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未来运输机设计图
新一代飞机复合材料占优势
回放:据资料载:1949年7月27日,世界第一架喷气式客机“哈维兰彗星”号,在英国首次试飞。但由于技术不成熟,英国客机没有大进展。
1952年4月,美国波音公司决定开发第一个大型喷气式客机机型,180座的大飞机很快获得市场成功,此后,波音公司开发出一系列喷气式客机,尤其是1968年投入航线运行的波音737,是有史以来最成功的客机机型。1996年12月,波音兼并了航空业曾经的老大麦道公司。
英国则于1967年联合法国、德国开始了“空中客车”计划,开发大飞机与美国进行竞争。空客开发的第一个机型是220座的A300。如今已成为波音最强劲的对手。
记者:能不能请您谈一谈飞机材料发展分哪几个阶段?
曹春晓:100年来,从材料上看,飞机发展可分为五个阶段。第一个阶段是从1903年开始,那个时候的飞机是用木头做的梁和桁条,用布做蒙皮,整个结构就是木布结构。20世纪20年代至40年代,飞机的材料结构变成了铝和钢结构,飞机的性能和安全性得到了很大的提升。第三阶段是20世纪50年代开始至70年代,主要是使用铝、钛、钢结构。第四个阶段是从20世纪80年代开始一直到现在,这一阶段特点是除金属外,复合材料占有一定的比例。而从现在开始进入第五阶段,复合材料占有的比例越来越大,形成了以复合材料为主,同时使用铝、钛、钢的新格局。
记者:100多年以来的飞机发展史说明:一代材料,一代飞机;或者说,一代飞机,一代材料,这是整个航空发展史的真实写照。新一代的飞机都相当先进,它用什么材料啊?
曹春晓:以复合材料为主。
记者:复合材料指的是什么呢?
曹春晓:这里指的是以树脂为基,把纤维加到树脂里面去增强。光是树脂的话,它是很轻,但是强度不够。所以要用纤维来增强它,纤维有好多种,增强了以后,比强度就非常高,比钛合金还要高。但是它有个缺点,就是温度不能太高,最高温度也只能到300℃左右,再高,不用钛合金不行。
记者:目前飞机上用的材料不可能都是复合材料吧?应该是占一定的比例吧?
曹春晓:从现在开始,飞机材料已经开始转入到第五个阶段了,时间是21世纪初开始。以前的第二至第四阶段都是以铝合金为主。但现在已经开始以复合材料为主了,这是非常重要的一个转折。我个人认为应该是一个新阶段,它是一种新的格局,这是我们第五阶段的主要特征。
记者:我觉得复合材料用量的增加不单单是比强度的问题吧?是不是还要考虑复合材料的其它因素?
曹春晓:复合材料密度低,强度高,因而比强度(强度与密度之比)大,有利于减轻飞机结构重量,这是非常明显的一个优越性。然而,另一个重要因素必须充分关注,即复合材料与金属材料相比,更容易制成整体结构件。例如,波音787的机身就是由几个复合材料整体结构机身段拼接而成,使零部件数量和连接件大幅度减少,从而更有利于飞机结构重量的减轻、制造成本的降低和燃油消耗的减少。平时我们说你怎么这么斤斤计较,但是搞航空的人都知道,这不是斤斤计较,而是克克计较,每一克重量都要计较。

大飞机运送空降兵某部官兵奔赴四川灾区
记者:您说这个我能理解,随着能源日趋紧张,节油省能是将来轿车和飞机等交通工具的首要考虑因素。
曹春晓:你说得非常对。世界上最大的飞机是新推出的“空客”A380,是双层的,其中复合材料占到了22%。不过,美国新研制的波音787又打破A380的纪录。
记者:这个我听说过,我们南方航空订了50架,它目前还没有正式批量生产的时候,已经订出去900多架了,波音787为什么这么受欢迎啊?
曹春晓:一个重要原因,就是复合材料占整个材料用量的50%,钛合金则占15%,这两个都是最新的世界纪录。这个纪录是从量变到质变了,当A380还是以铝合金为主,复合材料只占22%的时候,波音787就变成50%,复合材料用量太大了。 |