[ 字号：大 中 小 ]发布时间：2023-1-6 责任编辑： 阅读次数：2097
用复合材料制造机翼（指翼盒中的上下壁板、前后梁所用的材料）除了一般复合材料带来的好处外，还给空气动力带来很大的好处。机翼蒙皮是在凹模中用复合材料模塑成形的。蒙皮外形准确、且光滑流线，再加上它与长桁连接不用铆钉连接，进一步保证了这个优点。装配好的机翼，比金属机翼阻力小。复合材料比强度高，机翼做的比金属机翼薄。薄机翼阻力小。特别复合材料机翼，可以做到比金属机翼展弦比大。展弦比大，机翼的升力就大。展弦比大就是机翼窄长，像滑翔机、太阳能飞机，为追求大的升力，都有很长的机翼。
目前单通道民机有：
⚫ 空客 A320（铝合金机翼），展弦比 10.45。
⚫ 波音 B737（铝合金机翼），展弦比 9.45。
⚫ 商飞 C919（铝合金机翼）， -----
⚫ 俄罗斯 MC-21（复合材料机翼）, 展弦比 11.5。
⚫ 空客 A220（复合材料机翼）。
制造民机要用复合材料已经是业界的共识。由于历史的原因，ARJ21 复合材料用量仅 2%。C919 从原定的 25%，后又退回到12%。CR929 的复合材料用量，设计指标要达到目前的先进水平50%。值得我们关注的是，以上复合材料主要是先进的、环氧树脂基碳纤维复合材料，而且是经过适航认证的材料。即就是同类型的材料，用不同的工艺方法制造民机结构件，其结果大不相同。环氧树脂基碳纤维复合材料，属于热固性复合材料。正在研发的空客“新 320”机身准备用热塑性碳纤维复合材料。预计它的全机复合材料用量超过 53%。当下，中俄 CR929 项目变数多多。特别是俄罗斯又被美国制裁，没有民机要用的复合材料。他们承担的机翼制造，一时间也很难开展实质性工作。趁此机会商飞抓住项目的主动权，制定一个能与波音 787 竞争的结构设计方案。尽管此方案难度极大，但这也是民机研发的特点所致。这正像当初俄罗斯研发 MC-21 时，在既无复合材料又无复合材料技术的条件下，仍然坚定使用用复合材料制造机翼。CR929 现采用类似空客 A350 机身方案，将来进入市场的CR929 机体的先进性，充其量与 A350 相当。没有于波音 787 竞争的亮点。CR929 一旦投入试制，作为机身段的供应商西飞、沈飞、成飞、南飞，都得化巨资建新厂房、添置新设备。这些生产能力的建设，仅能满足复合材料曲面板的制造。再要想制造其它产品的直径6米，复合材料整体筒的结构件，就无能为力了。我国研发双通道、宽体客机，已经是继运十、CRJ21、C919 后的第 4 款民机。此款民机的目标，一定要定在进入世界民机市场，能够与波音 787、空客 A350 同台竞争。整体筒机身的飞机一旦进入国际市场，即就是不能超越波音 787，但是能超过空客 A350。商飞也只有坚定这个目标，才能不辜负党和国家的重托，全国人民的期望，了却国内民机人的心愿。
目前，单通道、窄体、150 座级飞机有以下 4 种：空客 A320、波音 737、商飞 C919 和俄罗斯 MC-21。前两种进入市场，差不多已经有半个世纪。后两种正在取证试飞，都计划在明年取得适航认证。空客 A320、波音 737、是销路最好、最赚钱的铝合金飞机。由于资本追逐利润的本性，虽然两家公司早已将树脂基碳纤维复合材料，用于制造民机机体，推出了复合材料的 A350 和波音 787。但是，哪一家公司都不愿意，率先研发新机型来取代老飞机。直到 2014 年空客才制定了，用复合材料制造“新 320”以取代现在的铝合金 A320的方案。至今还未见波音取代铝合金 737 的计划。用树脂基碳纤维复合材料制造民机，是先进标志之一。2008 年，商飞和俄罗斯先后宣布，研发自己的单通道、窄体、150 座级飞机 C919和 MC-21。复合材料用量要占机体重量的 25-30%。其中主要是机翼用复合材料制造。另外，两种机型都选用目前最先进的大函道比发动机。复合材料机体加上先进发动机的飞机，毫无疑问与铝合金机体配老式发动机的老飞机 A320、B737 竞争，是有绝对的优势。C919 和 MC-21 在各自的研发进程中，对使用复合材料确采取了不同的决策。尽管俄罗斯一无民机使用的复合材料，二无制造复合材料机翼的技术。他们从美国氰特公司（现苏威公司）C919 购买复合材料，再由奥地利 FACC（2009 年中航西飞收购了该公司）试制原4型机翼，坚持用复合材料制造 MC-21 的机翼。C919 却在项目进展不久，宣布机翼不用复合材料，退回到使用铝合金。
2014 年空客率先在 A320 换上先进的大函道比发动机，推出A320neo。紧接着波音也推出换装上，先进的大函道比发动机的737MAX。这一来，C919 一开始对比空客 A320、波音 737 两大竞争优 势，就不存在了。今日的 C919 机体技术构型，完全等同 A320neo 和737MAX。空客全复合材料的“新 320”投入使用大概在 2030 年。从明年C919 取得适航认证，到 2030 年还有 9 年时间。建议在这段时间换装复合材料部件，用先进的复合材料机体的 C919 不仅满足部分国内市场需求，同时还能进入世界民机市场分享一块蛋糕。展望双通道、宽体客机 929 目前，双通道、宽体客机波音 787 和空客 A350，前者复合材料用量达到机体重量的 50%，后者达到 53%。波音 787 在 2011 年投入航线运营，3 年后空客 A350 也进入市场。新冠疫情前，波音有两条总装配线，三个子型号：787-8、787-9 和 787-10，每月生产 14 架飞机。空客一条总装配线，两个子型号：A350-900 和 A350-1000，每月交付 7-8 架飞机。将近 10 年的市场考验，这两款复合材料飞机，再配合使用多项先进技术，达到了安全、舒适、经济的要求，给社会带来诱人的福祉，同时也给两家公司带来可观的经济收益。波音公司原计划，787 投入市场后，10 年销售 1000 架飞机，收回 320 亿美元的研制费用。新冠疫情前的 2019 年波音 787 已经销售出 900 多架飞机。波音 787 和空客 A350 同是复合材料飞机，差别在两款飞机机身使用了不同的制造技术。波音 787 机身采用了当今最先进的整体筒制造技术。接着在后续的制造工作中，又使用了一系列先进制造技术。新材料、新工艺、新技术的应用，极大的改变了民机工程的现状。因此。它被西方誉为是民机工业的一次“革命”。整体筒技术在航天和其它工业部门也相继得到应用。空客 A350 机身段采用，4 块复合材料曲面板，铆钉连接、组合筒体。后续制造工作中，新技术应用不多。整个机身制造过程，零组件数量多，连接工作量大、紧固件数量多。这种复材曲面板组合工艺，在其它行业很少使用。通过上面简单对比，明显看出波音 787 复材技术、销售业绩优于空客 A350。2017 年 9 月中俄联合推出了，CR929 双通道、宽体客机设计方案。 中方承担的机身采用类似空客 A350，4 块复合材料曲面板，铆钉连接、组合筒体。按此设计，将来的机头大概会是下面图的样子。
显然机身的技术方案，先进程度远不如波音 787。机翼设计、制造工作由俄方承担。他们提出就用单通道、窄体飞机 MC-21 的复合材料机翼技术。这种技术是否适合宽体客机机翼，并没有依据。商飞于 2018 年底已经完成了，直径 6 米、长度 15 米复合材料机身段筒体试验件。反观俄方至今仅做了飞机模型的风洞吹风试验。要花大价钱的复合材料机翼试验件，却未动工。2019 年初，美国制裁俄罗斯，限制美国和日本的复合材料向俄罗斯出口。这一狠招直接打击了 MC-21 复合材料机翼的生产。买不到复合材料，他们也做不成 CR929 机翼试验件。从对项目真金白银实际投入来 看，不得不怀疑俄方另有打算。外界盛传俄罗斯有飞机设计、制造技术，有发动机制造技术。其实这主要是反映在军机方面。前苏联的民机，仅在当时的社会主义阵营有市场，而且都是铝合金飞机。俄罗斯的碳纤维，在世界市场是榜上无名。我国碳纤维产能去年已经位居全球第二。其中龙头企业有中复神鹰、光威复材、恒神股份等。仅三家碳纤维的产量占到 80%。在此基础上，树脂基碳纤维复合材料，在国内许多工业领域都有较多使用。俄罗斯按西方适航标准研发民机，是从苏霍伊 “超级喷气-100”支线客机 (Sukhol Superjet100/SSJ-100)起步。接着又研发了MC-21 客机。时间进程、研发的品种，与我国自主研发 ARJ21 支线飞机和 C919，几乎是同时开展的。因此在研发民机上，俄罗斯能提供的技术支持并不多。
俄罗斯有发动机技术，这也是人们笼统地一种说法。他的军用飞机发动机，的确可以与西方相比。但是，民机所用的发动机与西方的发动机还有差距。俄罗斯国内使用的 MC-21，安装国产发动机，而出口 MC-21 则安装美国普惠公司的发动机。MC-21 的发动机推力在 3 万磅左右。双通道、宽体客机，需要推力在 8 万磅左右的发动机。要研制出如此巨大推力的民用飞机发动机，也不是一件轻而一举，短时间能完成的事情。