可以說，這其中凝結(jié)了許多復(fù)合材料專家學(xué)者的智慧和汗水，也展示了我國復(fù)合材料工業(yè)在航空領(lǐng)域的不斷進步。
技術(shù)集成能力不斷進步
“衛(wèi)星的減重以克計算，如果衛(wèi)星自重可以減輕一些，那么衛(wèi)星可能多帶一個相機或望遠鏡，也可以多完成一些使命。”哈爾濱玻璃鋼研究院高級工程師匡乃航介紹說。
資料顯示，碳纖維具有高強度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、導(dǎo)電、傳熱等特性，屬典型的高新技術(shù)產(chǎn)品。由碳纖維和樹脂結(jié)合而成的復(fù)合材料，由于其比重小、韌性好和強度高而成為一種先進的航空航天材料。航天飛行器的重量每減少1公斤，就可使運載火箭減輕500公斤。因此，在航空航天工業(yè)中普遍采用先進的碳纖維復(fù)合材料。
據(jù)介紹，嫦娥二號定向天線的重要支撐部分——定向天線展開臂，便是由哈爾濱玻璃鋼研究院研發(fā)的，由碳復(fù)合材料制成，總重量僅500余克，較使用鋁合金材質(zhì)減輕近300克，但承重能力毫不遜色于鋁合金材料構(gòu)件。
事實上，除了在航天領(lǐng)域，在民用和軍用航空領(lǐng)域，我國碳纖維復(fù)合材料工業(yè)企業(yè)立足于從原料、技術(shù)、設(shè)備的全面國產(chǎn)化，大大提高了我國碳纖維領(lǐng)域的自主創(chuàng)新和技術(shù)集成能力。河南煤業(yè)化工集團擁有PAN基T300高性能碳纖維完整的知識產(chǎn)權(quán)體系，全面實現(xiàn)軍用碳纖維的國產(chǎn)化，對于打破國外對高性能碳纖維的壟斷和對我國的技術(shù)封鎖具有重要的戰(zhàn)略意義；哈爾濱天順化工科技開發(fā)有限公司是一家典型的高新技術(shù)企業(yè)，它在不長的時間內(nèi)就攻克了高性能碳纖維材料的關(guān)鍵技術(shù)，中試產(chǎn)品達到了世界同類產(chǎn)品的先進水平，具有十分廣闊的市場空間和應(yīng)用價值；而江西省國防科工辦日前也宣布，由洪都航空工業(yè)集團公司研發(fā)的國產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料近日實現(xiàn)首次裝機件試制，即將裝備獵鷹06高教機，這將大大節(jié)約獵鷹復(fù)合材料的制造成本。目前，國產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料已推廣至機頭罩、方向舵等數(shù)個大部件，這些也是即將在獵鷹06上實現(xiàn)裝機的部件。
高端市場仍需突破
盡管近年來國產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料取得了長足的進步，可是在業(yè)內(nèi)人士看來，要想追趕世界先進水平，仍需付出努力。
“國內(nèi)亟待加快開發(fā)碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用設(shè)計和技術(shù)解決方案，讓高端碳纖維上規(guī)模、提性能、降成本。”中國工程院院士杜善義在2010材料科學(xué)與防腐蝕技術(shù)國際論壇上呼吁。
現(xiàn)任中國復(fù)合材料學(xué)會理事長、中國商用飛機有限公司專家咨詢組成員的杜善義建議，集中科技優(yōu)勢力量組織攻關(guān)T800級碳纖，合理部署高端碳纖原材料的國內(nèi)布點，防止低水平碳纖廠一哄而上；鼓勵復(fù)合材料設(shè)計創(chuàng)新，做到合理高效設(shè)計；在部件制造方面，適當(dāng)購買國外先進設(shè)備，攻克關(guān)鍵設(shè)備國產(chǎn)化，與下游單位合作，積極開發(fā)新工藝、新應(yīng)用。
一位業(yè)內(nèi)專家告訴記者，目前，全世界碳纖維生產(chǎn)廠家中日本的東麗、東邦和三菱3家公司，代表著目前世界上最先進水平。我國碳纖維的質(zhì)量、技術(shù)和生產(chǎn)規(guī)模與國外差距很大，其中高性能碳纖維技術(shù)更是被西方國家壟斷和封鎖。我國雖然經(jīng)過多年研究和試生產(chǎn)，但至今尚未掌握高性能碳纖維的核心技術(shù)。從技術(shù)研發(fā)到產(chǎn)業(yè)化難度更大，因此碳纖維要真正實現(xiàn)國產(chǎn)化需要一個漫長的過程。
杜善義分析說，我國復(fù)合材料在航空領(lǐng)域的應(yīng)用已有一定基礎(chǔ)，擁有原材料的優(yōu)勢。在樹脂基復(fù)合材料的兩大原材料樹脂和纖維中，樹脂方面我國與國外差距不大，而碳纖維研發(fā)尚存4大難題。第一，高端碳纖維產(chǎn)業(yè)落后。國產(chǎn)碳纖維目前規(guī)模雖達萬噸級，產(chǎn)量也有數(shù)千噸，但只能用在飛機非承力件和次承力件上，而飛機最關(guān)鍵的承力件所需T800級碳纖還停留在實驗室數(shù)十千克的水平，大飛機應(yīng)用尚需依靠進口。國內(nèi)碳纖維應(yīng)用技術(shù)和解決方案與國外相比差距較大，比如碳纖維設(shè)計載荷的合理取法落后，不能體現(xiàn)碳纖維特性。第二，碳纖維復(fù)合材料部件的一體化成型技術(shù)相對落后，難以制造大尺寸部件。第三，我國自動化工藝如自動鋪絲技術(shù)等更為落后。第四，國產(chǎn)高性能碳纖維因設(shè)備靠進口、生產(chǎn)效率低而價格太高。他強調(diào)，國內(nèi)化工企業(yè)要以配套大飛機為突破口，合力解決這4大問題。
杜善義告訴記者：“大型飛機突出強調(diào)安全性、經(jīng)濟性、舒適性和環(huán)保性，這決定了對復(fù)合材料需求的迫切性和必然性。復(fù)合材料技術(shù)已躍升為大飛機項目3大關(guān)鍵技術(shù)之一。”杜善義認為，復(fù)合材料的意義不僅體現(xiàn)在大飛機項目，而是通過復(fù)合材料在航空領(lǐng)域的應(yīng)用，推動其在汽車等其他領(lǐng)域應(yīng)用水平的全面提高。