碳纤维材料生产波音787

[慧聪机械工业网]美国当地时间09年12月15日上午10点27分，被称为“梦想飞机”波音787成功试飞。经历了2年5次推迟的“耽搁”，这次试飞受到了全世界的关注。据当地媒体报道，当天几万人冒雨观看试飞过程。

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“梦想飞机”波音787缘何备受瞩目？

787为何如此受关注？这项被波音视为最大竞争筹码的机型为何一再推迟？本报采访相关领域专家为您一一解答。

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787正在让“人们不敢轻易尝试”的梦想变成现实

早在项目提出之初，波音公司就宣布在即将研制的新型飞机主体结构（包括机翼和机身）上大量采用先进的复合材料。这一决定引起广泛关注。787之所以被称作“梦想飞机”也归结于此——这是第一款以碳纤维合成物为主体材料的民用喷气式客机。 123456

“在787之前，对复合材料用得最多的是空客A380，达到25％，且在重要的机翼位置使用了这种新材料。当时，这已经是整个飞机制造业的壮举。”北京化工大学材料学院副院长徐樑华说，“因为过去的很多年里，我们只敢把碳纤维复合材料用在机尾等次要受力件上。” 本文来自123

根据波音公司发布的消息，787机体结构的50％都采用更轻、更坚固的碳纤维合成材料代替铝合金，而且复合材料也大量应用在发动机的叶片、发动机罩等部件。 123,123

相比铝合金、钛合金等传统材料，碳纤维复合材料有更加耐磨耐用、更具抗腐蚀性等显著特点，但最重要的优势在于它的轻。 123456

徐樑华说：“用合成材料制造的机身比较轻，这样单位飞行距离的油耗大幅度降低。像787就能比同等大小的其他型号客机节省燃料20％。”

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在787大规模使用复合材料之后，空客也宣布其2010年投入运营的飞机A350上将有全新的复合材料机翼和铝锂合金机身，新材料的使用比例高达60%。“中国即将推出的C919也将使用15％—25％的新材料。不管如何，在机身上大规模使用新型复合材料，达到节能减排的目的，已经成为一个趋势。”徐樑华说。

大多数业内专家一直都在等待787的正式推出，因为“大家都想看看新材料的使用能做到什么程度”，徐樑华便是其中之一。 123456

他告诉记者，虽然碳纤维复合材料在军用机上的使用已经很多年，但是因为关乎太多人的生命安全，在客机上大家都不敢轻易尝试。

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787实现了航空公司的哪些“梦想”？ copyright 123456

波音公司称，787是航空史上迄今销售最快的民用机型，在全球拥有来自55家客户的840架订单，其中包括中国航空公司的57架。

那么，787究竟实现了航空公司的哪些“梦想”？ 本文来自123

北京航空航天大学航空科学与工程学院副院长关志东说，787飞机通过大量应用先进复合材料，采用新型的发动机，高效的系统和空气动力设计，使得其重量大大降低，飞行的时候大约能比同类飞机节省20%的燃油。“光这一项，就能给航空公司降低不少成本，因为在可预见的将来，燃油的价格上升的趋势很难逆转”。 本文来自123

事实上，787的诞生从某种意义上说是和空客A380竞争的结果。“空客380主要用于交通枢纽之间的飞行，比如纽约和北京、上海这样的大城市，而波音787的目标市场是‘点对点’的飞行。”关志东说。 123,123

他解释道，相比在枢纽机场转机,乘客更喜欢一站式的直达飞行，如从纽约直接飞到沈阳，而不是先飞到北京再转机到沈阳，因为无需中途降落让乘客转机，直飞可节约大量的旅行时间，还能避免中途转乘飞机的种种麻烦。 123456

与此同时，航空公司是通过增加航班频率和增开更多的目的地机场而非通过加大飞机的尺寸，来满足这种不断增长的航空旅行客运量。航线越开越多，航空公司的营运模式也就更倾向于直飞为主的“点对点”模式。因而，体积中等以及可载客200至300人情况下进行长途飞行的787自然备受关注。 123,123

另一方面，在各航空公司都大力推崇“人性化服务”的时代，飞机是否“舒服”也是其需重点考虑的，而787带给乘客的体验无疑是舒适的。 copyright 123456

关志东介绍，由于使用最先进的发动机和机舱降噪技术，787的噪音很小。“乘坐这个飞机时人很少会有恶心、耳鸣的现象”，他说，这是因为，波音787飞机在10000米高空巡航时，客舱内的压力保持在相当于海拔1800米左右的气压，而一般的客机机舱内的压力会达到大体相当于海拔2400米的气压。 本文来自123

不仅如此，787的客舱照明使用了节能型的阵列发光二极管，机组可以在飞行中控制天空特色舱顶的亮度和颜色，空气过滤装置使机舱内的空气更加新鲜……

新技术和新模式让梦想的起飞一拖再拖 123456

在过去几年里，787的推出被一拖再拖，有些航空公司因为其推迟交付而撤销订单。外界传言787因为技术问题曾多次进行“返工”、“回炉”。就在一年前，波音公司高层还曾发表声明表示，787新型客机上约有3%的组装元件出现安装问题必须予以更换。

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对此，专家认为是由多方面原因造成的。787尝试在管理上采用全球合作的模式，零件供应商遍及全球，合作者达到40多家，形成一个错综复杂的生产链。为了运作这个世界上最复杂的生产线，波音的构想是通过先进的数据库及管理系统与世界各地的供货商保持密切联系。“他们原本是想降低成本，加快飞机研制进度，但真正实现起来不太理想。有些供应商不能做到准时供货。”关志东说。 123456

另一方面，关志东表示，此次使用的大量新技术在尝试过程中会出现以前没有遇到过的问题。解决这些问题，还需要一定工程经验的积累。徐樑华也认为，波音787在新技术上的尝试，虽然很有意义，但以当时的情况来说确实颇为大胆。 本文来自123

在人们感叹新材料带来的巨大能源节省空间的同时，也有许多人提出担忧。国外有专家认为，复合材料与别的材料连在一起时在隐蔽处或许存在瑕疵，也就是说，787在空中飞行时将面临新的挑战。 本文来自123

徐樑华也表示这是不可避免的问题，由于革命性地使用碳纤维材料，如何与其它材料结合这个问题仍具有风险性。“就好像自行车制造过程中，如果三脚架使用复合材料而轴承使用金属也会出现接口问题”。但他对此持乐观态度，“任何材料都有不同程度的风险。从现在的情况来看，波音公司对这个问题有充分的考虑，他们将整个机身绕出来，尽量减少接口是一个不错的方法”。

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实际上，对于一波三折的787来说，12月15日的试飞只是一个新的开始。787在证明自己取得成功之前“仍有很长的一段路要走”。未来9个月，6架787将昼夜不停地进行试飞，测试项目包括半空失速、俯冲和急转弯，同时还要接受极端高温和低温条件考验。 本文来自123