碳纖維材料生產波音787

[慧聰機械工業(yè)網]美國當地時間09年12月15日上午10點27分，被稱為“夢想飛機”波音787成功試飛。經歷了2年5次推遲的“耽擱”，這次試飛受到了全世界的關注。據當地媒體報道，當天幾萬人冒雨觀看試飛過程。

123456

“夢想飛機”波音787緣何備受矚目？

787為何如此受關注？這項被波音視為最大競爭籌碼的機型為何一再推遲？本報采訪相關領域專家為您一一解答。

123456

787正在讓“人們不敢輕易嘗試”的夢想變成現實

早在項目提出之初，波音公司就宣布在即將研制的新型飛機主體結構（包括機翼和機身）上大量采用先進的復合材料。這一決定引起廣泛關注。787之所以被稱作“夢想飛機”也歸結于此——這是第一款以碳纖維合成物為主體材料的民用噴氣式客機。 123456

“在787之前，對復合材料用得最多的是空客A380，達到25％，且在重要的機翼位置使用了這種新材料。當時，這已經是整個飛機制造業(yè)的壯舉。”北京化工大學材料學院副院長徐樑華說，“因為過去的很多年里，我們只敢把碳纖維復合材料用在機尾等次要受力件上。” 本文來自123

根據波音公司發(fā)布的消息，787機體結構的50％都采用更輕、更堅固的碳纖維合成材料代替鋁合金，而且復合材料也大量應用在發(fā)動機的葉片、發(fā)動機罩等部件。 123,123

相比鋁合金、鈦合金等傳統材料，碳纖維復合材料有更加耐磨耐用、更具抗腐蝕性等顯著特點，但最重要的優(yōu)勢在于它的輕。 123456

徐樑華說：“用合成材料制造的機身比較輕，這樣單位飛行距離的油耗大幅度降低。像787就能比同等大小的其他型號客機節(jié)省燃料20％。”

123456

在787大規(guī)模使用復合材料之后，空客也宣布其2010年投入運營的飛機A350上將有全新的復合材料機翼和鋁鋰合金機身，新材料的使用比例高達60%。“中國即將推出的C919也將使用15％—25％的新材料。不管如何，在機身上大規(guī)模使用新型復合材料，達到節(jié)能減排的目的，已經成為一個趨勢。”徐樑華說。

大多數業(yè)內專家一直都在等待787的正式推出，因為“大家都想看看新材料的使用能做到什么程度”，徐樑華便是其中之一。 123456

他告訴記者，雖然碳纖維復合材料在軍用機上的使用已經很多年，但是因為關乎太多人的生命安全，在客機上大家都不敢輕易嘗試。

內容來自123456

787實現了航空公司的哪些“夢想”？ copyright 123456

波音公司稱，787是航空史上迄今銷售最快的民用機型，在全球擁有來自55家客戶的840架訂單，其中包括中國航空公司的57架。

那么，787究竟實現了航空公司的哪些“夢想”？ 本文來自123

北京航空航天大學航空科學與工程學院副院長關志東說，787飛機通過大量應用先進復合材料，采用新型的發(fā)動機，高效的系統和空氣動力設計，使得其重量大大降低，飛行的時候大約能比同類飛機節(jié)省20%的燃油。“光這一項，就能給航空公司降低不少成本，因為在可預見的將來，燃油的價格上升的趨勢很難逆轉”。 本文來自123

事實上，787的誕生從某種意義上說是和空客A380競爭的結果。“空客380主要用于交通樞紐之間的飛行，比如紐約和北京、上海這樣的大城市，而波音787的目標市場是‘點對點’的飛行。”關志東說。 123,123

他解釋道，相比在樞紐機場轉機,乘客更喜歡一站式的直達飛行，如從紐約直接飛到沈陽，而不是先飛到北京再轉機到沈陽，因為無需中途降落讓乘客轉機，直飛可節(jié)約大量的旅行時間，還能避免中途轉乘飛機的種種麻煩。 123456

與此同時，航空公司是通過增加航班頻率和增開更多的目的地機場而非通過加大飛機的尺寸，來滿足這種不斷增長的航空旅行客運量。航線越開越多，航空公司的營運模式也就更傾向于直飛為主的“點對點”模式。因而，體積中等以及可載客200至300人情況下進行長途飛行的787自然備受關注。 123,123

另一方面，在各航空公司都大力推崇“人性化服務”的時代，飛機是否“舒服”也是其需重點考慮的，而787帶給乘客的體驗無疑是舒適的。 copyright 123456

關志東介紹，由于使用最先進的發(fā)動機和機艙降噪技術，787的噪音很小。“乘坐這個飛機時人很少會有惡心、耳鳴的現象”，他說，這是因為，波音787飛機在10000米高空巡航時，客艙內的壓力保持在相當于海拔1800米左右的氣壓，而一般的客機機艙內的壓力會達到大體相當于海拔2400米的氣壓。 本文來自123

不僅如此，787的客艙照明使用了節(jié)能型的陣列發(fā)光二極管，機組可以在飛行中控制天空特色艙頂的亮度和顏色，空氣過濾裝置使機艙內的空氣更加新鮮……

新技術和新模式讓夢想的起飛一拖再拖 123456

在過去幾年里，787的推出被一拖再拖，有些航空公司因為其推遲交付而撤銷訂單。外界傳言787因為技術問題曾多次進行“返工”、“回爐”。就在一年前，波音公司高層還曾發(fā)表聲明表示，787新型客機上約有3%的組裝元件出現安裝問題必須予以更換。

123456

對此，專家認為是由多方面原因造成的。787嘗試在管理上采用全球合作的模式，零件供應商遍及全球，合作者達到40多家，形成一個錯綜復雜的生產鏈。為了運作這個世界上最復雜的生產線，波音的構想是通過先進的數據庫及管理系統與世界各地的供貨商保持密切聯系。“他們原本是想降低成本，加快飛機研制進度，但真正實現起來不太理想。有些供應商不能做到準時供貨。”關志東說。 123456

另一方面，關志東表示，此次使用的大量新技術在嘗試過程中會出現以前沒有遇到過的問題。解決這些問題，還需要一定工程經驗的積累。徐樑華也認為，波音787在新技術上的嘗試，雖然很有意義，但以當時的情況來說確實頗為大膽。 本文來自123

在人們感嘆新材料帶來的巨大能源節(jié)省空間的同時，也有許多人提出擔憂。國外有專家認為，復合材料與別的材料連在一起時在隱蔽處或許存在瑕疵，也就是說，787在空中飛行時將面臨新的挑戰(zhàn)。 本文來自123

徐樑華也表示這是不可避免的問題，由于革命性地使用碳纖維材料，如何與其它材料結合這個問題仍具有風險性。“就好像自行車制造過程中，如果三腳架使用復合材料而軸承使用金屬也會出現接口問題”。但他對此持樂觀態(tài)度，“任何材料都有不同程度的風險。從現在的情況來看，波音公司對這個問題有充分的考慮，他們將整個機身繞出來，盡量減少接口是一個不錯的方法”。

copyright 123456

實際上，對于一波三折的787來說，12月15日的試飛只是一個新的開始。787在證明自己取得成功之前“仍有很長的一段路要走”。未來9個月，6架787將晝夜不停地進行試飛，測試項目包括半空失速、俯沖和急轉彎，同時還要接受極端高溫和低溫條件考驗。 本文來自123