5月14日6時52分，編號為B-001J的C919大飛機從上海浦東機場第4跑道起飛，于9時54分安全降落，這標志著中國商飛公司即將交付首家用戶的首架C919大飛機首次飛行試驗圓滿完成。

在3小時2分鐘的飛行中，試飛員與試飛工程師協(xié)調(diào)配合，完成了預(yù)定的各項任務(wù)，飛機狀態(tài)及性能良好。目前，C919大飛機試飛取證和交付準備工作正在有序推進。

根據(jù)介紹，由于大規(guī)模采用先進材料，C919整體減重7%左右。對于國產(chǎn)客機的研制，關(guān)鍵之一就是要提高先進材料的應(yīng)用水平，而復(fù)合材料用量是判斷民用客機先進性的重要標志。

據(jù)悉，在 C919的“皮膚”上，第三代鋁鋰合金材料、先進復(fù)合材料的用量分別達8.8%和12%，而此前在ARJ客機上的應(yīng)用量僅有1%。ARJ的新材料，用于非承力結(jié)構(gòu)，而C919使用在機身后段以及平尾等承力部位。對標波音737和空客A320兩種型號的“競爭對手”，C919上先進復(fù)合材料的使用量也更多。

因此，C919被認為“在我國材料領(lǐng)域具有里程碑式的意義”。

下面讓我們來看看C919的選材之道。

1 第三代鋁鋰合金

鋁鋰合金具有密度低、強度高且損傷容限性優(yōu)良等特點，用它替代常規(guī)鋁合金材料，能夠使飛機構(gòu)件的密度降低3%，重量減少10%?15%，剛度提高 15%?20%，因此被認為是新一代飛機較為理想的結(jié)構(gòu)材料。

C919大型客機采用的是第三代鋁鋰合金，該材料解決了第二代鋁鋰合金的各向異性問題，材料的屈服強度也提高了40%。C919飛機的機身蒙皮、長桁、地板梁、座 椅滑軌、邊界梁、客艙地板支撐立柱等部件都使用了第三代鋁鋰合金，其機體結(jié)構(gòu)重量占比達到7.4%，獲得綜合減重7%的收益，在國際上屬于領(lǐng)先水平。

2 T800級碳纖維復(fù)合材料

C919大型客機是國內(nèi)首個使用T800級高強碳纖維復(fù)合材料的民機型號。相比T300級材料，T800級材料強度、模量更高，韌性更強，具備更好的抗沖擊性，C919上受力較大的部件，如后機身和平垂尾等都使用了T800級碳纖維復(fù)合材料。

T300屬于第一代民機復(fù)合材料，其樹脂基體為未增韌的脆性環(huán)氧樹脂基體，增強纖維為T300碳纖維，其拉伸強度約為3.5GPa，拉伸模量約為230GPa。T300呈現(xiàn)脆性材料性能特征，對沖擊載荷引起的分層損傷比較敏感，因此只能用于受力不大的次承力結(jié)構(gòu)。C919上使用的T800材料采用增韌環(huán)氧樹脂基體，增強纖維為T800碳纖維，拉伸強度和拉伸模量較T300提高50%左右，也是目前國際上民機主承力結(jié)構(gòu)應(yīng)用最為廣泛的復(fù)合材料。

3 玻璃纖維復(fù)合材料

相比碳纖維復(fù)合材料，玻璃纖維復(fù)合材料的力學性能稍低，但由于碳纖維介電常數(shù)較高，會影響雷達工作，C919大型客機的雷達罩使用了玻璃纖維復(fù)合材料。

另外一些受力較小的部件，如襟翼也使用了玻璃纖維復(fù)合材料。因為玻璃纖維復(fù)合材料成本比碳纖維復(fù)合材料低，在受力較小的部件上應(yīng)用，既可以達到設(shè)計要求，又可以降低制造成本。

4 芳綸蜂窩材料

C919大型客機艙門和客貨艙地板使用了芳綸蜂窩材料，這是一種采用酚醛樹脂浸漬的芳綸紙制成的輕質(zhì)高強非金屬仿生芯材制品。它模仿蜜蜂的蜂巢設(shè)計，具有穩(wěn)定、輕質(zhì)的結(jié)構(gòu)和很高的比強度，與泡沫芯材相比，它具有更高的剪切強度，與金屬蜂窩相比，它更加耐腐蝕。

同時，芳綸蜂窩材料還具有高韌性、良好的抗疲勞性能和防火性能，是一種比較理想的民機復(fù)合材料。

5 碳纖維復(fù)材及陶瓷基復(fù)材

航空發(fā)動機作為“航空之花”，可以說是航空技術(shù)和工業(yè)積累的完整體驗。C919的發(fā)動機為LEAP-X1C發(fā)動機。它采用了18片賽峰公司研制的碳纖維復(fù)合材料風扇葉片以及美國通用電氣公司研制的陶瓷基復(fù)合材料渦輪部件。 

6 芳砜綸纖維

芳砜綸簡稱PSA纖維，由聚砜酰胺組成。其主要特點是優(yōu)良的電絕緣性和耐熱性,此外，阻燃性高,極限氧指數(shù)超過30%，耐化學穩(wěn)定性好,除了幾種極性很強的溶劑和濃硫酸之外，在常溫下對化學品均具有良好的穩(wěn)定性。芳砜綸不僅可以制作多種耐高溫濾材和高溫高壓電器中的絕緣材料,而且還可加工成運輸工具中的高級阻燃織物等。

據(jù)悉，C919機艙內(nèi)部將首次啟用芳砜綸纖維制作椅罩、門簾，將使得飛機減重30公斤以上，每架飛機能夠節(jié)省超萬元成本。 

7 橡膠化合物

其實飛機輪胎所使用的材料與汽車輪胎基本相同，主要區(qū)別則來自飛機輪胎采用了更高強度的橡膠化合物，以至于飛機輪胎能被充氣到200磅/平方英寸的氣壓，這相當于汽車輪胎氣壓的6倍，C919使用的就是來自米其林的Air X子午線輪胎。

結(jié)語

此外，國產(chǎn)大飛機C919在雷達罩、機翼前后緣、活動翼面、翼梢小翼、翼身整流罩、后機身、尾翼等主承力和次承力結(jié)構(gòu)上使用了復(fù)合材料，占全機結(jié)構(gòu)總重的比例達11.5%。

這是中國民用航空制造領(lǐng)域第一次在主承力結(jié)構(gòu)、高溫區(qū)、增壓區(qū)使用復(fù)合材料，并且實現(xiàn)了T800級高強碳纖維增韌復(fù)合材料的應(yīng)用，可以說為復(fù)合材料在民機制造領(lǐng)域的應(yīng)用積累了寶貴的工程實踐經(jīng)驗。

來源：央視新聞、環(huán)球塑化、碳纖維生產(chǎn)技術(shù)、化工新材料等