北研中心复合材料机翼研制攻关

　　“火龙驶过龟蛇舞，铁鸟飞临凤鹤回。” 郭沫若在《长春集·颂武汉》中将飞机比喻成了铁鸟，无独有偶，茅盾在他的《大鼻子的故事》中也有相关描述。曾几何时，我们习惯将飞机看成是“铁家伙”，然而随着航空材料的发展，传统的金属材料正在被更“轻”、更“强”的复合材料所代替，新一代梦想飞机波音787更被人们戏称为“塑料飞机”，把飞机比作“铁鸟”也显得越来越不恰当。

　　复材技术成为发展趋势

　　我国民用飞机复合材料结构应用技术研究起步晚，基础相对薄弱。为了实现我国大型民机复合材料主承力结构技术“跨越式”的发展，针对我国大型民机复合材料主承力结构技术发展策略，北研中心作为民用飞机技术的预先研究单位，瞄准国际一流民机关键技术，开展多个科研项目，并取得了丰硕的成果。

　　2012年开展的复合材料机翼研制攻关项目，旨在以C919机翼为验证平台，攻克大型客机复合材料机翼结构分析设计、制造、试验、检测与维护方面的关键技术，为复合材料机翼的型号研制做好技术储备。经过项目组三年的努力，于2015年4月14日顺利通过详细设计暨转阶段评审，进入技术集成阶段，大批试验数据及工艺件、试验件的完成充分验证了前期设计工作，并为未来型号机翼使用复合材料奠定了坚实的基础。

　　工艺验证件强度可媲美试验件

　　复材机翼项目根据积木式试验方案共规划五级八千多件试验件，现正有序地进行。其中X850材料许用值试验已完成四千多件，通过许用值试验，建立了复合材料设计许用值的试验方法和计算方法。同时，疲劳门槛值试验结果显示，X850材料疲劳寿命形状参数与中国商飞公司的C919客机以及国外主流飞机制造商采用的数值一致，表明X850材料设计许用值选取的合理性，确保了复材机翼项目的强度计算，并为后续的减重奠定了基础。

　　X850的应用在我国尚属首例，本试验结果填补了我国T800级复合材料的许用值数据库的空白，为未来型号选用此材料，提供直接的数据支持。

　　复合材料机翼项目的四米四筋壁板、七米梁和下壁板开口区工艺验证件都已成功交付，电脑上的“图片”已转换成了实实在在的零件摆在我们眼前，验证了设计阶段的设计方法和设计原则的工艺可行性，为复材机翼项目典型盒段和全尺寸盒段试验件的成功研制奠定了技术基础。同时这些工艺验证件研制过程中所使用的新工艺新方法（自动铺带、热隔膜成型等），可直接用于未来型号。

　　波音787为何被称为“塑料飞机”

　　纵观民用飞机复合材料结构应用技术研发历程，美国、欧盟等世界航空发达国家和地区十分重视民用飞机复合材料及其应用技术研究，在该国家和地区航空制造企业研制后续机型之前，都会通过复合材料结构关键技术集成验证项目，来提高复合材料主承力结构技术的工程化应用水平，并直接支持实际飞机型号研制。

　　波音787梦想飞机上，复合材料用量达到了50%，其机身、机翼、尾翼等主要结构均采用复合材料制造。机身结构采用纤维自动铺放技术铺设长桁和蒙皮，并经过热压罐固化。

　　这一整体成型工艺取代了由上百块蒙皮壁板、加强筋及长桁和上千个紧固件组装的传统机身制造工艺。机翼和尾翼的蒙皮、长桁、梁，以及机翼固定前缘和翼尖小翼等同样采用了纤维自动铺放机制造。副翼、襟翼、扰流板以及机身的后压力隔框等采用真空辅助树脂转移模塑（VARTM）工艺制造。其实早在1989年，NASA启动了ACT（Advanced Composite Technology）计划,就针对这些工艺技术开始了预先研究探索。可以这么说，今天的波音787梦想飞机正是源于二十多年前的研究成果。

　　除了复材机翼项目，北研中心还针对未来型号，开展了多项关键技术攻关。值得一提的是，所有这些项目都充分贯彻了国外先进的复合材料设计-制造一体化的设计理念。在设计阶段，制造充分参与，协同工作，共闯难关，大大缩短了项目研制过程的迭代次数，提高了产品的制造可行性。