復合材料占比11.5%！C919撬動的“萬億元市場”是否有你一席之地？

作為“現代工業皇冠上的明珠”的大飛機項目，是一個國家科技水平、制造能力、經濟基礎和綜合國力的集中體現，是衡量一國制造業先進水平的制高點。

5月28日12點31分，中國東方航空MU9191航班順利抵達北京首都國際機場，之后穿過了象征民航最高禮儀的“水門”。國產大型客機C919全球首次商業載客飛行成功。

作為我國首次按照國際通行適航標準自行研制、具有自主知識產權的噴氣式干線客機，“大國重器”C919上都有哪些高科技？有哪些新材料？

(資料圖片)

先進材料加持，C919整體減重7%左右

一直以來，航空發展就流傳著“一代飛機，一代材料”的說法，形象地概括了采用高性能新材料與提高飛機性能之間的密切聯系。研究報告顯示，C919所使用的主要材料中，鋁合金占比達到65%，鈦合金占比9.3%，超高強度鋼占比6.9%，復合材料占比11.5%。

根據介紹，由于大規模采用先進材料，C919整體減重7%左右。對于國產客機的研制，關鍵之一就是要提高先進材料的應用水平，而復合材料用量是判斷民用客機先進性的重要標志。因此，C919被認為“在我國材料領域具有里程碑式的意義”。

1、第三代鋁鋰合金

鋁鋰合金具有密度低、強度高且損傷容限性優良等特點，用它替代常規鋁合金材料，能夠使飛機構件的密度降低3%，重量減少10%-15%，剛度提高15%-20%，因此被認為是新一代飛機較為理想的結構材料。

C919大型客機的結構設計完全由中國商飛自主完成，并實現生產制造全國產化。在機體主結構上，設計人員大量使用了世界先進的第三代鋁鋰合金材料，這在國內尚屬首次，大大帶動了國內航空材料和制造的發展。

2、T800級碳纖維復合材料

C919大型客機是國內首個使用T800級高強碳纖維復合材料的民機型號。相比T300級材料，T800級材料強度、模量更高，韌性更強，具備更好的抗沖擊性，C919上受力較大的部件，如后機身和平垂尾等都使用了T800級碳纖維復合材料。

T300屬于第一代民機復合材料，其樹脂基體為未增韌的脆性環氧樹脂基體，增強纖維為T300碳纖維，其拉伸強度約為3.5GPa，拉伸模量約為230GPa。T300呈現脆性材料性能特征，對沖擊載荷引起的分層損傷比較敏感，因此只能用于受力不大的次承力結構。C919上使用的T800材料采用增韌環氧樹脂基體，增強纖維為T800碳纖維，拉伸強度和拉伸模量較T300提高50%左右，也是目前國際上民機主承力結構應用最為廣泛的復合材料。

3、玻璃纖維復合材料

相比碳纖維復合材料，玻璃纖維復合材料的力學性能稍低，但由于碳纖維介電常數較高，會影響雷達工作，C919大型客機的雷達罩使用了玻璃纖維復合材料。此外，一些受力較小的部件，如襟翼也使用了玻璃纖維復合材料。因為玻璃纖維復合材料成本比碳纖維復合材料低，在受力較小的部件上應用，既可以達到設計要求，又可以降低制造成本。

4、芳綸蜂窩材料

C919大型客機艙門和客貨艙地板使用了芳綸蜂窩材料，這是一種采用酚醛樹脂浸漬的芳綸紙制成的輕質高強非金屬仿生芯材制品。它模仿蜜蜂的蜂巢設計，具有穩定、輕質的結構和很高的比強度，與泡沫芯材相比，它具有更高的剪切強度，與金屬蜂窩相比，它更加耐腐蝕。

同時，芳綸蜂窩材料還具有高韌性、良好的抗疲勞性能和防火性能，是一種比較理想的民機復合材料。

5、碳纖維復材及陶瓷基復材

航空發動機作為“航空之花”，可以說是航空技術和工業積累的完整體驗。C919的發動機為LEAP-X1C發動機。它采用了18片賽峰公司研制的碳纖維復合材料風扇葉片以及美國通用電氣公司研制的陶瓷基復合材料渦輪部件。

6、芳砜綸纖維

芳砜綸簡稱PSA纖維，由聚砜酰胺組成。其主要特點是優良的電絕緣性和耐熱性，此外，阻燃性高,極限氧指數超過30%，耐化學穩定性好，除了幾種極性很強的溶劑和濃硫酸之外，在常溫下對化學品均具有良好的穩定性。芳砜綸不僅可以制作多種耐高溫濾材和高溫高壓電器中的絕緣材料，而且還可加工成運輸工具中的高級阻燃織物等。

據悉，C919機艙內部首次啟用芳砜綸纖維制作椅罩、門簾，將使得飛機減重30公斤以上，每架飛機能夠節省超萬元成本。

7、橡膠化合物

其實飛機輪胎所使用的材料與汽車輪胎基本相同，主要區別則來自飛機輪胎采用了更高強度的橡膠化合物，以至于飛機輪胎能被充氣到200磅/平方英寸的氣壓，這相當于汽車輪胎氣壓的6倍，C919使用的就是來自米其林的Air X子午線輪胎。

據了解，C919大型客機在中央翼、機翼、機身等主承力部段上使用了經ARJ21飛機成功驗證的鋁合金等成熟材料，在尾翼、后機身和襟縫翼等部位使用了復合材料，在尾翼盒段和后機身前段上使用了國外先進的第三代中模高強碳纖維復合材料，在機身蒙皮和長桁結構中使用了第三代鋁鋰合金。

其中，鋁合金國內供應商主要為中國鋁業、南山鋁業；鈦合金產品主要供應商有寶鈦股份、西部超導、西部材料；高強度鋼供應商以寶鋼股份、撫順特鋼為代表；復合材料供應商主要為中航高科、中復神鷹、光威復材、恒神股份、楚江新材。

從0到1，撬動產業鏈萬億市場

C919商業首航圓滿成功，標志著國產大飛機從0到1的歷史性突破。據上海市科委發布的《2022上海科技進步報告》顯示，截至2022年底，C919累計獲得32家客戶、1035架訂單。2023年4月27日，海航航空集團與中國商飛公司在上海簽署百架飛機采購協議，其中包括60架C919飛機確認訂單。

C919投入運營也將在一定程度上拉動飛機相關產業鏈的發展。同濟大學航空與力學學院教授、博士生導師沈海軍認為，C919投入運營后，主要受益對象為原材料生產商、機體制造企業、零部件生產企業、機載系統相關企業。

目前，C919所有材料和標準件均滿足適航審定要求，獲得的大量有效數據不僅建立了復合材料規范體系和設計許用值、第三代鋁鋰合金材料規范體系和制造工藝規范體系，也為將來先進材料在國內民機產業的廣泛使用奠定了堅實基礎。

隨著國內航空產業技術水平不斷提升，大飛機的國產化水平將持續提升，大飛機產業鏈帶動制造業水平整體向高端化奮進，其高附加值的特性會慢慢展現。圍繞C919的商用及量產，大飛機產業鏈整體孕育萬億元空間。

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