對(duì)航空工業(yè)來(lái)說(shuō)，輕量化的追求是個(gè)永恒的主題，航空工業(yè)的百年歷史，從一定角度來(lái)說(shuō)，就是不斷地為追求減重1千克乃至減重1克而奮斗的歷史，飛機(jī)的主體材料經(jīng)歷了木材、鋼鐵、鋁合金、鈦合金、復(fù)合材料更迭嬗變的過(guò)程。同為交通工具的汽車，“輕量化”是兩者發(fā)展的相同追求。
《國(guó)務(wù)院關(guān)于加快培育和發(fā)展戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)的決定》中明確指出，節(jié)能環(huán)保、新一代信息技術(shù)、生物、高端裝備制造產(chǎn)業(yè)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)，新能源、新材料、新能源汽車產(chǎn)業(yè)成為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的先導(dǎo)產(chǎn)業(yè)。汽車的輕量化與節(jié)能環(huán)保和綠色制造密切相關(guān)，新加坡汽車技術(shù)協(xié)會(huì)曾統(tǒng)計(jì)，汽車減重10%，綜合節(jié)油6%~7%。
2011年11月19日，中航工業(yè)基礎(chǔ)院與一汽技術(shù)中心合作的汽車先進(jìn)材料聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室揭牌。基礎(chǔ)院院長(zhǎng)李曉紅指出：“支持民族工業(yè)、支持民族汽車工業(yè)的發(fā)展是我們義不容辭的責(zé)任，而與民族汽車領(lǐng)域龍頭企業(yè)一汽集團(tuán)的合作，是基礎(chǔ)院落實(shí)集團(tuán)公司‘兩融、三新、五化、萬(wàn)億’戰(zhàn)略目標(biāo)的實(shí)踐，同時(shí)也是基礎(chǔ)院實(shí)現(xiàn)科研成果轉(zhuǎn)化和產(chǎn)業(yè)發(fā)展的正確選擇。中航工業(yè)基礎(chǔ)院的使命是‘打牢基礎(chǔ)，做強(qiáng)技術(shù)，支撐型號(hào)，創(chuàng)造財(cái)富’，我們要為國(guó)家、為社會(huì)做出貢獻(xiàn)。材料專業(yè)是基礎(chǔ)院力量最強(qiáng)、體系最全的專業(yè)領(lǐng)域之一，將航空材料技術(shù)應(yīng)用于汽車領(lǐng)域，協(xié)助一汽汽車在輕量化、節(jié)能化、特殊材料工程化等技術(shù)方面實(shí)現(xiàn)跨越式發(fā)展”。
依托在航空領(lǐng)域積累的技術(shù)優(yōu)勢(shì)，基礎(chǔ)院致力于將先進(jìn)的科研成果轉(zhuǎn)化，將技術(shù)優(yōu)勢(shì)延伸到汽車工業(yè)領(lǐng)域。“汽車先進(jìn)材料聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室”首批合作的項(xiàng)目正緊張而有序地推進(jìn)。
碳纖維復(fù)合材料具備高強(qiáng)、輕質(zhì)的優(yōu)良特性，故首先大量應(yīng)用于航空領(lǐng)域；隨著碳纖維復(fù)合材料成本和價(jià)格的降低，其在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用也得到快速發(fā)展。值得注意的是，國(guó)際上碳纖維復(fù)合材料在汽車應(yīng)用呈現(xiàn)四個(gè)新趨勢(shì)：一是由裝飾件、覆蓋件向承力件和動(dòng)部件延伸；二是由局部應(yīng)用向整車應(yīng)用延伸；三是從高檔車應(yīng)用向新能源車和中低檔車延伸；四是從研發(fā)逐漸進(jìn)入生產(chǎn)。國(guó)際復(fù)合材料組織JEC最新年度報(bào)告預(yù)言，未來(lái)汽車材料主流將可能向“復(fù)合材料+鋁合金”方向演變，這與航空材料發(fā)展軌跡非常相似。
聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室在汽車用復(fù)合材料方向，依托中航復(fù)材中心和一汽技術(shù)中心的技術(shù)平臺(tái)，根據(jù)汽車零部件的服役條件，通過(guò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和強(qiáng)度分析，采用國(guó)產(chǎn)碳纖維等低成本原料，援用模壓、液態(tài)成型等低成本工藝來(lái)實(shí)現(xiàn)汽車復(fù)合材料零部件的制造。目前已開展電動(dòng)車用復(fù)合材料整體車身及零部件，板簧、傳動(dòng)軸等復(fù)合材料汽車主承力零部件的研制和開發(fā)，產(chǎn)品減重效果明顯，成本合理可控。
在汽車用橡膠材料方向，聯(lián)合實(shí)驗(yàn)室通過(guò)研發(fā)中重型車底盤懸架橡膠減震元件，替代原金屬板簧減震器，從而改變了傳統(tǒng)懸架結(jié)構(gòu)，使懸架自重由1000千克降到500千克左右，減重約50%。通過(guò)有限元設(shè)計(jì)計(jì)算，現(xiàn)已確定橡膠彈簧的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)并完成零件圖紙的繪制，目前正在進(jìn)行首批試驗(yàn)件制造。
在汽車用特種玻璃方向，中航工業(yè)航材院與一汽技術(shù)中心就聚碳酸酯車窗方案進(jìn)行了多次交流，已選定多個(gè)車型的前后風(fēng)窗開展工藝設(shè)計(jì)。與傳統(tǒng)車窗用的無(wú)機(jī)硅酸鹽玻璃相比，聚碳酸酯是一種輕質(zhì)高強(qiáng)的有機(jī)透明材料：密度小，聚碳酸酯相比無(wú)機(jī)玻璃可減重50%；安全性更高，聚碳酸酯的抗沖擊強(qiáng)度比無(wú)機(jī)玻璃高200倍；隔音效果好，它的隔音量比無(wú)機(jī)玻璃高3～4dB；設(shè)計(jì)自由度大，可設(shè)計(jì)出風(fēng)阻系數(shù)更小、外形更美的車窗。
基礎(chǔ)院將充分發(fā)揮航空先進(jìn)材料研制、應(yīng)用和工程化的體系優(yōu)勢(shì)，一汽技術(shù)中心將充分發(fā)揮汽車整車開發(fā)的綜合優(yōu)勢(shì)，集智攻關(guān)，做汽車先進(jìn)材料的應(yīng)用的先鋒。今后雙方將通過(guò)合理配置人力和設(shè)備資源，發(fā)揮各自技術(shù)優(yōu)勢(shì)，共同研究開發(fā)汽車先進(jìn)材料和應(yīng)用技術(shù)，在汽車設(shè)計(jì)和汽車用材料方面開展廣泛合作，提升民族汽車工業(yè)的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力，推動(dòng)中國(guó)汽車工業(yè)技術(shù)的創(chuàng)新發(fā)展。