文/高妍 楊進(jìn)平

中航復(fù)材：打造中國復(fù)合材料“航母”

文/高妍 楊進(jìn)平

像雄鷹一樣在天空自由飛翔，是人類自古以來的夢(mèng)想。當(dāng)人們學(xué)會(huì)飛翔之后，就開始研究怎樣飛得更高、更快、更舒適。

1903年12月，萊特兄弟發(fā)明的“飛行者一號(hào)”飛上天空，人類正式進(jìn)入飛行時(shí)代。一百多年來，隨著材料科學(xué)技術(shù)的發(fā)展與進(jìn)步，飛行器也在不斷變革。從最初用木頭和帆布制作的“飛行者一號(hào)”，到后來用鋼和鋁合金材料制造的現(xiàn)代飛機(jī)，再到增加了更多金屬鈦材料設(shè)計(jì)的飛行器，直到現(xiàn)在開始大范圍應(yīng)用復(fù)合材料的先進(jìn)飛行器……每一種新的航空材料的出現(xiàn)，都為飛行器的設(shè)計(jì)提供了更廣闊的發(fā)展空間?！耙淮牧希淮w機(jī)”，先進(jìn)航空材料技術(shù)在航空發(fā)展歷程中發(fā)揮著先導(dǎo)性和基礎(chǔ)性作用，已成為各個(gè)航空強(qiáng)國爭相發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)，甚至能夠代表一個(gè)國家結(jié)構(gòu)材料的最高水平，體現(xiàn)整個(gè)國家材料科學(xué)的綜合實(shí)力。

航空材料是航空飛行器發(fā)展中僅次于動(dòng)力系統(tǒng)的關(guān)鍵技術(shù)。飛行器高空高速、無人化、智能化、低成本化的發(fā)展趨勢，對(duì)優(yōu)化結(jié)構(gòu)減重、提高發(fā)動(dòng)機(jī)推重比提出了更高要求，進(jìn)而呼喚強(qiáng)度更高、更輕、更耐用、功能更多、成本更低的復(fù)合化的材料出現(xiàn)。

復(fù)合材料時(shí)代到來

復(fù)合材料出現(xiàn)在上世紀(jì)60年代。與傳統(tǒng)金屬材料相比，它具有密度低、比強(qiáng)度和比模量高、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、抗疲勞性能好、耐腐蝕性能好、結(jié)構(gòu)尺寸穩(wěn)定性好、便于大面積整體成型以及有特殊電磁性能等眾多優(yōu)點(diǎn)。

研發(fā)及辦公大樓效果圖

先進(jìn)復(fù)合材料能夠最大限度地降低飛機(jī)自身重量，結(jié)構(gòu)減重效果明顯。而復(fù)合材料在發(fā)動(dòng)機(jī)上的應(yīng)用則能夠提高推重比，大幅提高發(fā)動(dòng)機(jī)性能和飛行器整體性能。此外，復(fù)合材料的大比例應(yīng)用，還能夠增強(qiáng)飛機(jī)耐用性、減低維修成本、提高燃油效率、減少污染物排放。

隨著材料科學(xué)和工藝技術(shù)的不斷進(jìn)步，復(fù)合材料成本逐步降低，越來越多地應(yīng)用在航空飛行器上，從軍用飛機(jī)到民用飛機(jī)，從小型直升機(jī)到大型固定翼飛機(jī)，從小零件到主結(jié)構(gòu)部件，其優(yōu)異性能得到充分體現(xiàn)。

上世紀(jì)90年代開始，先進(jìn)戰(zhàn)斗機(jī)大量使用先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料，民用飛機(jī)機(jī)體復(fù)合材料的應(yīng)用比例也逐步擴(kuò)大。近年更是出現(xiàn)了在大型民用飛機(jī)上大規(guī)模應(yīng)用復(fù)合材料的趨勢。美國波音公司最新研制的波音787，復(fù)合材料用量高達(dá)50％，其機(jī)身、機(jī)翼等主結(jié)構(gòu)幾乎全由復(fù)合材料制成；歐洲空客公司大型客機(jī)A380，全機(jī)復(fù)合材料用量也達(dá)到結(jié)構(gòu)總重的20％以上。復(fù)合材料再一次取得跨越式發(fā)展，飛行器結(jié)構(gòu)選材從金屬材料向復(fù)合材料轉(zhuǎn)變的進(jìn)程又邁進(jìn)一步，同時(shí)也帶動(dòng)著復(fù)合材料設(shè)計(jì)手段、制造工藝方法和設(shè)備，以及各種原材料研究水平的提高與進(jìn)步。

半個(gè)多世紀(jì)的研究與應(yīng)用實(shí)踐證明，復(fù)合材料的性能符合大型飛機(jī)對(duì)選材的安全性、經(jīng)濟(jì)性、舒適性和環(huán)保性的要求，也能夠滿足先進(jìn)飛行器強(qiáng)勁作戰(zhàn)、超速巡航、高機(jī)動(dòng)性以及隱身等特殊性能的要求，具有廣闊的應(yīng)用空間。

復(fù)合材料的誕生是為了滿足軍事需求，航空航天也歷來是其最重要的應(yīng)用領(lǐng)域，但它的發(fā)展與應(yīng)用卻沒有局限于此。近年，汽車工業(yè)、新能源、交通運(yùn)輸、建筑工程、基礎(chǔ)設(shè)施等領(lǐng)域也開始出現(xiàn)先進(jìn)復(fù)合材料的身影，并表現(xiàn)出強(qiáng)勁的發(fā)展?jié)摿Α?/p>

謝富原，中航復(fù)材總經(jīng)理、黨委書記，教授，曾任職于北京航空制造工程研究所。獲2011年全國五一勞動(dòng)獎(jiǎng)?wù)隆?/p>

應(yīng)時(shí)而立 志在九天

我國的復(fù)合材料研制從20世紀(jì)70年代開始，從無到有、由弱到強(qiáng)，引領(lǐng)了中國航空工業(yè)新一輪飛行器的發(fā)展。目前，國內(nèi)先進(jìn)樹脂基復(fù)合材料已初步形成體系，部分技術(shù)取得了明顯進(jìn)步，制造技術(shù)不斷成熟，無損檢測和裝備等技術(shù)逐步完善，相關(guān)先進(jìn)復(fù)合材料也在直升機(jī)、殲擊機(jī)和大型飛機(jī)中得到一定應(yīng)用。盡管在原材料研制生產(chǎn)、設(shè)計(jì)方法手段、制造工藝水平等方面仍同西方國家存在一定差距，但中國復(fù)合材料行業(yè)正呈現(xiàn)出整體向上的發(fā)展態(tài)勢。

中國正處于經(jīng)濟(jì)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型和優(yōu)化時(shí)期，政府激勵(lì)新材料產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策、大力倡導(dǎo)自主創(chuàng)新的環(huán)境、重視改善和保護(hù)環(huán)境的觀念、推進(jìn)節(jié)能減排的決心等都為復(fù)合材料行業(yè)的發(fā)展提供了良好的空間。而2007年我國大飛機(jī)項(xiàng)目的立項(xiàng)，更是對(duì)復(fù)合材料的研制開發(fā)、設(shè)計(jì)制造起到了實(shí)實(shí)在在的推動(dòng)作用。

在這種情況下，中國航空工業(yè)集團(tuán)公司(以下簡稱“中航工業(yè)集團(tuán)”)適時(shí)提出了“兩融、三新、五化、萬億”的發(fā)展戰(zhàn)略，即融入世界航空產(chǎn)業(yè)鏈，融入?yún)^(qū)域發(fā)展經(jīng)濟(jì)圈；努力實(shí)現(xiàn)集團(tuán)核心競爭力從資本、管理、技術(shù)的老“三位一體”，向品牌價(jià)值、商業(yè)模式、集成網(wǎng)絡(luò)新“三位一體”的轉(zhuǎn)型升級(jí)；大力推進(jìn)市場化改革、專業(yè)化整合、資本化運(yùn)作、國際化開拓、產(chǎn)業(yè)化發(fā)展；到2017年挑戰(zhàn)收入萬億元的奮斗目標(biāo)。

為了更好地貫徹落實(shí)集團(tuán)公司“兩融、三新、五化、萬億”發(fā)展戰(zhàn)略，推動(dòng)中國航空工業(yè)發(fā)展；更好地整合國內(nèi)復(fù)合材料領(lǐng)域的優(yōu)勢技術(shù)和產(chǎn)業(yè)資源，理順航空復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展；更好地發(fā)揮國內(nèi)復(fù)合材料領(lǐng)域高端人才力量，提升自主研發(fā)能力，不斷滿足新型武器裝備發(fā)展需要；更進(jìn)一步推動(dòng)非航空航天領(lǐng)域復(fù)合材料技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展，中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司(以下簡稱“中航復(fù)材”)應(yīng)時(shí)而立。

2009年3月2日，中航工業(yè)集團(tuán)與北京市政府正式簽署戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，雙方?jīng)Q定共同出資組建中航復(fù)合材料工程技術(shù)中心，并入駐北京順義臨空經(jīng)濟(jì)功能區(qū)中的航空產(chǎn)業(yè)園。中心定位于中國航空復(fù)合材料的領(lǐng)航者，立志成為復(fù)合材料領(lǐng)域世界一流的研發(fā)中心。

一年后，2010年6月，由中航工業(yè)集團(tuán)和北京市政府共同出資組建的中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司揭牌成立，注冊(cè)資金9億元人民幣。謝富原出任總經(jīng)理兼黨委書記。

中航復(fù)材隸屬于中航工業(yè)基礎(chǔ)研究院，依托中航工業(yè)北京航空材料研究院先進(jìn)復(fù)合材料國防重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室和結(jié)構(gòu)性碳纖維復(fù)合材料國家工程實(shí)驗(yàn)室，以專業(yè)化發(fā)展、國際化開拓為方向，以具有的復(fù)合材料預(yù)浸料、蜂窩的工程化生產(chǎn)能力為基礎(chǔ)，開展高性能樹脂基、金屬基、陶瓷基等高端技術(shù)開發(fā)和工程化研究，旨在為航空飛行器的發(fā)展提供技術(shù)支持、生產(chǎn)服務(wù)和驗(yàn)證平臺(tái)，推進(jìn)先進(jìn)飛行器首選復(fù)合材料的廣泛應(yīng)用，推動(dòng)復(fù)合材料技術(shù)在汽車工業(yè)、高速鐵路、電纜、橋梁等行業(yè)的工程應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)化。

中航復(fù)材以航空復(fù)合材料技術(shù)研究為主導(dǎo)，通過技術(shù)轉(zhuǎn)移方式，向航空企業(yè)提供技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、技術(shù)支持和技術(shù)培訓(xùn)；同時(shí)全面發(fā)展非航空領(lǐng)域的復(fù)合材料技術(shù)，并通過合資合作方式，在能源、交通、運(yùn)輸、基礎(chǔ)設(shè)施等非航空領(lǐng)域進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化發(fā)展；通過國際交流與合作方式，與國外開展技術(shù)合作，在逐步融入地方經(jīng)濟(jì)圈的同時(shí)，融入世界航空產(chǎn)業(yè)鏈，以成為世界級(jí)復(fù)合材料技術(shù)先鋒為最終發(fā)展目標(biāo)。

樹脂及預(yù)浸料生產(chǎn)廠房效果圖

厚積而發(fā) 鯤鵬展翅

一年的整合期里，脫胎于中航工業(yè)集團(tuán)的中航復(fù)材，在逐步將中航工業(yè)基礎(chǔ)院、中航工業(yè)北京航空材料研究院、中航工業(yè)北京航空制造工程研究所的復(fù)合材料技術(shù)和業(yè)務(wù)轉(zhuǎn)入后，已經(jīng)在樹脂基復(fù)合材料產(chǎn)品的數(shù)字化、自動(dòng)化和整體化結(jié)構(gòu)、低成本工藝等設(shè)計(jì)制造技術(shù)，材料表征與測試技術(shù)，無損檢測技術(shù)，航空特殊構(gòu)件研制等方面處于國內(nèi)領(lǐng)先水平。

目前，中航復(fù)材擁有具完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的復(fù)合材料數(shù)據(jù)庫，擁有國內(nèi)最多的復(fù)合材料樹脂牌號(hào)/預(yù)浸料牌號(hào)；擁有高性能芳綸紙/玻璃布蜂窩制造技術(shù)、變厚度蜂窩技術(shù)、過拉伸蜂窩技術(shù)、柔性蜂窩制造技術(shù)、吸波蜂窩技術(shù)等多種高性能蜂窩材料研發(fā)技術(shù)；擁有包括編織、自動(dòng)鋪放、自動(dòng)鋪絲等在內(nèi)的完備的復(fù)合材料自動(dòng)化制造技術(shù)；擁有包括縫合技術(shù)，RTM設(shè)備，液態(tài)成形基礎(chǔ)研究及基礎(chǔ)數(shù)據(jù)測試平臺(tái)，液態(tài)成形工藝模擬、結(jié)構(gòu)分析及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)軟件平臺(tái)在內(nèi)的成熟的低成本制造技術(shù)等。

此外，中航復(fù)材還配備了色譜儀、紅外光譜儀、DSC和DMA、透射電鏡、掃描電鏡、光學(xué)顯微鏡等儀器分析設(shè)備，掌握了紅外熱成像、蜂窩激光剪切干涉檢測、超聲三軸無損檢測、超聲機(jī)械手檢測等儀器監(jiān)測技術(shù)，并建立了大型超聲C掃描無損檢測設(shè)備研制及檢測標(biāo)準(zhǔn)，擁有20個(gè)檢測通道，單次最大掃描檢測范圍可達(dá)7500mm×6000mm。

未來，中航復(fù)材將建設(shè)包括研發(fā)及辦公大樓、材料工藝試驗(yàn)廠房、樹脂及預(yù)浸料生產(chǎn)廠房、蜂窩廠房、技術(shù)開發(fā)試驗(yàn)及特殊構(gòu)件試制廠房等在內(nèi)的7個(gè)研發(fā)和制造建筑，建筑面積將達(dá)11.4萬余平米。

其中，材料工藝試驗(yàn)廠房用于基本及復(fù)合材料應(yīng)用基礎(chǔ)研究，圍繞高性能樹脂體系、新型樹脂基復(fù)合材料工藝、金屬基和陶瓷復(fù)合彩(含C/C)以及復(fù)合材料性能等開展研究工作，為復(fù)合材料研制、工程化及生產(chǎn)奠定理論基礎(chǔ)和應(yīng)用技術(shù)支持。樹脂及預(yù)浸料生產(chǎn)廠房主要用于預(yù)浸料和樹脂生產(chǎn)。預(yù)浸料包括碳纖預(yù)浸料和玻纖預(yù)浸料兩種，目前年產(chǎn)量47萬平米，廠房建設(shè)完成后將是標(biāo)準(zhǔn)流程式大規(guī)模生產(chǎn)，設(shè)計(jì)年產(chǎn)量150萬平米；樹脂產(chǎn)品為雙馬、環(huán)氧、聚酰亞胺等，目前年產(chǎn)量150噸，廠房設(shè)計(jì)年產(chǎn)量600噸。蜂窩廠房主要用于寬幅(每塊尺寸1200×2400×914mm)紙蜂窩生產(chǎn)，設(shè)計(jì)產(chǎn)量5000立方米每年，產(chǎn)品主要為Nomex非金屬蜂窩。技術(shù)開發(fā)試驗(yàn)及特殊構(gòu)件試制廠房則開展樹脂基復(fù)合材料產(chǎn)品的開發(fā)和應(yīng)用研究，主要涉及數(shù)字化、自動(dòng)化和整體化結(jié)構(gòu)，低成本工藝等的設(shè)計(jì)制造技術(shù)，無損檢測應(yīng)用技術(shù)和綜合技術(shù)的研究與試驗(yàn)工作，包括航空特殊構(gòu)件研制、民品開發(fā)、軍品生產(chǎn)任務(wù)等。

中航復(fù)材將重點(diǎn)攻關(guān)建設(shè)高性能樹脂及預(yù)浸料技術(shù)，高性能復(fù)合材料新型結(jié)構(gòu)，樹脂基復(fù)合材料制造技術(shù)，金屬基、陶瓷基(含C/C)復(fù)合材料成型技術(shù)，材料表征與測試技術(shù)，先進(jìn)無損監(jiān)測技術(shù)等六大技術(shù)領(lǐng)域，著力打造具國際競爭力的核心技術(shù)與品牌，加快產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)，努力創(chuàng)建代表世界級(jí)先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)的公司。

中航復(fù)材目前已有正式員工近300人，其中研究員22人，高工64人，擁有博士學(xué)位者33人，高端人才力量凸顯，人才梯隊(duì)建設(shè)初步完成。公司設(shè)有董事會(huì)和監(jiān)事會(huì)，下設(shè)綜合管理部、戰(zhàn)略管理部、科研生產(chǎn)部、市場開發(fā)部、質(zhì)量安全部、人力資源部、財(cái)務(wù)審計(jì)部等部門，各司其職，對(duì)公司進(jìn)行科學(xué)化管理。

經(jīng)過一年多的努力，中航復(fù)材已經(jīng)在基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)、組織結(jié)構(gòu)搭建、管理流程建立、規(guī)章制度制定、資質(zhì)建設(shè)認(rèn)證等方面取得顯著成效，復(fù)合材料項(xiàng)目的全面展開指日可待。

公司整體建設(shè)效果圖

機(jī)遇、政策、資源、人才……天時(shí)地利人和兼具、順應(yīng)世界復(fù)材行業(yè)市場發(fā)展趨勢、符合中國國家戰(zhàn)略發(fā)展需求的中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司，必將在新時(shí)期取得大發(fā)展，成為中國航空事業(yè)進(jìn)步的源源動(dòng)力。蒼穹萬里，深海無垠，天高海闊，且看鯤鵬展翅飛！