通用飛機用復合材料
從國內看,未來通用飛機發展潛力巨大,2008~2017年需要通用飛機近5000架,約占全球總需求量的12%,其中有21%是公務機,其余79%是通勤、作業、培訓和運動等用途的飛機。
隨著先進碳纖維復合材料及其加工技術的快速進步,在通用飛機制造領域,新型飛機設計開始越來越多地采用先進復合材料。在高油價時代,復合材料結構輕巧、維修費用低廉的優勢極大地沖擊了鋁材承力結構一統天下的局面。統計表明,2007年通用飛機上復合材料的用量在總材料用量中所占比例(重量比)已經高達57%。預計未來10年這一數字將上升到69%,這是一個重要的發展趨勢。
通用飛機的關鍵結構部件,如翼梁、機身梁、水平安定面、操縱面以及其他承受高載荷的結構件均用碳纖維/環氧樹脂復合材料制成;其他大部分結構如機身及機翼蒙皮等則采用E玻璃纖維/環氧樹脂復合材料制成。
規劃目標:航空用復合材料達到20萬噸。
航天器
航天器材料的發展目標是:
減輕結構重量。衛星結構重量占整星的重量由20%下降到10%。在設計上采用先進的設計方法,在材料的選擇上選用高性能的材料,如超高模碳纖維超高模高強碳纖維和相應的樹脂基體材料。
長壽命。衛星壽命由8年提高到15年,衛星在高真空中運行時間的增加,相應承受紫外輻照、電子及質子輻照的劑量增加,特別對有機材料提出更高的要求。
高可靠。到目前為止,衛星發射后還沒有因材料的缺陷造成衛星的事故,但必須用高質量材料制造出衛星結構,保證衛星的高可靠性。特別是復合材料,應降低材料性能的分散性。
降低價格。材料的價格目前太貴,主要高模碳纖維靠進口,只有我國能小批量生產出高模碳纖維,價格才能下降。
需重點發展的航天器材料包括超高模碳纖維復合材料、超高模高強碳纖維復合材料;結構膠粘劑;防原子氧保護層;衛星活動部件的表面超硬、耐磨、潤滑膜層;鋁合金和鋁-鋰合金;金屬基復合材料;空間站的柔性太陽電池帆板;高可靠、長壽命的密封圈。
規劃目標:航天用復合材料達到10萬噸。
市政和水利工程用管道
玻璃鋼管道是復合材料傳統產品,具有非常優異的性能,隨著國家城市化建設的加快,城市基礎建設需要大量管網。另外我國是水資源分布不合理的國家,“南水北調”以及很多城市的輸水工程也將逐步展開。農村水利工程的建設也會受到重視。
規劃目標:各類玻璃鋼管道用量達到50萬噸。
對策和建議:
國家應將復合材料納入重點支持產業方向。發揮政策引導作用,如對環保油罐等高新產品進行稅收優惠。
加強行業標準、規范的研究工作,提高行業企業整體技術水平。
加強創新投入。科研為產業服務,以科技創新為先導,規模化產業為支撐,穩步發展復合材料產業;注重新產品、新技術的研發,培育新的產業化項目。
對重要產品,建議實行生產許可證制度、開展認證制度。發揮地方政府主管部門、協會及國家玻璃鋼制品質量監管檢驗測試中心等機構的領導、服務、監管作用。加強市場管理,用有效的手段保證產品與工程的質量。
重視廢棄物的資源化處理。2009年我國復合材料廢棄物總量已達300多萬噸,而年新增復合材料廢棄物約10萬噸。爭取到2013年年底,完成1至2條5000噸/年復合材料廢棄物的無害化處理、回收利用示范線的建設工作,到2015年,在全國形成10條線的規模,每年無害化處置復合材料廢棄物10萬噸。
(北京玻鋼院復合材料有限公司)