陳良斌

摘要：文章介紹了美國復(fù)材性能通用數(shù)據(jù)庫，提出了建立國內(nèi)復(fù)材性能通用數(shù)據(jù)庫的設(shè)想，分析了數(shù)據(jù)庫的重要性和優(yōu)勢以及建立數(shù)據(jù)庫的緊迫性，并提出了建立數(shù)據(jù)庫的相關(guān)措施。

關(guān)鍵詞：復(fù)合材料性能通用數(shù)據(jù)庫；通用航空；低成本；AGATE

中圖分類號(hào)：TH113 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1009-2374（2012）10-0003-02

隨著《低空空域管理改革指導(dǎo)意見》的出臺(tái)，可以預(yù)見通用航空將在中國蓬勃發(fā)展，通用飛機(jī)也將有巨大的市場。航空是高能耗的產(chǎn)業(yè)，隨著石油資源日益枯竭及其價(jià)格不斷上漲，通用航空對(duì)經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境友好的要求將越來越高，通用飛機(jī)除滿足安全性、舒適性要求之外，還將更重視經(jīng)濟(jì)性以及環(huán)境友好。先進(jìn)復(fù)材成為滿足這些要求的重要

選擇。

在眾多先進(jìn)復(fù)材中，預(yù)浸料、濕法材料由于易加工、成本低而成為當(dāng)前通用飛機(jī)結(jié)構(gòu)以及結(jié)構(gòu)修理的主要材料。這些先進(jìn)復(fù)材雖然具有上述優(yōu)點(diǎn)，但是由于復(fù)材是正交各向異性材料，飛機(jī)設(shè)計(jì)需要復(fù)材的性能比金屬的要多幾倍，另外，由于復(fù)材性能受原材料、工藝、環(huán)境溫度和濕度的影響比金屬嚴(yán)重，因此獲得復(fù)材性能的試驗(yàn)數(shù)量將遠(yuǎn)高于金屬的數(shù)量。這無疑提高了研制成本，降低了飛機(jī)的經(jīng)濟(jì)性。無論國內(nèi)還是國外，都已建立了金屬材料性能通用數(shù)據(jù)庫，飛機(jī)廠商一般不需要重新對(duì)金屬材料進(jìn)行試驗(yàn)，復(fù)材也需效仿金屬建立其性能的通用數(shù)據(jù)庫，以減少試驗(yàn)數(shù)量，唯有如此，才能實(shí)現(xiàn)復(fù)材飛機(jī)的低成本研制。

一、美國的復(fù)材性能通用數(shù)據(jù)庫

1994年，通用航空強(qiáng)國美國的NASA、FAA以及來自于工業(yè)界、院校以及其它政府部門的大約70個(gè)其它成員創(chuàng)立了美國先進(jìn)通用航空技術(shù)試驗(yàn)（AGATE）聯(lián)盟，目的是要縮短一半的飛機(jī)研發(fā)時(shí)間。而AGATE的主要貢獻(xiàn)之一就是美國的復(fù)材性能通用數(shù)據(jù)庫，這個(gè)數(shù)據(jù)庫收錄了各家復(fù)材供應(yīng)商的材料性能，所使用的試驗(yàn)件是由某飛機(jī)廠商生產(chǎn)加工的，試驗(yàn)由第三方試驗(yàn)室進(jìn)行，另外，還對(duì)另一飛機(jī)廠商制造的試驗(yàn)件進(jìn)行試驗(yàn)，證明此飛機(jī)廠商也能利用數(shù)據(jù)庫所收錄的性能數(shù)據(jù)。此復(fù)材性能通用數(shù)據(jù)庫已經(jīng)被亞當(dāng)、蘭斯通、西銳等各飛機(jī)廠商用于飛機(jī)研發(fā)和取證。

2005年，美國先進(jìn)材料性能國家中心（NCAMP）取代了AGATE，這個(gè)第二代數(shù)據(jù)庫要把原來通用飛機(jī)的成功應(yīng)用推廣到包括商用大飛機(jī)在內(nèi)的更廣領(lǐng)域。

二、復(fù)材性能通用數(shù)據(jù)庫的優(yōu)點(diǎn)

由于沒有復(fù)材性能通用數(shù)據(jù)庫，對(duì)同一復(fù)材，每個(gè)飛機(jī)廠商都需要對(duì)其進(jìn)行3～5批，約2000個(gè)試驗(yàn)，這將使每家飛機(jī)廠商都背上沉重負(fù)擔(dān)；另外，復(fù)材供應(yīng)商為推廣其材料應(yīng)用到更多飛機(jī)型號(hào)，可能要為每個(gè)用戶免費(fèi)提供大量試驗(yàn)用料。最終都將造成極大的材料和試驗(yàn)資源浪費(fèi)，并極大地影響飛機(jī)研制進(jìn)度，提高成本，最終轉(zhuǎn)嫁給消費(fèi)者。

如果材料性能被復(fù)材性能通用數(shù)據(jù)庫收錄，飛機(jī)廠商可以只進(jìn)行少量試驗(yàn)，周期大概為3個(gè)月，而沒有通用數(shù)據(jù)庫的材料，其試驗(yàn)則至少需要1年。根據(jù)美國亞當(dāng)飛機(jī)公司A500的經(jīng)驗(yàn)：2002年，利用復(fù)材通用數(shù)據(jù)庫，只進(jìn)行1批的少量試驗(yàn)，由此而至少節(jié)省了1年的時(shí)間和16萬美元的試驗(yàn)費(fèi)用。由此可見，復(fù)材性能通用數(shù)據(jù)庫可讓飛機(jī)廠商極大地節(jié)省試驗(yàn)費(fèi)用、人力投入，并縮短研制周期，最終大大降低每個(gè)型號(hào)飛機(jī)的研制成本。對(duì)于整個(gè)飛機(jī)設(shè)計(jì)制造行業(yè)來說，降低成本的作用不可估量。

如果有通用的數(shù)據(jù)庫，材料供應(yīng)商就不必為每個(gè)新用戶免費(fèi)提供3～5個(gè)批次的試驗(yàn)用料，這對(duì)于材料供應(yīng)商開發(fā)新用戶、降低成本是非常重要的。

總之，無論對(duì)復(fù)材供應(yīng)商還是對(duì)飛機(jī)廠商來說，復(fù)材性能通用數(shù)據(jù)庫都非常重要。

三、建立國內(nèi)復(fù)材性能數(shù)據(jù)庫的必要性

由于當(dāng)前國內(nèi)工藝水平落后，以及質(zhì)量保障水平較低，暫時(shí)仍沒有國內(nèi)飛機(jī)廠商應(yīng)用美國復(fù)材性能通用數(shù)據(jù)庫的實(shí)踐，應(yīng)用此數(shù)據(jù)庫的思想仍受到懷疑。一方面，國內(nèi)飛機(jī)廠商需要革新其工藝水平，提高質(zhì)量保障水平。另一方面，很有必要建立國內(nèi)復(fù)材性能通用數(shù)據(jù)庫，以供國內(nèi)各飛機(jī)廠商采用，原因如下：

1．?dāng)?shù)據(jù)庫的優(yōu)勢是極大地降低了通用飛機(jī)甚至商用大飛機(jī)的研發(fā)成本，有利于提高國內(nèi)飛機(jī)廠商的競爭能力。

2．國內(nèi)外材料供應(yīng)商共同參與的數(shù)據(jù)庫，有利于國內(nèi)復(fù)材供應(yīng)商通過市場競爭提高工藝水平，提高復(fù)材研發(fā)和制造能力，最終有利于降低國內(nèi)飛機(jī)廠商的復(fù)材采購成本。

3．國家戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)航空產(chǎn)業(yè)的主體是通用飛機(jī)和商用大飛機(jī)，但國內(nèi)通用飛機(jī)廠商和商用大飛機(jī)廠商都面臨著國外飛機(jī)廠商的巨大競爭壓力，并且面臨著奇高的材料以及零部件采購成本，因此可以說：目前國內(nèi)飛機(jī)廠商與國外飛機(jī)廠商的競爭是以單兵對(duì)體系的競爭，國內(nèi)飛機(jī)廠商很難占領(lǐng)世界市場，甚至可能丟掉國內(nèi)市場。

四、建立國內(nèi)復(fù)材性能通用數(shù)據(jù)庫的緊迫性

美國的復(fù)材性能通用數(shù)據(jù)庫已經(jīng)發(fā)展至第2代，并為通用飛機(jī)甚至大飛機(jī)所廣泛利用，而國內(nèi)尚無類似的數(shù)據(jù)庫。金屬材料性能數(shù)據(jù)不全已經(jīng)讓飛機(jī)設(shè)計(jì)師們?cè)诠ぷ髦懈械椒浅o奈，同時(shí)也導(dǎo)致了試驗(yàn)數(shù)量和費(fèi)用的增加，因此，盡早建立國內(nèi)復(fù)材性能通用數(shù)據(jù)庫，改變落后美國兩代的現(xiàn)狀，這對(duì)于國內(nèi)材料供應(yīng)商和飛機(jī)廠商都非常重要。

五、國內(nèi)復(fù)材性能通用數(shù)據(jù)庫缺乏的原因

目前國內(nèi)沒有復(fù)材性能通用數(shù)據(jù)庫的原因有：

1．國內(nèi)材料供應(yīng)商對(duì)材料性能數(shù)據(jù)的重要性認(rèn)識(shí)不足，試驗(yàn)數(shù)據(jù)積累不夠。

2．國內(nèi)的飛機(jī)廠商對(duì)其材料性能數(shù)據(jù)視為企業(yè)秘密或優(yōu)勢，不愿共享。

3．材料供應(yīng)商行業(yè)和飛機(jī)廠商行業(yè)之間缺乏協(xié)作，沒有共同攜手來降低成本。

4．缺乏政府的支持和引導(dǎo)。

六、建立國內(nèi)復(fù)材性能通用數(shù)據(jù)庫的措施

筆者認(rèn)為，應(yīng)當(dāng)借鑒航空強(qiáng)國美國建立AGATE和NCAMP的經(jīng)驗(yàn)，政府、高校和企業(yè)共同努力建立中國的復(fù)材性能通用數(shù)據(jù)庫。

1．政府部門包括工業(yè)與信息化部、科技部、民航局等可以組織高校、飛機(jī)廠商、復(fù)材供應(yīng)商來共同組建一個(gè)復(fù)材通用數(shù)據(jù)庫籌備、技術(shù)指導(dǎo)和運(yùn)行管理的機(jī)構(gòu)。政府可以提供政策引導(dǎo)并對(duì)相關(guān)的試驗(yàn)室提供經(jīng)費(fèi)支持。

2．借鑒AGATE的成功經(jīng)驗(yàn)，材料供應(yīng)商、多個(gè)材料用戶以及試驗(yàn)室通力合作進(jìn)行初始鑒定試

驗(yàn)以及等同性試驗(yàn)，以建立復(fù)材通用數(shù)據(jù)庫。

3．政府可以鼓勵(lì)收錄已經(jīng)在取證通用飛機(jī)上完成了審定的材料性能到數(shù)據(jù)庫中，為國內(nèi)通用飛機(jī)廠商所共享，由政府對(duì)提供數(shù)據(jù)的廠商進(jìn)行補(bǔ)貼。

建立復(fù)材性能通用數(shù)據(jù)庫的措施還有很多，需要在實(shí)踐中摸索，希望在不久的將來，國內(nèi)的復(fù)材性能通用數(shù)據(jù)庫就可助國內(nèi)復(fù)材供應(yīng)商和飛機(jī)廠商降低成本、提高競爭力。

參考文獻(xiàn)

[1]Barry Berenberg. AGATE Methodology Proves Its Worth. High-Performance Composites， 2003-05-01．

（責(zé)任編輯：王書柏）