高端市场仍需突破

    尽管近年来国产碳纤维复合材料取得了长足的进步，可是在业内人士看来，要想追赶世界先进水平，仍需付出努力。“国内亟待加快开发碳纤维复合材料应用设计和技术解决方案，让高端碳纤维上规模、提性能、降成本。”中国工程院院士杜善义在2010材料科学与防腐蚀技术国际论坛上呼吁。

    现任中国复合材料学会理事长、中国商用飞机有限公司专家咨询组成员的杜善义建议，集中科技优势力量组织攻关T800级碳纤，合理部署高端碳纤原材料的国内布点，防止低水平碳纤厂一哄而上；鼓励复合材料设计创新，做到合理高效设计；在部件制造方面，适当购买国外先进设备，攻克关键设备国产化，与下游单位合作，积极开发新工艺、新应用。

    据一位业内专家透露，目前，全世界碳纤维生产厂家中日本的东丽、东邦和三菱3家公司，代表着目前世界上最先进水平。我国碳纤维的质量、技术和生产规模与国外差距很大，其中高性能碳纤维技术更是被西方国家垄断和封锁。我国虽然经过多年研究和试生产，但至今尚未掌握高性能碳纤维的核心技术。从技术研发到产业化难度更大，因此碳纤维要真正实现国产化需要一个漫长的过程。

    杜善义分析说，我国复合材料在航空领域的应用已有一定基础，拥有原材料的优势。在树脂基复合材料的两大原材料树脂和纤维中，树脂方面我国与国外差距不大，而碳纤维研发尚存4大难题。第一，高端碳纤维产业落后。国产碳纤维目前规模虽达万吨级，产量也有数千吨，但只能用在飞机非承力件和次承力件上，而飞机最关键的承力件所需T800级碳纤还停留在实验室数十千克的水平，大飞机应用尚需依靠进口。国内碳纤维应用技术和解决方案与国外相比差距较大，比如碳纤维设计载荷的合理取法落后，不能体现碳纤维特性。第二，碳纤维复合材料部件的一体化成型技术相对落后，难以制造大尺寸部件。第三，我国自动化工艺如自动铺丝技术等更为落后。第四，国产高性能碳纤维因设备靠进口、生产效率低而价格太高。他强调，国内化工企业要以配套大飞机为突破口，合力解决这4大问题。

   杜善义说：“大型飞机突出强调安全性、经济性、舒适性和环保性，这决定了对复合材料需求的迫切性和必然性。复合材料技术已跃升为大飞机项目3大关键技术之一。”杜善义认为，复合材料的意义不仅体现在大飞机项目，而是通过复合材料在航空领域的应用，推动其在汽车等其他领域应用水平的全面提高。

    国产新一代军用飞机，均开始采用部分复合材料，从而大大减少了飞机重量，但一些高强度部件的复合材料国产化仍无法实现。目前，西方最先进战机和民用客机均大量使用复合材料，其中波音787达到50%的比例，中国国产战机的复合材料比例仍较小。

    2009年，中国西飞公司成功收购奥地利未来先进复合材料公司（FACC），后者为世界目前最强的复合材料生产企业。大飞机项目中，复合材料是一个核心内容，例如波音-787的复合材料比率高达全重的50%。图为中国国产C-919干线客机模型。目前，中国研制的ARJ-21和C-919客机国产化率都不高，T-800级高端复合材料的技术弱项是主要原因之一。2009年，中国西飞公司成功收购奥地利FACC公司，后者是波音-787和空客A380最重要的复合材料部件生产企业。奥地利FACC公司制造的复合材料飞机部件，目前该公司被中国西飞收购。