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1、曹春晓,一代材料,一代飞机 一一百零一零一多年来，材料与飞机始终在相互推动下不断发展，“一代材料，一代飞机”正是世界航空发展史的一个真实写照。中国自主研制的首款新一代喷气式干线客机C919在上海总装下线，向全球公开亮相，也让为之胜利供应多种金属材料的有色行业守望者们备感激昂。 C919中的有色元素 中国科学院院士、北京航空材料探讨院探讨员曹春晓是参加我国大飞机方案论证的19名专家之一，也是中国商飞的重要专家顾问。他认为，我国首架C919大飞机下线具有里程碑式的重要意义，是2022年试航的重要时间节点，标记着我国航空工业迈上了一个新的高度，也標志着我国高端制造工业迈上了崭新的台阶，航空强国的幻想
2、又前进了一大步。C919大飞机下线这个阶段性成果说明航空人及各行各业倾力科研、倾力支持的巨大努力富有成效，为大飞机供应多种金属材料的有色行业更是功不行没。 没有材料做不成飞机，发展大飞机，材料必需先行，发展飞机材料会带动其他行业的发展。曹春晓说：“航空材料的研发不仅须要航空系统，更须要有色、冶金等系统搞材料的单位共同参加。” 已故两院院士师昌绪先生在2022年6月18日“大飞机与新材料”的高层次沙龙上提出材料界要加快大飞机材料的开发。他说：“没有材料是做不成飞机的，材料占飞机质量的69%，发展大飞机，材料要先行，而发展飞机材料本身也会带动其他行业的发展，我们要借这次沙龙活动为支持国家大飞机的发
3、展做一些探讨，出一些预研课题。” C919大飞机从2022年立项起步实施以来，铝合金、铝锂合金、镁合金、钛合金、碳纤维复合材料等的研制与推动跃上了一个全新的台阶。举全国之力，聚全球之智，打造民机产业共同体的大飞机行动在产业互动中进行。 曹春晓说，“一代材料，一代飞机”是航空工业发展的生动写照。“从1903年莱特兄弟驾驶的第一架飞机是用木头和布做成的到金属材料成为机体航空材料的主流。从铝合金为主到钛合金已成为飞机的主要材料，每一次材料的交替与更新都是飞机发展的一次革命。我国大飞机专项的关键技术包括发动机、材料和电子设备等三项。其实，发动机和电子设备的发展基础依旧是材料，即高温合金材料和电子、微电
4、子材料等，凸显航空材料在飞机、发动机发展中的关键作用。如今，复合材料在飞机、发动机结构材料家族中成为一位新成员，这就是碳纤维。碳纤维比铝还要轻，比钢还要硬，其比重是铁的四分之一，强度是铁的十倍，化学组成特别稳定，具有高抗腐蚀性，适用于航空和航天飞行器。” C919大型客机是建设创新型国家的标记性工程，具有完全自主学问产权。曹春晓说大飞机运用的航空材料也是另一个须要重点突破的方向。目前，美国波音和欧洲空客已经运用先进复合材料作为航材，中国现在造大飞机也是如此。据了解，C919将采纳大量的先进复合材料、先进的铝锂合金等，其中复合材料运用量达到20%。由于大量采纳复合材料，较国外一些同类型飞机80分
5、贝的机舱噪音，C919机舱内噪音可望降到60分贝以下。先进材料首次在国产民机中大规模应用。第三代铝锂合金材料、先进复合材料在C919机体结构用量分别达到8.8%和12%。由此可见，随着我国航空工业的发展，各行各业相互融合，军民共建，工业制造逐步步入高端制造行业，铝合金、镁合金、钛合金、碳纤维复合材料等各种新型轻量合金材料的涌现，在交相辉映中自然助力C919大飞机的顺当制造。 为C919穿上美丽“衣裳” C919的“颜值”相当高，视觉冲击力很强。C919究竟穿了件什么样的衣裳会这么美丽？曹春晓院士介绍，C919是目前采纳先进金属材料最多的一种机型，所采纳的全部是世界上最好的铝合金。 作为我国首次
6、自主生产的大型客机，材料的选择干脆确定了其自身的特点。C919的“机壳”全部由我国自主设计、制造。“机壳”中铝合金材料约占材料总重量的73%。为了减轻自重、降低油耗，飞机的重量会精确到克，C919实现比B737、A320等同类机型轻5%10%的目标，这得益于铝锂合金。锂元素虽然只占铝合金重量的2%左右，但在同等承载条件下，比常规铝合金减轻重量5%以上。 “铝合金材料既要高强度，又要高韧性，还要抗疲惫、耐损伤、耐腐蚀，这是一个特别困难的冲突统一。”曹春晓说。 目前，国内围绕大飞机金属材料的探讨已经获得了大约200多项专利，比如强度和韧性、耐腐蚀经常是冲突的，要同时达到，并且让它们保持稳定，就要不
7、断探讨，这就是金属材料的魅力所在。C919所采纳的机翼，是中国人首次自主研制，也是世界民航领域目前流行的先进设计，它有一个很酷的名字，叫做超临界机翼。这种机翼采纳的也是铝锂合金材料，它可以使飞机更加灵巧，在音速范围以内实现尽可能快的飞行。 国产C919不是波音787复制品 在一些人眼里，国产大飞机C919与美国的波音787客机有不少相像之处。然而曹春晓院士指出：“我们并没有完全走波音787的道路，而是在设计上体现了自己的思路。” 在飞机的制造过程中，都须要采纳一些特殊的材料来减轻机身重量。例如，波音787就运用了约50%的复合材料来实现轻量化。但是，目前我国在复合材料的研发、生产方面尚不够成熟
8、，因此转而采纳铝锂合金和少量钛合金来弥补复合材料占比少的不足。 铝锂合金是一种较为困难的材料，在成分、工艺和性能限制等方面较难驾驭。因此，美国生产的飞机很少用到这种材料。为了将铝锂合金较好地应用在机身上，我国科研人员在设计方面花了不少心思，做了大量性能测试等方面的工作。 “可以说，通过研发、制造C919大飞机，我们在应用技术方面积累了许多阅历。同时，也在国外已有的技术基础上，取得了一些创新成就。”曹春晓说。 同时，曹春晓也指出，国产航空材料还面临着许多有待攻关的地方。目前，C919大飞机只是“下线”了，要真正实现上天，还有很多关键性的问题须经过试验的确认。 第5页 共5页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页第 5 页 共 5 页