通用飞机用复合材料
从国内看,未来通用飞机发展潜力巨大,2008~2017年需要通用飞机近5000架,约占全球总需求量的12%,其中有21%是公务机,其余79%是通勤、作业、培训和运动等用途的飞机。
随着先进碳纤维复合材料及其加工技术的快速进步,在通用飞机制造领域,新型飞机设计开始越来越多地采用先进复合材料。在高油价时代,复合材料结构轻巧、维修费用低廉的优势极大地冲击了铝材承力结构一统天下的局面。统计表明,2007年通用飞机上复合材料的用量在总材料用量中所占比例(重量比)已经高达57%。预计未来10年这一数字将上升到69%,这是一个重要的发展趋势。
通用飞机的关键结构部件,如翼梁、机身梁、水平安定面、操纵面以及其他承受高载荷的结构件均用碳纤维/环氧树脂复合材料制成;其他大部分结构如机身及机翼蒙皮等则采用E玻璃纤维/环氧树脂复合材料制成。
规划目标:航空用复合材料达到20万吨。
航天器
航天器材料的发展目标是:
减轻结构重量。卫星结构重量占整星的重量由20%下降到10%。在设计上采用先进的设计方法,在材料的选择上选用高性能的材料,如超高模碳纤维超高模高强碳纤维和相应的树脂基体材料。
长寿命。卫星寿命由8年提高到15年,卫星在高真空中运行时间的增加,相应承受紫外辐照、电子及质子辐照的剂量增加,特别对有机材料提出更高的要求。
高可靠。到目前为止,卫星发射后还没有因材料的缺陷造成卫星的事故,但必须用高质量材料制造出卫星结构,保证卫星的高可靠性。特别是复合材料,应降低材料性能的分散性。
降低价格。材料的价格目前太贵,主要高模碳纤维靠进口,只有我国能小批量生产出高模碳纤维,价格才能下降。
需重点发展的航天器材料包括超高模碳纤维复合材料、超高模高强碳纤维复合材料;结构胶粘剂;防原子氧保护层;卫星活动部件的表面超硬、耐磨、润滑膜层;铝合金和铝-锂合金;金属基复合材料;空间站的柔性太阳电池帆板;高可靠、长寿命的密封圈。
规划目标:航天用复合材料达到10万吨。
市政和水利工程用管道
玻璃钢管道是复合材料传统产品,具有非常优异的性能,随着国家城市化建设的加快,城市基础建设需要大量管网。另外我国是水资源分布不合理的国家,“南水北调”以及很多城市的输水工程也将逐步展开。农村水利工程的建设也会受到重视。
规划目标:各类玻璃钢管道用量达到50万吨。
对策和建议:
国家应将复合材料纳入重点支持产业方向。发挥政策引导作用,如对环保油罐等高新产品进行税收优惠。
加强行业标准、规范的研究工作,提高行业企业整体技术水平。
加强创新投入。科研为产业服务,以科技创新为先导,规模化产业为支撑,稳步发展复合材料产业;注重新产品、新技术的研发,培育新的产业化项目。
对重要产品,建议实行生产许可证制度、开展认证制度。发挥地方政府主管部门、协会及国家玻璃钢制品质量监管检验测试中心等机构的领导、服务、监管作用。加强市场管理,用有效的手段保证产品与工程的质量。
重视废弃物的资源化处理。2009年我国复合材料废弃物总量已达300多万吨,而年新增复合材料废弃物约10万吨。争取到2013年年底,完成1至2条5000吨/年复合材料废弃物的无害化处理、回收利用示范线的建设工作,到2015年,在全国形成10条线的规模,每年无害化处置复合材料废弃物10万吨。
(北京玻钢院复合材料有限公司)