中航复材:打造中国复合材料“航母”

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谢富原，中航复材总经理、党委书记，教授，曾任职于北京航空制造工程研究所。获2011年全国五一劳动奖章。

        像雄鹰一样在天空自由飞翔，是人类自古以来的梦想。当人们学会飞翔之后，就开始研究怎样飞得更高、更快、更舒适。        1903年12月，莱特兄弟发明的“飞行者一号”飞上天空，人类正式进入飞行时代。一百多年来，随着材料科学技术的发展与进步，飞行器也在不断变革。从最初用木头和帆布制作的“飞行者一号”，到后来用钢和铝合金材料制造的现代飞机，再到增加了更多金属钛材料设计的飞行器，直到现在开始大范围应用复合材料的先进飞行器……每一种新的航空材料的出现，都为飞行器的设计提供了更广阔的发展空间。“一代材料，一代飞机”，先进航空材料技术在航空发展历程中发挥着先导性和基础性作用，已成为各个航空强国争相发展的关键技术，甚至能够代表一个国家结构材料的最高水平，体现整个国家材料科学的综合实力。        航空材料是航空飞行器发展中仅次于动力系统的关键技术。飞行器高空高速、无人化、智能化、低成本化的发展趋势，对优化结构减重、提高发动机推重比提出了更高要求，进而呼唤强度更高、更轻、更耐用、功能更多、成本更低的复合化的材料出现。

复合材料时代到来

        复合材料出现在上世纪60年代。与传统金属材料相比，它具有密度低、比强度和比模量高、可设计性强、抗疲劳性能好、耐腐蚀性能好、结构尺寸稳定性好、便于大面积整体成型以及有特殊电磁性能等众多优点。        先进复合材料能够最大限度地降低飞机自身重量，结构减重效果明显。而复合材料在发动机上的应用则能够提高推重比，大幅提高发动机性能和飞行器整体性能。此外，复合材料的大比例应用，还能够增强飞机耐用性、减低维修成本、提高燃油效率、减少污染物排放。        随着材料科学和工艺技术的不断进步，复合材料成本逐步降低，越来越多地应用在航空飞行器上，从军用飞机到民用飞机，从小型直升机到大型固定翼飞机，从小零件到主结构部件，其优异性能得到充分体现。        上世纪90年代开始，先进战斗机大量使用先进树脂基复合材料，民用飞机机体复合材料的应用比例也逐步扩大。近年更是出现了在大型民用飞机上大规模应用复合材料的趋势。美国波音公司最新研制的波音787，复合材料用量高达50%，其机身、机翼等主结构几乎全由复合材料制成；欧洲空客公司大型客机A380，全机复合材料用量也达到结构总重的20%以上。复合材料再一次取得跨越式发展，飞行器结构选材从金属材料向复合材料转变的进程又迈进一步，同时也带动着复合材料设计手段、制造工艺方法和设备，以及各种原材料研究水平的提高与进步。        半个多世纪的研究与应用实践证明，复合材料的性能符合大型飞机对选材的安全性、经济性、舒适性和环保性的要求，也能够满足先进飞行器强劲作战、超速巡航、高机动性以及隐身等特殊性能的要求，具有广阔的应用空间。复合材料的诞生是为了满足军事需求，航空航天也历来是其最重要的应用领域，但它的发展与应用却没有局限于此。近年，汽车工业、新能源、交通运输、建筑工程、基础设施等领域也开始出现先进复合材料的身影，并表现出强劲的发展潜力。

应时而立 志在九天

        我国的复合材料研制从20世纪70年代开始，从无到有、由弱到强，引领了中国航空工业新一轮飞行器的发展。目前，国内先进树脂基复合材料已初步形成体系，部分技术取得了明显进步，制造技术不断成熟，无损检测和装备等技术逐步完善，相关先进复合材料也在直升机、歼击机和大型飞机中得到一定应用。尽管在原材料研制生产、设计方法手段、制造工艺水平等方面仍同西方国家存在一定差距，但中国复合材料行业正呈现出整体向上的发展态势。        中国正处于经济结构转型和优化时期，政府激励新材料产业发展的政策、大力倡导自主创新的环境、重视改善和保护环境的观念、推进节能减排的决心等都为复合材料行业的发展提供了良好的空间。而2007年我国大飞机项目的立项，更是对复合材料的研制开发、设计制造起到了实实在在的推动作用。        在这种情况下，中国航空工业集团公司（以下简称“中航工业集团”）适时提出了“两融、三新、五化、万亿”的发展战略，即融入世界航空产业链，融入区域发展经济圈；努力实现集团核心竞争力从资本、管理、技术的老“三位一体”，向品牌价值、商业模式、集成网络新“三位一体”的转型升级；大力推进市场化改革、专业化整合、资本化运作、国际化开拓、产业化发展；到2017年挑战收入万亿元的奋斗目标。

        为了更好地贯彻落实集团公司“两融、三新、五化、万亿”发展战略，推动中国航空工业发展；更好地整合国内复合材料领域的优势技术和产业资源，理顺航空复合材料产业链发展；更好地发挥国内复合材料领域高端人才力量，提升自主研发能力，不断满足新型武器装备发展需要；更进一步推动非航空航天领域复合材料技术的应用和发展，中航复合材料有限责任公司（以下简称“中航复材”）应时而立。        2009年3月2日，中航工业集团与北京市政府正式签署战略合作框架协议，双方决定共同出资组建中航复合材料工程技术中心，并入驻北京顺义临空经济功能区中的航空产业园。中心定位于中国航空复合材料的领航者，立志成为复合材料领域世界一流的研发中心。

        一年后，2010年6月，由中航工业集团和北京市政府共同出资组建的中航复合材料有限责任公司揭牌成立，注册资金9亿元人民币。谢富原出任总经理兼党委书记。        中航复材隶属于中航工业基础研究院，依托中航工业北京航空材料研究院先进复合材料国防重点实验室和结构性碳纤维复合材料国家工程实验室，以专业化发展、国际化开拓为方向，以具有的复合材料预浸料、蜂窝的工程化生产能力为基础，开展高性能树脂基、金属基、陶瓷基等高端技术开发和工程化研究，旨在为航空飞行器的发展提供技术支持、生产服务和验证平台，推进先进飞行器首选复合材料的广泛应用，推动复合材料技术在汽车工业、高速铁路、电缆、桥梁等行业的工程应用和产业化。        中航复材以航空复合材料技术研究为主导，通过技术转移方式，向航空企业提供技术标准、技术支持和技术培训；同时全面发展非航空领域的复合材料技术，并通过合资合作方式，在能源、交通、运输、基础设施等非航空领域进行产业化发展；通过国际交流与合作方式，与国外开展技术合作，在逐步融入地方经济圈的同时，融入世界航空产业链，以成为世界级复合材料技术先锋为最终发展目标。

厚积而发 鲲鹏展翅

        一年的整合期里，脱胎于中航工业集团的中航复材，在逐步将中航工业基础院、中航工业北京航空材料研究院、中航工业北京航空制造工程研究所的复合材料技术和业务转入后，已经在树脂基复合材料产品的数字化、自动化和整体化结构、低成本工艺等设计制造技术，材料表征与测试技术，无损检测技术，航空特殊构件研制等方面处于国内领先水平。        目前，中航复材拥有具完全自主知识产权的复合材料数据库，拥有国内最多的复合材料树脂牌号/预浸料牌号；拥有高性能芳纶纸/玻璃布蜂窝制造技术、变厚度蜂窝技术、过拉伸蜂窝技术、柔性蜂窝制造技术、吸波蜂窝技术等多种高性能蜂窝材料研发技术；拥有包括编织、自动铺放、自动铺丝等在内的完备的复合材料自动化制造技术；拥有包括缝合技术，RTM设备，液态成形基础研究及基础数据测试平台，液态成形工艺模拟、结构分析及结构设计软件平台在内的成熟的低成本制造技术等。        此外，中航复材还配备了色谱仪、红外光谱仪、DSC和DMA、透射电镜、扫描电镜、光学显微镜等仪器分析设备，掌握了红外热成像、蜂窝激光剪切干涉检测、超声三轴无损检测、超声机械手检测等仪器监测技术，并建立了大型超声C扫描无损检测设备研制及检测标准，拥有20个检测通道，单次最大扫描检测范围可达7500mm×6000mm。        未来，中航复材将建设包括研发及办公大楼、材料工艺试验厂房、树脂及预浸料生产厂房、蜂窝厂房、技术开发试验及特殊构件试制厂房等在内的7个研发和制造建筑，建筑面积将达11.4万余平米。

        其中，材料工艺试验厂房用于基本及复合材料应用基础研究，围绕高性能树脂体系、新型树脂基复合材料工艺、金属基和陶瓷复合彩（含C/C）以及复合材料性能等开展研究工作，为复合材料研制、工程化及生产奠定理论基础和应用技术支持。树脂及预浸料生产厂房主要用于预浸料和树脂生产。预浸料包括碳纤预浸料和玻纤预浸料两种，目前年产量47万平米，厂房建设完成后将是标准流程式大规模生产，设计年产量150万平米；树脂产品为双马、环氧、聚酰亚胺等，目前年产量150吨，厂房设计年产量600吨。蜂窝厂房主要用于宽幅（每块尺寸1200×2400×914mm）纸蜂窝生产，设计产量5000立方米每年，产品主要为Nomex非金属蜂窝。技术开发试验及特殊构件试制厂房则开展树脂基复合材料产品的开发和应用研究，主要涉及数字化、自动化和整体化结构，低成本工艺等的设计制造技术，无损检测应用技术和综合技术的研究与试验工作，包括航空特殊构件研制、民品开发、军品生产任务等。        中航复材将重点攻关建设高性能树脂及预浸料技术，高性能复合材料新型结构，树脂基复合材料制造技术，金属基、陶瓷基（含C/C）复合材料成型技术，材料表征与测试技术，先进无损监测技术等六大技术领域，着力打造具国际竞争力的核心技术与品牌，加快产业转型升级，努力创建代表世界级先进复合材料技术的公司。        中航复材目前已有正式员工近300人，其中研究员22人，高工64人，拥有博士学位者33人，高端人才力量凸显，人才梯队建设初步完成。公司设有董事会和监事会，下设综合管理部、战略管理部、科研生产部、市场开发部、质量安全部、人力资源部、财务审计部等部门，各司其职，对公司进行科学化管理。        经过一年多的努力，中航复材已经在基础设施建设、组织结构搭建、管理流程建立、规章制度制定、资质建设认证等方面取得显著成效，复合材料项目的全面展开指日可待。        机遇、政策、资源、人才……天时地利人和兼具、顺应世界复材行业市场发展趋势、符合中国国家战略发展需求的中航复合材料有限责任公司，必将在新时期取得大发展，成为中国航空事业进步的源源动力。苍穹万里，深海无垠，天高海阔，且看鲲鹏展翅飞！

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