這是「流程工業」發布的第 8022 篇文章
近日編號為B-001J的C919大飛機從上海浦東機場第4跑道起飛，於9時54分安全降落，這標誌著中國商飛公司即將交付首家用戶的首架C919大飛機首次飛行試驗圓滿完成。
在3小時2分鐘的飛行中，試飛員與試飛工程師協調配合，完成了預定的各項任務，飛機狀態及性能良好。目前，C919大飛機試飛取證和交付準備工作正在有序推進。
根據介紹，由於大規模採用先進材料，C919整體減重7%左右。對於國產客機的研製，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誌。
據悉，在 C919的「皮膚」上，第三代鋁鋰合金材料、先進復合材料的用量分別達8.8%和12%，而此前在ARJ客機上的應用量僅有1%。ARJ的新材料，用於非承力結構，而C919使用在機身後段以及平尾等承力部位。對標波音737和空客A320兩種型號的「競爭對手」，C919上先進復合材料的使用量也更多。
因此，C919被認為「在我國材料領域具有里程碑式的意義」。
下面讓我們來看看C919的選材之道。
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大型客機採用的是第三代鋁鋰合金，該材料解決了第二代鋁鋰合金的各向異性問題，材料的屈服強度也提高了40%。C919飛機的機身蒙皮、長桁、地板梁、座 椅滑軌、邊界梁、客艙地板支撐立柱等部件都使用了第三代鋁鋰合金，其機體結構重量占比達到7.4%，獲得綜合減重7%的收益，在國際上屬於領先水平。
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，具備更好的抗衝擊性，C919上受力較大的部件，如後機身和平垂尾等都使用了T800級碳纖維復合材料。
T300屬於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徵，對衝擊載荷引起的分層損傷比較敏感，因此只能用於受力不大的次承力結構。C919上使用的T800材料採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。
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，但由於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。
另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，又可以降低製造成本。
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，這是一種採用酚醛樹脂浸漬的芳綸紙製成的輕質高強非金屬仿生芯材製品。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。
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。它採用了18片賽峰公司研製的碳纖維復合材料風扇葉片以及美國通用電氣公司研製的陶瓷基復合材料渦輪部件。
芳碸綸纖維
芳碸綸簡稱PSA纖維，由聚碸醯胺組成。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。芳碸綸不僅可以製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機艙內部將首次啟用芳碸綸纖維製作椅罩、門帘，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。
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採用了更高強度的橡膠化合物，以至於飛機輪胎能被充氣到200磅/平方英寸的氣壓，這相當於汽車輪胎氣壓的6倍，C919使用的就是來自米其林的Air X子午線輪胎。
此外，國產大飛機C919在雷達罩、機翼前後緣、活動翼面、翼梢小翼、翼身整流罩、後機身、尾翼等主承力和次承力結構上使用了復合材料，占全機結構總重的比例達11.5%。
這是中國民用航空製造領域第一次在主承力結構、高溫區、增壓區使用復合材料，並且實現了T800級高強碳纖維增韌復合材料的應用，可以說為復合材料在民機製造領域的應用積累了寶貴的工程實踐經驗。
C919大型客機是我國按照國際民航規章自行研製、具有自主智慧財產權的大型噴氣式民用飛機。目前，已經完成立項論證、可行性論證、預發展階段工作，轉入工程發展階段。今天，我們一起回顧C919的成長瞬間：
2009年1月6日
中國商飛公司正式發布首個單通道常規布局150座級大型客機機型代號「COMAC919」，簡稱「C919」。
2010年11月15日
C919大型客機1:1展示樣機在珠海航展上首次展出。
2015年11月2日
C919大型客機首架機在浦東基地正式總裝下線。這標誌著C919首架機的機體大部段對接和機載系統安裝工作正式完成，同時，標誌著C919大型客機項目工程發展階段研製取得了階段性成果，為下一步首飛奠定了堅實基礎。
2017年4月16日
國產大飛機C919完成首次高速滑行。
2017年5月5日
國產大型客機C919在上海浦東機場衝上雲霄，成功完成首飛任務。
2018年3月24日
C919大型客機102架機順利完成2018年春節後的第一次試飛。
2018年12月28日
C919大型客機103架機圓滿完成第一次飛行，標誌著當時共三架C919飛機進入試飛狀態。
自2019年起
6架C919在上海、閻良、東營、南昌等地進行飛行試驗，開展了一系列地面試驗和飛行試驗。
C919飛機104架機轉場西安閻良，開展新階段試驗試飛任務。
C919飛機105架機首次在南昌瑤湖機場跑道進行濕地滑行試驗。
2020年10月31日
江西省南昌市舉行2020南昌飛行大會。C919國產大飛機亮相南昌天空，帶來全球航展首次動態展示。
2020年11月
C919獲型號檢查核准書（TIA），全面進入局方審定試飛階段。
2021年3月1日
國產C919大型客機全球首單正式落地。
2022年5月14日
中國商飛公司交付首家用戶的首架C919大飛機首次飛行試驗圓滿完成。
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