當(dāng)前評(píng)價(jià)一架民用飛機(jī)先進(jìn)性的關(guān)鍵性指標(biāo)就是看航空復(fù)合材料在飛機(jī)制造上應(yīng)用的比例，這是近40年來(lái)世界航空制造業(yè)發(fā)展的一個(gè)大趨勢(shì)。接受《經(jīng)濟(jì)參考報(bào)》記者采訪的多位國(guó)內(nèi)航空工業(yè)專家認(rèn)為，我國(guó)落后的航空復(fù)合材料研制技術(shù)很可能成為自主品牌民用飛機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中最大的軟肋，會(huì)給我國(guó)航空工業(yè)造成巨大的風(fēng)險(xiǎn)。
飛機(jī)研制迎來(lái)質(zhì)的變化
空客公司及波音公司雙雙暗示，將在窄機(jī)身飛機(jī)上繼續(xù)擴(kuò)大復(fù)合材料的應(yīng)用。由于目前窄機(jī)身飛機(jī)占全球運(yùn)輸機(jī)隊(duì)的70%，這將急劇加速?gòu)?fù)合材料的革命，對(duì)航空供應(yīng)鏈產(chǎn)生巨大沖擊。
縱觀世界航空制造業(yè)的發(fā)展歷史，近百年來(lái)飛機(jī)由雙翼機(jī)變成單翼機(jī)、機(jī)械式零部件被電子器件替代、螺旋槳飛機(jī)演變成噴氣式飛機(jī)，其快速的技術(shù)發(fā)展讓人瞠目。但在航空制造業(yè)發(fā)展前期，有一項(xiàng)技術(shù)始終維持不變，這就是飛機(jī)機(jī)體、發(fā)動(dòng)機(jī)以及關(guān)鍵零部件均由全金屬材料制造。直到上世紀(jì)70年代，飛機(jī)研制迎來(lái)了一個(gè)質(zhì)的變化，開(kāi)始進(jìn)入航空復(fù)合材料時(shí)代。
產(chǎn)生這個(gè)巨變的首要原因是用航空復(fù)合材料替代金屬材料可使飛機(jī)減重10%-40%，結(jié)構(gòu)成本降低15%-30%。顯然，減重和降低成本對(duì)于以高油價(jià)為特征的航空市場(chǎng)減少排放以及提高航空產(chǎn)品的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力都極其重要。
復(fù)合材料首先出現(xiàn)在軍用飛機(jī)上，特別是要求高推重比以及隱身的戰(zhàn)斗機(jī)及攻擊機(jī)上。到2010年，空客的軍用運(yùn)輸機(jī)A400M復(fù)合材料用的總量已占到飛機(jī)空重的35%，其標(biāo)志是出現(xiàn)了全復(fù)合材料機(jī)翼。
在民機(jī)方面，現(xiàn)已實(shí)現(xiàn)商業(yè)運(yùn)營(yíng)的A380飛機(jī)，其結(jié)構(gòu)重量的1/4采用了復(fù)合材料，一架A380用到的結(jié)構(gòu)復(fù)合材料已達(dá)到30噸之多。而即將進(jìn)入市場(chǎng)的波音最新研制的B787飛機(jī)，復(fù)合材料用量將占結(jié)構(gòu)重量的50%，其標(biāo)志是出現(xiàn)了全復(fù)合材料機(jī)身。
受B787飛機(jī)的刺激，目前空客公司正在研制的新機(jī)型A350XWB的復(fù)合材料用量也將增加到53%。空客公司及波音公司還雙雙暗示，將在窄機(jī)身飛機(jī)上繼續(xù)擴(kuò)大復(fù)合材料的應(yīng)用。這些飛機(jī)將在今后幾十年內(nèi)最終取代廣泛使用的B737和A320飛機(jī)。由于目前窄機(jī)身飛機(jī)占全球運(yùn)輸機(jī)隊(duì)的70%，這將急劇加速?gòu)?fù)合材料的革命，對(duì)航空供應(yīng)鏈產(chǎn)生巨大沖擊。
另外，復(fù)合材料革命對(duì)飛機(jī)維修供應(yīng)鏈也會(huì)有巨大的影響。高復(fù)合材料含量的飛機(jī)將驅(qū)動(dòng)飛機(jī)維修程序發(fā)生重大變化。波音公司認(rèn)為，由于采用主承力復(fù)合材料結(jié)構(gòu)，波音787與A380相比，航線檢修減少了14次，C檢減少了兩次，4C檢減少了一次。此外，波音787的航線維修檢的目標(biāo)間隔是每1000小時(shí)一次，比波音777高出了400小時(shí)。高復(fù)合材料的發(fā)動(dòng)機(jī)也從更高的可靠性以及更寬松的檢驗(yàn)獲益。由于使用高復(fù)合材料，11年內(nèi)將只有三塊GE90發(fā)動(dòng)機(jī)的復(fù)合材料風(fēng)扇葉片更換，比現(xiàn)有的發(fā)動(dòng)機(jī)維修經(jīng)濟(jì)得多。隨著復(fù)合材料維修市場(chǎng)不斷擴(kuò)大，航空公司今后將可以看到其單機(jī)的維修總支出不斷下降。
今后飛機(jī)復(fù)合材料的應(yīng)用必將會(huì)越來(lái)越廣泛。雖然金屬還不會(huì)立刻從飛機(jī)設(shè)計(jì)上消失，但在將來(lái)的飛機(jī)設(shè)計(jì)中，金屬將作為“例外”而非作為“常規(guī)”存在，在復(fù)合材料不充足時(shí)才會(huì)用金屬材料代替。
這種飛機(jī)材料應(yīng)用的轉(zhuǎn)變對(duì)飛機(jī)研制來(lái)說(shuō)無(wú)疑是質(zhì)的變化，業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為，這標(biāo)志著世界航空制造業(yè)從“青銅時(shí)代”轉(zhuǎn)入了“鐵器時(shí)代”，是世界航空制造業(yè)發(fā)展史上的一次跳躍性的技術(shù)革命。
國(guó)外對(duì)我嚴(yán)密封鎖關(guān)鍵技術(shù)
我國(guó)目前只掌握了性能較低的碳纖維航空復(fù)合材料制造工藝，其強(qiáng)度指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠，無(wú)法用于飛機(jī)主件的材料供給，且制造成本也遠(yuǎn)高于西方國(guó)家。
飛機(jī)復(fù)合材料的時(shí)代已然到來(lái)，然而我國(guó)由于技術(shù)力量薄弱，至今仍不具備高性能航空復(fù)合材料的研制能力，加上國(guó)外對(duì)我嚴(yán)密封鎖航空復(fù)合材料的關(guān)鍵技術(shù)，我國(guó)自主品牌民用飛機(jī)在航空復(fù)合材料方面存在著巨大的弱點(diǎn)，嚴(yán)重地影響了我國(guó)自主品牌民用飛機(jī)的競(jìng)爭(zhēng)力。
長(zhǎng)期關(guān)注飛機(jī)材料研發(fā)的原航空部第一批研究員高工楊超凡告訴記者，目前，以美國(guó)、日本為代表的西方發(fā)達(dá)國(guó)家已掌握了T800、T1000等高性能碳纖維航空復(fù)合材料工藝，其中T800已廣泛用于波音787飛機(jī)。而我國(guó)經(jīng)過(guò)30年的努力，只掌握了性能較低的碳纖維航空復(fù)合材料制造工藝，其強(qiáng)度指標(biāo)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不如T800，無(wú)法用于飛機(jī)主件的材料供給，且制造成本也遠(yuǎn)高于西方國(guó)家。
更讓人憂慮的是，為限制中國(guó)飛機(jī)工業(yè)的發(fā)展，目前西方國(guó)家在航空復(fù)合材料上還對(duì)我國(guó)實(shí)行嚴(yán)格禁運(yùn)。據(jù)我國(guó)一家飛機(jī)制造公司從事航空復(fù)合材料應(yīng)用的一位資深專家介紹，目前我國(guó)從日本、美國(guó)拿到航空復(fù)合材料的技術(shù)非常難，這兩個(gè)國(guó)家對(duì)我們防范得很緊。而且我國(guó)現(xiàn)在要想買T800這樣高性能航空復(fù)合材料也非常困難，“即使西方國(guó)家出售給你，也要全程監(jiān)督�！�
在這種情況下，我國(guó)目前正在研制的自主品牌民用飛機(jī)的主部件都無(wú)法用航空復(fù)合材料來(lái)制造，用的還是金屬材料，這使得我國(guó)的自主品牌民用飛機(jī)市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力遭到了極大的削弱。如ARJ21飛機(jī)用的復(fù)合材料非常少，而其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手日本的MAJ支線飛機(jī)由于大量采用了航空復(fù)合材料提高了其飛機(jī)的性能，對(duì)ARJ21的威脅非常大。
大型客機(jī)的市場(chǎng)問(wèn)題同樣嚴(yán)峻。受材料的限制，我國(guó)大型客機(jī)C919航空復(fù)合材料應(yīng)用比例最高可能不會(huì)超過(guò)20%，且只用于次承力件，而波音、空客目前已在主承力件使用航空復(fù)合材料。尤其是波音公司，其737飛機(jī)的后繼型今后很可能會(huì)大量使用航空復(fù)合材料，使飛機(jī)更加輕便、經(jīng)濟(jì)性更好。
可通過(guò)資本運(yùn)作獲取應(yīng)用技術(shù)
航空復(fù)合材料的研發(fā)技術(shù)國(guó)外是非常保密的，但是在應(yīng)用技術(shù)上對(duì)我國(guó)相對(duì)來(lái)說(shuō)還開(kāi)放一些，我國(guó)可以通過(guò)資本運(yùn)作、并購(gòu)國(guó)外公司來(lái)獲取其先進(jìn)技術(shù)。
鑒于航空復(fù)合材料對(duì)我國(guó)自主品牌民用飛機(jī)非同尋常的意義，國(guó)內(nèi)很多航空工業(yè)專家都建議，我國(guó)應(yīng)盡快多方面采取措施突破航空復(fù)合材料研制的困境。
具體而言，一是要繼續(xù)立足自主創(chuàng)新加快國(guó)內(nèi)航空復(fù)合材料的研制進(jìn)度。航空復(fù)合材料的核心技術(shù)是絕不可能從西方國(guó)家買到的，我國(guó)應(yīng)在現(xiàn)有的研制技術(shù)基礎(chǔ)上進(jìn)一步匯集全國(guó)的力量，加快對(duì)航空復(fù)合材料關(guān)鍵技術(shù)的大規(guī)模攻關(guān)，盡力縮短與國(guó)外的差距。
二是可發(fā)揮我國(guó)在航空復(fù)合材料技術(shù)上的比較優(yōu)勢(shì)換取國(guó)外先進(jìn)技術(shù)。我國(guó)在航空復(fù)合材料研制上也經(jīng)過(guò)了多年的努力，雖然從整體來(lái)說(shuō)研制能力遠(yuǎn)不如西方國(guó)家，但是在一些具體的技術(shù)上還是取得了一些成就，有的還擁有較大的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。這樣，我國(guó)就有可能通過(guò)一些有比較優(yōu)勢(shì)的技術(shù)，來(lái)?yè)Q取西方發(fā)達(dá)國(guó)家航空復(fù)合材料的其他先進(jìn)技術(shù)。
三是可通過(guò)資本運(yùn)作并購(gòu)國(guó)外公司獲取復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù)。我國(guó)航空復(fù)合材料與國(guó)外的差距不僅體現(xiàn)在材料本身的研發(fā)技術(shù)上，還體現(xiàn)在應(yīng)用技術(shù)上。航空復(fù)合材料的研發(fā)技術(shù)國(guó)外是非常保密的，但是在應(yīng)用技術(shù)上對(duì)我國(guó)相對(duì)來(lái)說(shuō)還開(kāi)放一些，我國(guó)可以通過(guò)資本運(yùn)作、并購(gòu)國(guó)外公司來(lái)獲取其先進(jìn)技術(shù)。
四是可抓住國(guó)際航空復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)移的機(jī)遇獲取有效技術(shù)。近年來(lái)由于中東、東歐、墨西哥、印度、中國(guó)等國(guó)家大力發(fā)展航空工業(yè)，國(guó)際航空復(fù)合材料產(chǎn)業(yè)出現(xiàn)了由發(fā)達(dá)國(guó)家向低成本國(guó)家轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)，一些附加值高的航空復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù)也出現(xiàn)向這些國(guó)家轉(zhuǎn)移的趨勢(shì)。我國(guó)應(yīng)抓住這一歷史機(jī)遇，盡量從西方發(fā)達(dá)國(guó)家手中獲得一些先進(jìn)的應(yīng)用技術(shù)。