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如何走好商用飛機復合材料研制之路?大飛機設計師這樣談創新
發布時間:2021-08-11
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20世紀30年代鋁合金的問世,取代了帆布和木材,曾給飛機結構設計帶來了一次革命性的飛躍。從本世紀初開始,先進復合材料在民用飛機上的大規模應用,同樣引起了一場飛機結構設計的重大技術變革。

 

所謂復合材料,就是由兩種或兩種以上材料獨立物理相通過復合工藝組合而成的新型材料。它既能保留原組成材料的主要特色,并通過復合效應獲得原組分所不具備的性能,還可以通過材料設計使各組分的性能互相補充并彼此聯系,從而獲得新的更優越的材料性能。將復合材料用于飛機結構上,可比常規的金屬結構減重20%以上,并能明顯改善飛機氣動彈性特性,同時還能獲得良好的抗疲勞、耐腐蝕特性。

 

復合材料這些優異的特性,讓每一個結構設計師都興奮不已,但可惜天下從來沒有免費的午餐。當我們認真審視復合材料結構的整個研發過程,就會發現其復雜性相比傳統金屬結構成倍地增加,主要體現在:第一,復合材料結構基本失效模式多種多樣且失效機理復雜,至今沒有工程可用的失效準則對其強度進行準確預測;第二,復合材料結構工藝制造過程繁復冗長,且對操作精度要求較高,同時對關鍵的成型過程無法做到實時觀測調整;第三,復合材料零件必須通過無損測量技術對內部質量進行評判,而其制造缺陷類型同樣五花八門;第四,服役運營環境對復合材料產品性能有較大影響,且維修維護更為困難。以上種種復雜特性最終都會影響到產品的安全性和經濟性,因此在研制過程中必須統籌考慮。如果對需求理解得不全面,技術研發不充分,加上基礎數據積累的匱乏,就往往會導致研制過程出現較多的反復。在經歷了一段坎坷,也積累了一定經驗之后,我們總結出復合材料結構研發必須要走一條守正創新之路。

 

所謂“守正”,其本質就是要掌握規律,抓住主要矛盾。結合復材結構研制的具體過程來說,就是要堅持“兩透一控”,踐行系統工程理念,以積木式試驗為基本方法,以DBMOCT要素協同為組織模式,以門禁和成熟度管理為管控手段,從而完成對復合材料結構產品的正向實現。做到“守正”有兩個關鍵點,一方面需要吃透需求,牢牢抓住“適航符合性”這一最低要求以及“全壽命周期成本最低”這一最高要求,在研制的每個階段對設計、工藝、制造、維修、運營的各專業要求與特點進行充分權衡,切實做到DBMOCT各要素的協同;另一方面需要吃透技術,以技術成熟度為客觀評價標準,在產品研發每一階段對標門禁要求完成充分的試驗驗證,確保技術風險可控。

 

摸清規律,明確目標,控制風險,只有走對了這萬里長征第一步之后,才能在研制過程中真正做好創新。而對民用飛機復材結構研制而言,更需要強調的是過程中的延續性創新,即認真做好邊際優化。堅持小積累,記錄小發現,注重小改進,開發小工具,積跬步以至千里,是做好延續性創新的不二法門。新材料的選擇、新方法的創造、新工藝的嘗試、新設備的引入,都不是一蹴而就的,都需要日積月累,然后才能由量變引起質變,形成真正的技術突破。

 

復合材料結構研制的守正創新之路,道阻且長。但正如習近平總書記所指出的,“我們完全有基礎、有底氣、有信心、有能力抓住新一輪科技革命和產業變革的機遇,乘勢而上,大展宏圖。”

 

道阻且長,行則將至。

 (來源:中國航空新聞網)

 

 

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