通用飛機用復合材料
從國內(nèi)看,未來通用飛機發(fā)展?jié)摿薮螅?008~2017年需要通用飛機近5000架,約占全球總需求量的12%,其中有21%是公務機,其余79%是通勤、作業(yè)、培訓和運動等用途的飛機。
隨著先進碳纖維復合材料及其加工技術(shù)的快速進步,在通用飛機制造領(lǐng)域,新型飛機設(shè)計開始越來越多地采用先進復合材料。在高油價時代,復合材料結(jié)構(gòu)輕巧、維修費用低廉的優(yōu)勢極大地沖擊了鋁材承力結(jié)構(gòu)一統(tǒng)天下的局面。統(tǒng)計表明,2007年通用飛機上復合材料的用量在總材料用量中所占比例(重量比)已經(jīng)高達57%。預計未來10年這一數(shù)字將上升到69%,這是一個重要的發(fā)展趨勢。
通用飛機的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)部件,如翼梁、機身梁、水平安定面、操縱面以及其他承受高載荷的結(jié)構(gòu)件均用碳纖維/環(huán)氧樹脂復合材料制成;其他大部分結(jié)構(gòu)如機身及機翼蒙皮等則采用E玻璃纖維/環(huán)氧樹脂復合材料制成。
規(guī)劃目標:航空用復合材料達到20萬噸。
航天器
航天器材料的發(fā)展目標是:
減輕結(jié)構(gòu)重量。衛(wèi)星結(jié)構(gòu)重量占整星的重量由20%下降到10%。在設(shè)計上采用先進的設(shè)計方法,在材料的選擇上選用高性能的材料,如超高模碳纖維超高模高強碳纖維和相應的樹脂基體材料。
長壽命。衛(wèi)星壽命由8年提高到15年,衛(wèi)星在高真空中運行時間的增加,相應承受紫外輻照、電子及質(zhì)子輻照的劑量增加,特別對有機材料提出更高的要求。
高可靠。到目前為止,衛(wèi)星發(fā)射后還沒有因材料的缺陷造成衛(wèi)星的事故,但必須用高質(zhì)量材料制造出衛(wèi)星結(jié)構(gòu),保證衛(wèi)星的高可靠性。特別是復合材料,應降低材料性能的分散性。
降低價格。材料的價格目前太貴,主要高模碳纖維靠進口,只有我國能小批量生產(chǎn)出高模碳纖維,價格才能下降。
需重點發(fā)展的航天器材料包括超高模碳纖維復合材料、超高模高強碳纖維復合材料;結(jié)構(gòu)膠粘劑;防原子氧保護層;衛(wèi)星活動部件的表面超硬、耐磨、潤滑膜層;鋁合金和鋁-鋰合金;金屬基復合材料;空間站的柔性太陽電池帆板;高可靠、長壽命的密封圈。
規(guī)劃目標:航天用復合材料達到10萬噸。
市政和水利工程用管道
玻璃鋼管道是復合材料傳統(tǒng)產(chǎn)品,具有非常優(yōu)異的性能,隨著國家城市化建設(shè)的加快,城市基礎(chǔ)建設(shè)需要大量管網(wǎng)。另外我國是水資源分布不合理的國家,“南水北調(diào)”以及很多城市的輸水工程也將逐步展開。農(nóng)村水利工程的建設(shè)也會受到重視。
規(guī)劃目標:各類玻璃鋼管道用量達到50萬噸。
對策和建議:
國家應將復合材料納入重點支持產(chǎn)業(yè)方向。發(fā)揮政策引導作用,如對環(huán)保油罐等高新產(chǎn)品進行稅收優(yōu)惠。
加強行業(yè)標準、規(guī)范的研究工作,提高行業(yè)企業(yè)整體技術(shù)水平。
加強創(chuàng)新投入?蒲袨楫a(chǎn)業(yè)服務,以科技創(chuàng)新為先導,規(guī);a(chǎn)業(yè)為支撐,穩(wěn)步發(fā)展復合材料產(chǎn)業(yè);注重新產(chǎn)品、新技術(shù)的研發(fā),培育新的產(chǎn)業(yè)化項目。
對重要產(chǎn)品,建議實行生產(chǎn)許可證制度、開展認證制度。發(fā)揮地方政府主管部門、協(xié)會及國家玻璃鋼制品質(zhì)量監(jiān)管檢驗測試中心等機構(gòu)的領(lǐng)導、服務、監(jiān)管作用。加強市場管理,用有效的手段保證產(chǎn)品與工程的質(zhì)量。
重視廢棄物的資源化處理。2009年我國復合材料廢棄物總量已達300多萬噸,而年新增復合材料廢棄物約10萬噸。爭取到2013年年底,完成1至2條5000噸/年復合材料廢棄物的無害化處理、回收利用示范線的建設(shè)工作,到2015年,在全國形成10條線的規(guī)模,每年無害化處置復合材料廢棄物10萬噸。
(北京玻鋼院復合材料有限公司)