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C919“皮肤”探秘

来源: 科技日报  作者: 谈琳   2015-11-03 15:52  编辑: 安东


  本报记者谈琳

  “可以说,C919是目前采用先进金属材料最多的一种机型,所采用的全部是世界上最好的铝合金。”11月2日,得知C919正式下线,曾两度担任高性能铝合金材料国家973项目首席科学家的中南大学材料科学与工程学院教授张新明告诉科技日报记者。

  “一代材料,一代飞机。”张新明教授的助理,国家973项目“航空高性能铝合金材料的基础研究”重要成员、同为中南大学材料学院教授的邓运来进一步解释,“作为我国首次自主生产的大型客机,材料的选择直接决定了其很多特点。”

  据新华社报道,这次C919的“机壳”全部由我国自主设计、制造。

  “机壳在专业上叫做机体,其中铝合金材料约占材料总重量的70%。”邓运来介绍,“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%的战略目标,主要得益于铝合金中锂元素的加入。锂元素虽然只占铝合金重量的2%左右,但在同等承载的条件下,却可以比常规铝合金减轻重量5%以上。”

  在传统上,很多国外的大飞机机型大量采用了常规的高性能铝合金材料,比如7X49、7055、7085、2X24等。“这种材料同样符合航空机体材料高强度、高韧性、抗疲劳、耐损伤、耐腐蚀等特点,但是自重就会比C919要重一些。”邓运来说。

  公开的报道显示,复合材料的使用量约占C919飞机结构重量的12%,“复合材料”究竟是什么?

  “飞机上使用的复合材料主要是碳纤维增强树脂基复合材料,它们具有高耐腐蚀、质量轻等特点,在这些性能上的确要超过一般的金属材料。”邓运来说。

  但是,天下没有白吃的午餐。

  邓运来笑着说:“通常,复合材料的价格大约是常规铝合金材料的几十倍,即便是我们看起来已经很金贵的铝锂合金材料,其价格也比复合材料低得多。所以,我们的C919仅为波音737价格的1/2左右。”

  “铝合金材料既要高强度,又要高韧性,还要抗疲劳、耐损伤、耐腐蚀,这是一个非常复杂的矛盾统一,”张新明说,目前,国内围绕大飞机金属材料的研究已经获得了大约200多项专利,其中一半左右归中南大学所有。“比如强度和韧性、耐腐蚀常常是矛盾的,我们要同时达到,并且让它们保持稳定,就要不断研究,这就是金属材料的魅力所在。”

  针对很多关于大飞机材料“自主性”的非议,张新明说:“大飞机,尤其是民用大飞机运载特点决定其对材料的性能要求非常高,并且要非常稳定,在这方面有一整套非常严苛的标准来保证。这些年来国家非常重视大飞机的研究,在金属材料领域获得了很多重要进展,但是毕竟我们真正大规模的由国家来组织针对大飞机铝合金材料基础研究还只有十年的时间,同国外一些发展早的国家相比,在基础、工程化研究和工业化批产技术积累上面还有不小的差距,需要加大铝合金材料的基础与应用研究。”

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