升高时,就是一次疲劳过程,它会增加飞机部件损耗,加速金属老化,导致飞机维护成本升高,这是航空公司不愿看到的;另一方面,由于金属机身在一定湿度下易受腐蚀,所以航空公司把客舱内空气湿度保持在极低水平,约4%左右。这就是人们乘坐飞机旅行不舒适的主要原因。波音公司为了提高波音787客机的乘用舒适性,在大量成功的研究和试验基础上,大胆决定波音787客机机身采用复合材料制造,这样每一个机身段(如图

15、7所示)就是一个“零件”,它替代了金属机身段1 500个左右的铝合金板件和4万到5万个铆钉等紧固件。对一架整机来说,飞机的结构件数量可减少一半,这样不仅在很大程度上简化了制造工艺,更重要的是,长期加湿不会对飞机造成腐蚀,舱内空气湿度可提高10%20%。波音787客机的舱内空气湿度可保持在15%左右,显然比当前4%的水平更舒适;同时,客舱内的空气将压缩到相当于海拔6 000 inch(约1 829 m)高度的大气压强,从而增加舱内的气压和空气的含氧量。由于舱内的气压升高,客舱内空气可以多提供8%的氧气供乘客呼吸,而且波音787机身由复合材料制成,碳纤维等复合材料单位体积的重量只有铝合金的一半,钢

16、的1/5,这将大幅度地减轻飞机重量,与相近的热销机型相比要减重2 500 kg。在波音787飞机节省20%的燃油中,其中复合材料机身的贡献率达3%,在当前高油价的情况下,其优越性是突出的。所以,波音787不仅复合材料机身维修成本可节省30%,运行成本大幅下降,更重要的是飞行的舒适性有很大提高,得到众多航空公司的普遍欢迎1。图7 波音787机身段(47段)在做无损检测Fig17Section 47 of Boeing 787 fuselage is doingnon2destructive testing113 机身复合材料部件应用的争议复合材料有很多众所周知的优点,大西洋两岸的欧、美飞机制造公

17、司,对在机翼上采用复合材635 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/ 第3期范玉青等:超大型复合材料机体部件应用技术的新进展 料似乎没有争议。但出于竞争等多种原因,空客公司提出4点理由来批评波音公司:其一,认为波音采用2倍于空客A380上复合材料用量的做法在技术上是冒进的,过多采用复合材料结构是一种不明智的选择,有的甚至说这是一种不负责任的做法;其二,复合材料技术现在还不成熟,现有的复合材料对于机体的许多部位不适用,这是由于复合材料结构的性能优势仅在拉伸和疲

18、劳强度方面,它的耐压性能尚不明朗;其三,在引进新材料和新工艺的过程中应采取循序渐进的方式,波音公司省略了在使用复合材料方面的数小步,企图跨出一大步,这样会有风险;其四,碳纤维增强复合材料确实具有重量轻的优越性,但目前原材料价格上涨了500%,经济上的合理性值得商榷2。英国 泰晤士报 于2006年1月7日发表“用塑料制造机身是否安全?”的文章。英国 新科学家 周刊于2006年7月15日发表重要文章,“警示信号 复合材料:航空业的致命伤”一文。这些文章提出的重要原因之一是,如何监测复合材料部件的内部损坏程度。目前铝合金飞机在使用15年后,可用涡流探伤仪等昂贵的检测工具,来寻找飞机在反复起降和飞行中

19、所造成的裂缝,而复合材料部件的内部损坏程度尚无类似仪器来检测。空客在A350客机的研制中也体现了这一思想,2007年以前,空客公司一直坚持A350客机的复合材料用量为35%,大大低于波音787的复合材料用量50%,即A350的机身部件基本上仍旧采用金属材料结构,但这一情况不久发生了重大变化。2 波音超大型复合材料部件的制造技术在这场大西洋两岸的激烈争论中,波音和空客的用户 国际上的主要航空公司 很明显地倾向波音787飞机的方案。这是因为,他们知道波音787的方案虽然跨度大了一些,有一定的风险,但是,波音具有长期在军机上应用复合材料的经验,加上波音787方案也是建立在科学研究基础上的。波音充分利

20、用以美国NASA为首的有关飞机复合材料部件研究的两个十年计划项目的成果,即飞机能源效率项目(AirCraft Energy Efficiency,ACEE)(19751986年)和先进复材技术项目(Ad2vanced Composites Technology,ACT)(19851997年)。在这两个十年计划中,NASA已经对飞机复合材料整体部件进行深入的研究和验证。波音公司在此基础上,进一步针对波音787客机由复合材料制成的机身段,做了大量的实际研究和试验工作。公司首先成立了波音787客机复合材料 机 身 段 的 研 究 团 队(The 787 FuselageTeam),负责建造与实际飞机

21、一样大小的完整复合材料机身段,进行完整的试验和验证,其制造过程是先把复合材料长桁固定在成形模具上,并涂上胶,再由专用的复合材料纤维铺放机铺放出机身外形,然后送入热压罐固化成形3,如图8所示。图8 波音787飞机的复合材料机身段制造过程Fig18Manufacture process of Boeing 787 fuselage波音787客机的所有机身段都是由复合材料长桁和复合材料蒙皮胶接装配并固化成一个“零件”,随后加工出登机门和窗户的外形,如图9(a)所示,然后利用3台激光跟踪仪检验其外形是否符合设计要求,如图9(b)。波音787复合材料机身段的内部结构可从图10中清晰地看到,其机身段是由复

22、合材料长桁和复合材料蒙皮胶接装配,共固化成一体,仅有少量的复合材料框用铆钉等紧固件与复合材料机身段装配在一起。要注意的是,由于复合材料构件不耐冲击,所以两个复合材料构件连接时,不能用一般的铆接方法进行,只能利用高锁螺钉和单面抽钉等紧固件连接。当把登机门、窗户和地板等全部安装好后,就进行疲劳试验,以取得FAA认证。波音公司和合作者、供应商之间组织了生产准备团队(The ProductionReadiness Team,PRT),以保证产品的完整性4。由此可以看出,波音公司是在对飞机复合材料整体部件进行了长期研究和实践的基础上,实现了向基于复合材料机体的飞机制造技术的跨越,才做出了如此大胆决定 波

23、音787客机的所有机身段都由复合材料制成。735 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/航 空 学 报第30卷图9 波音787飞机复合材料机身段及其检验Fig19Boeing 787 fuselage and its testing图10 波音787复合材料机身部段的内部结构Fig110Inner structure of Boeing 787 compositefuselage section3 空客A350竞争的技术措施311 空客公司复合材料应用技术基础

24、由于复合材料具有比强度和比模量高,抗疲劳性能、耐腐蚀性能和整体成形性好等许多优异特性,将其用于飞机结构上,可比常规的金属结构减重25%30%,而且使飞机隐身/气动弹性等综合性能得到改善和提高。因此,长期以来无论是波音还是空客公司都十分重视复合材料在大型民机上的研究和应用。在空客A380上仅碳纤维复合材料的用量就达32 000 kg左右,占结构总重的15%,再加上其他种类的复合材料,如玻璃纤维增强铝合金材料的夹层结构 Glare壁板,估计其总用量可达25%左右,也是当时大型民机上应用复合材料比例最大的客机。但应注意的是,空客仅在A380机身的整体尾段采用了碳纤维增强复合材料,在其前、后机身段的两

25、处上半部使用了Glare复材蒙皮壁板5,这是经过对机身进行有限元数字仿真的力学分析后,得出的结论而定的,如图11所示。具体Glare复合材料蒙皮壁板在空客A380机体上的使用情况,如图12所示,空客A380的立尾和水平尾翼的前缘也是Glare蒙皮壁板,机身的其余部分和机翼都是铝合金壁板。图13清楚地表明了空客A380上Glare壁板覆盖机身的情况。从空客A380机体复合材料的使用情况可知,空客对复合材料的研究和应用的路线与波音公司有所不同,如前所述,波音着重对机体各部位图11 空客A380数字分析及其材料应用分布Fig111Digital analysis of A380 and its ma

26、terial application distribution835 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/ 第3期范玉青等:超大型复合材料机体部件应用技术的新进展 图12 空客A380的Glare和铝合金壁板应用分布情况Fig112Distribution of Glare and aluminum on A380图13 空客A380 Glare壁板覆盖机身情况Fig113Glare covering of A380 fuselage做成整体复合材料部件,而

27、空客是采用大型复合材料壁板,如Glare壁板,再由这些大型壁板组装成机体部件。正是由于这一差异,才形成上述机身复合材料部件的应用争议。从目前的情况看,波音公司的方法占有一定优势。312 波音迫使空客A350的研制处于困境空客公司原来的A350设计方案是在A330飞机基础上进行的,计划复合材料沿用A380的技术,但有一定发展,机身仍以铝合金铆接结构为主,机体复合材料用量增大到35%。这样,波音787就大幅度地拉大了与空客A350复合材料用量的差距。对于空客公司来说,由于长期对机身段采用复合材料部件有着不同看法,在这方面技术储备也不够,因而超大型机身复合材料部件的制造技术对空客来说,是一个重大挑战

28、。由于空客A350的设计方案中,复合材料用量仅为35%,机身部件仍然采用金属材料。这样机身要分成很多段,零件数量大增,导致金属材料机身的种种问题仍然存在,并造成维护困难,对此很多航空公司表示强烈不满。航空公司十分希望机身段是整体结构,由碳纤维复合材料制造,就像波音787飞机一样。空客公司在它的客户航空公司的抱怨和压力之下,不得不一次次修改空客A350的总体方案,直到今年才宣布空客A3502XWB(eXtra Wide2Body)超宽体客机的最终设计方案,A350的机身也由复合材料制成,同时宣布,空客A350客机的研制计划推迟整整3年,也使其研制费增加了一倍,达100亿欧元6。所以,波音787的

29、复合材料应用方案与空客A350的巨大差异性,造成了竞争对手空客如此严重的被动局面。313 空客A350的新设计方案在2005年,空客公司受到很多航空公司的压力,不得不重新回到设计室,大幅度地修改空客A350设计方案。直到2007年2月,空客公司在法国土鲁兹宣布空客A350飞机机身全部采用碳纤维增强复合材料壁板蒙皮结构(CFRP paneled fu2selage skins),计划2008年10月冻结设计,2013年推出首架。到第3年每月生产13架7。空客A3502XWB机身段由4块复合材料壁板结构组成,而机身框由铝合金制成,由它们把4块复合材料壁板连接装配成机身段,每块复合材料壁板尽可能造得

30、越长越好,以便减少连接件数量,也将减轻飞机的重量,如图14所示,其复合材料总用量增加到52%,图15是该机上复合材料的应用情况。空客公司对具体空客A3502XWB机身结构935 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/航 空 学 报第30卷图14 空客A3502XWB机身复合材料壁板的划分Fig114Subsections of A3502XWB composite fuselage panels图15 空客A3502XWB材料使用情况Fig115Applica

31、tion of materials to A3502XWB的设计思想可参见图16所示,它根据机身的受力情况,把机身由客舱的地板处划分为上下两部分,由于上部分是旅行者的客舱,飞行时要充压,所以它是高度集成的主结构,包括地板和两块侧壁板;而下部分舱段是货舱,它除了运货以外,还起到防碰撞结构的作用,它是次承力结构,把它与主承力结构地板连接在一起。图17也清楚地表达了他们的设计思想。空客公司推出空客A3502XWB图16 空客A3502XWB机身复材壁板的结构设计Fig116Structure design of A3502XWB com2posite fuselage panels超宽体客机,其直径

32、达5191 m,经济舱每排可安排9个座位,机身是椭圆形结构,具有较直的侧壁。图17 空客A3502XWB机身复合材料壁板的结构Fig117Structure of A3502XWB composite fuse2lage panels图18是空客A3502XWB机身分段情况,共分成8个机身段。13段和14段共长13 m,由4块复合材料壁板装配成一体而成,15段是单独一段,长18 m,16段、17段和18段共长16 m,也由4块复合材料壁板装配成一体组成。因机头和尾段(19段)是锥体,难以利用直机身段复合材料壁板的方法来制造,将采用空客A380尾段的整体制造技术。045 1994-2010 Ch

33、ina Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/ 第3期范玉青等:超大型复合材料机体部件应用技术的新进展 图18 空客A3502XWB机身分段情况Fig118Subsection of A3502XWB fuselage4 复合材料部件的独特性和复杂性100多年来航空科技取得了突飞猛进的发展。从木质结构飞机到全金属飞机,再到主结构应用复合材料的飞机,人们在征服空间的探索道路上,树立了一个又一个重要的里程碑。纵观复合材料在民机上的发展情况可以发现,无论是波音公司还是空客公司,随着时间推移,复合材

34、料的用量都呈快速增长趋势。国际上有专家指出,大型飞机复合材料的应用发展趋势如图19所示,体现了它是“航空航天结构未来”的思想。飞机制造也向基于复合材料机体制造技术跨越,这是航空制造技术发展的又一个里程碑。中国正要发展大型飞机,对复合材料的使用应给予极大的关注。图19 大型飞机复合材料应用的增长趋势Fig119Trend of applying composites to large aircrafts411 大型飞机复合材料应用的特点(1)应用部位由次承力结构向大型主承力结构过渡 空客A380采用碳纤维复合材料的大型主承力部件主要有中央翼盒、翼肋、机身上蒙皮壁板、机身后段、机身尾段、地板梁、后

35、承压框、垂尾等8。波音787上复合材料的应用更为广泛,整个机翼和飞机的机身各段都由复合材料制成。(2)复合材料在机体的复杂曲面部位的应用越来越多 由于飞机有着复杂的气动外形,有很多复杂曲面零部件,复合材料在飞机上的应用也越来越多,空客A380机身19段和球面后压力隔框,分别如图20和图21所示,波音787客机的前机身段和尾段,以及军机JSF项目中的复合材料进气道等为典型代表。分别采用纤维铺放和树脂膜渗透(RFI)工艺等先进技术制造。(3)复合材料部件向整体成形、共固化方向发展 飞机上大量采用复合材料的一个主要目的就是减重,而复合材料部件的共固化、整体成形技术,能够成形飞机的大型整体部件,如空客

36、A380的机身后段,波音787飞机的机翼和各机身段等,大幅度地减少零件、紧固件和模具的数量,简化装配,是复合材料结构减重的重要措施,也是降低成本的一种有效方法9。图20 空客A380的球面后压力隔框及其成形过程Fig120Pressure bulkhead of A380 and its moldingprocess145 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/航 空 学 报第30卷图21 空客A380机身19段Fig121Composite componen

37、t:section 19 of A380fuselage412 复合材料部件设计制造具有独特性及复杂性飞机的复合材料部件,无论从设计方法到制造技术都与金属材料部件有着根本的不同,有它的独特性和复杂性。在并行协同数字化研制过程中,设计定义与制造技术密切结合,实现了设计、材料、工艺的高度一体化,包括从方案设计、材料选择、铺层安排、实体建模、铺层展开、直到可制造性分析和文档自动生成等一系列过程10。制造过程涉及预浸料自动下料、激光铺层定位和纤维自动铺放等方面。纤维铺放技术是自动铺丝束技术和自动窄带铺放技术的统称,是在已有缠绕和自动铺放基础上发展起来的一种全自动制造技术,适用于机身等大型、复杂型面结构

38、的制造。纤维铺放设备融合了纤维缠绕、复杂型面铺放和计算机控制的优点,实现了复杂外形复合材料生产的自动化11。正是由于这些先进技术的发展,使基于复合材料的机体制造技术日趋成熟,从而降低了成本、减少了时间及手工重复劳动。这些崭新的先进技术对中国的技术人员来说还是很生疏的。同时,从上面的分析可以看到,波音与空客公司在研发波音787、空客A380和A350大型客机中,如此大幅度地应用复合材料部件,是一般人员没有想到的,而且两公司采用了不同的复合材料部件制造技术。波音787机身段上采用了纤维铺放技术,机身段共固化、整体成形;而空客A350的机身段,计划采用超大型复合材料壁板,再通过铝合金框装配而成。这两

39、种方法体现了不同的思路,到底哪种方法更好?看来波音的技术更合理些,但目前尚无定论,要由长期的应用实践来证明。我们不能等待,急需研究这些技术。413 大型飞机研制供应链的重大变化因复合材料在新一代大型飞机上的广泛应用,导致航空产品研制供应链的重大变化,这一问题,涉及到大型飞机的发展战略。大型飞机研制供应链可简单地分为4类:负责系统集成和总装的飞机制造商(OEM);直接为OEM提供主要部件和产品结构的一级供应商;向一级供应商及OEM出售零部件的二级供应商以及提供纤维树脂和预浸带等原材料的供应商12。目前,飞机制造商也采取汽车工业的策略,把企业的工作重点放到总装和系统集成上,减少内部产品结构的生产能

40、力,更多地直接依靠一级供应商提供产品部件的设计制造和供应链管理,不再与二级供应商互动,避免商业和技术上的风险。波音在研制波音787客机过程中就完全贯彻了这一战略。航空战略咨询公司估计,全球大约有20个左右一级航空产品供应商,其中包括北美的Goodrich,Nordam,Spirit及Vought等公司,欧洲的Alenia和GKN,日本的富士重工、川崎重工和三菱重工等。在供应链的另一端是几家大型原材料供应集团:Cytec,Hexcel,Toray和Toho 4家大公司,他们控制着80%的航空复合材料原料市场12。面对在未来十几年里航空复合材料原料短缺的形势,中国刚起步的大型飞机的研制工作将受到严

41、峻考验。在未来的全球化飞机研制中,金属材料不会很快消失,还将是飞机某些结构的主导材料,但在设计中金属将被视作“例外”材料,而不是“常规”材料出现。这样一来,具有先进复合材料结构飞机的制造业,将流向具有高技能复合材料技术人才的先进企业地区,如西欧、日本和北美等地区的国家。而主要由航空金属结构件组成的传统飞机生产,将流向低劳动力成本的地区。这也是波音和空客等公司将一些飞机的金属部件放到中国生产及空客把部分A320飞机的总装生产线移到天津的原因之一。5 超大型复合材料部件应用的启示超大型复合材料部件在大型民用飞机上的应用,充分反映了波音和空客公司的复合材料在飞机设计制造技术上的创新成果,也是飞机制造

42、工业发展的重大里程碑。而且,这一技术还要进一步发展,据波音和空客公司近期透露,它们的窄体客机(波音737和空客A320等)的后继机,即新245 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/ 第3期范玉青等:超大型复合材料机体部件应用技术的新进展 一代窄体客机的复合材料用量将达到60%70%,如图22所示13。图22 复合材料在现代飞机上应用的发展Fig122Development of composites application tomodern aircraft

43、s从上述情况可知,先进复合材料的应用水平已成为现代飞机产品先进性的一个十分重要的标志。中国目前正在研制的支线客机ARJ221的机体,基本上是传统的铝合金材料所制成。若在这样的基础上进一步研发150座的大型客机,那么我们研制出来的客机在商业上与欧美的新一代窄体客机相比,还会有竞争力吗?针对这一严峻形势,我们必须尽快在组织和技术两个方面,采取一些非常措施,尽早掌握基于复合材料机体的制造技术,实现飞机制造技术的新跨越,才有可能使中国研制的大型飞机有立足之地。参 考 文 献1Boeing Corporation.Boeing 787 EB/OL.2007205215.http: Corporation

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