國產新型戰機複合材料瓶頸：碳纖維技術落後(圖)

國產新型戰機複合材料瓶頸：碳纖維技術落後

2010年10月  　來源： 中國質量報

10月1日18時59分57秒，嫦娥二號成功升空，曆經多重風險，順利進入軌道。然而，鮮為人知的是，由於使用了高性能的碳複合材料，嫦娥二號的“體重”瘦下去300克，為奔月奠定了更好的條件。可以說，這其中凝結了許多複合材料專家學者的智慧和汗水，也展示了我國複合材料工業在航空領域的不斷進步。

L-15“獵鷹”機頭罩、方向舵等數個大部件已采用國產高性能複合材料。

技術集成能力不斷進步

“衛星的減重以克計算，如果衛星自重可以減輕一些，那麽衛星可能多帶一個相機或望遠鏡，也可以多完成一些使命。”哈爾濱玻璃鋼研究院高級工程師匡乃航介紹說。

資料顯示，碳纖維具有高強度、高模量、耐高溫、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、導電、傳熱等特性，屬典型的高新技術產品。由碳纖維和樹脂結合而成的複合材料，由於其比重小、韌性好和強度高而成為一種先進的航空航天材料。航天飛行器的重量每減少1公斤，就可使運載火箭減輕500公斤。因此，在航空航天工業中普遍采用先進的碳纖維複合材料。

據介紹，嫦娥二號定向天線的重要支撐部分——定向天線展開臂，便是由哈爾濱玻璃鋼研究院研發的，由碳複合材料製成，總重量僅500餘克，較使用鋁合金材質減輕近300克，但承重能力毫不遜色於鋁合金材料構件。

事實上，除了在航天領域，在民用和軍用航空領域，我國碳纖維複合材料工業企業立足於從原料、技術、設備的全麵國產化，大大提高了我國碳纖維領域的自主創新和技術集成能力。

河南煤業化工集團擁有PAN基T300高性能碳纖維完整的知識產權體係，全麵實現軍用碳纖維的國產化，對於打破國外對高性能碳纖維的壟斷和對我國的技術封鎖具有重要的戰略意義；哈爾濱天順化工科技開發有限公司是一家典型的高新技術企業，它在不長的時間內就攻克了高性能碳纖維材料的關鍵技術，中試產品達到了世界同類產品的先進水平，具有十分廣闊的市場空間和應用價值；

而江西省國防科工辦日前也宣布，由洪都航空工業集團公司研發的國產碳纖維複合材料近日實現首次裝機件試製，即將裝備獵鷹06高教機，這將大大節約獵鷹複合材料的製造成本。目前，國產碳纖維複合材料已推廣至機頭罩、方向舵等數個大部件，這些也是即將在獵鷹06上實現裝機的部件。

高端市場仍需突破

盡管近年來國產碳纖維複合材料取得了長足的進步，可是在業內人士看來

，要想追趕世界先進水平，仍需付出努力。

“國內亟待加快開發碳纖維複合材料應用設計和技術解決方案，讓高端碳纖維上規模、提性能、降成本。”中國工程院院士杜善義在2010材料科學與防腐蝕技術國際論壇上呼籲。

現任中國複合材料學會理事長、中國商用飛機有限公司專家谘詢組成員的杜善義建議，集中科技優勢力量組織攻關T800級碳纖，合理部署高端碳纖原材料的國內布點，防止低水平碳纖廠一哄而上；鼓勵複合材料設計創新，做到合理高效設計；在部件製造方麵，適當購買國外先進設備，攻克關鍵設備國產化，與下遊單位合作，積極開發新工藝、新應用。

一位業內專家告訴記者，目前，全世界碳纖維生產廠家中日本的東麗、東邦和三菱3家公司，代表著目前世界上最先進水平。我國碳纖維的質量、技術和生產規模與國外差距很大，其中高性能碳纖維技術更是被西方國家壟斷和封鎖。我國雖然經過多年研究和試生產，但至今尚未掌握高性能碳纖維的核心技術。從技術研發到產業化難度更大，因此碳纖維要真正實現國產化需要一個漫長的過程。

杜善義分析說，我國複合材料在航空領域的應用已有一定基礎，擁有原材料的優勢。在樹脂基複合材料的兩大原材料樹脂和纖維中，樹脂方麵我國與國外差距不大，而碳纖維研發尚存4大難題。第一，高端碳纖維產業落後。國產碳纖維目前規模雖達萬噸級，產量也有數千噸，但隻能用在飛機非承力件和次承力件上，而飛機最關鍵的承力件所需T800級碳纖還停留在實驗室數十千克的水平，大飛機應用尚需依靠進口。

國內碳纖維應用技術和解決方案與國外相比差距較大，比如碳纖維設計載荷的合理取法落後，不能體現碳纖維特性。第二，碳纖維複合材料部件的一體化成型技術相對落後，難以製造大尺寸部件。第三，我國自動化工藝如自動鋪絲技術等更為落後。第四，國產高性能碳纖維因設備靠進口、生產效率低而價格太高。他強調，國內化工企業要以配套大飛機為突破口，合力解決這4大問題。

杜善義告訴記者：“大型飛機突出強調安全性、經濟性、舒適性和環保性，這決定了對複合材料需求的迫切性和必然性。複合材料技術已躍升為大飛機項目3大關鍵技術之一。”

杜善義認為，複合材料的意義不僅體現在大飛機項目，而是通過複合材料在航空領域的應用，推動其在汽車等其他領域應用水平的全麵提高。(中國質量新聞網-中國質量報 羅兵)