中國新一代飛機(jī)關(guān)鍵復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)完全自主保障。據(jù)國家樹脂網(wǎng)專家介紹，廖子龍，中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司副總工程師，研究員。長(zhǎng)期從事樹脂基體及預(yù)浸料研究工作，多次負(fù)責(zé)重大課題項(xiàng)目中樹脂及預(yù)浸料研制，國產(chǎn)碳纖維應(yīng)用研究。對(duì)高性能樹脂改性，熱熔法預(yù)浸料制備工藝與設(shè)備等方面進(jìn)行了系統(tǒng)研究，針對(duì)我國碳纖維等增強(qiáng)材料復(fù)合材料開展全面研究和驗(yàn)證，突破國產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)，在我國新一代直升機(jī)上獲得應(yīng)用。先后獲得集團(tuán)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)2項(xiàng)，二等獎(jiǎng)3項(xiàng)，三等獎(jiǎng)2項(xiàng)，某型機(jī)航空?qǐng)?bào)國金獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)，某型直升機(jī)設(shè)計(jì)定型二等功，直升機(jī)國產(chǎn)復(fù)合材料應(yīng)用研究及工程化應(yīng)用項(xiàng)目二等功。
先進(jìn)復(fù)合材料具有比模量、比強(qiáng)度高，抗疲勞、耐腐蝕，可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等性能特點(diǎn)，已在航空裝備中得到廣泛應(yīng)用，成為飛機(jī)結(jié)構(gòu)最重要的材料之一，其用量成為飛機(jī)先進(jìn)性的重要標(biāo)志之一。與傳統(tǒng)的飛機(jī)機(jī)體使用的金屬材料(如鋁合金)相比，復(fù)合材料在制造或使用中遭受意外沖擊(如冰雹、飛石、裝配過程的工具跌落等)時(shí)，其內(nèi)部易出現(xiàn)不易觀測(cè)到的分層損傷，嚴(yán)重威脅飛機(jī)結(jié)構(gòu)的安全。因此，如何提高復(fù)合材料的抗沖擊損傷能力是復(fù)合材料在機(jī)翼、機(jī)身等主承力結(jié)構(gòu)應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一。隨著復(fù)合材料技術(shù)的不斷發(fā)展和飛機(jī)結(jié)構(gòu)對(duì)復(fù)合材料要求的提高，1990年波音公司制定了高韌性碳纖維環(huán)氧預(yù)浸料標(biāo)準(zhǔn)(BMS8-276)，提出了適合民機(jī)主承力結(jié)構(gòu)用復(fù)合材料的技術(shù)指標(biāo)體系，大大推動(dòng)高韌性復(fù)合材料技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用。
據(jù)國家樹脂網(wǎng)專家介紹，隨著高強(qiáng)中模碳纖維及與之匹配的高韌性樹脂基體等關(guān)鍵技術(shù)的突破，高強(qiáng)中模碳纖維增強(qiáng)3900-2、977-1、8551-7、M91和M21E樹脂復(fù)合材料等為代表的高韌性復(fù)合材料抗沖擊損傷能力顯著提高，復(fù)合材料的CAI值達(dá)到310MPa以上，并在飛機(jī)主承力結(jié)構(gòu)得到廣泛應(yīng)用。高韌性預(yù)浸料技術(shù)體系——目前，航空先進(jìn)復(fù)合材料的主要基體材料是熱固性樹脂(如用量較多的環(huán)氧樹脂基體類，雙馬來酰亞胺基體類)，熱固性樹脂具有成型工藝性、耐環(huán)境性和尺寸穩(wěn)定性好等優(yōu)點(diǎn)，傳統(tǒng)的熱固性樹脂基體韌性較差，并遺傳給碳纖維復(fù)合材料較低的抗沖擊損傷能力。
提高碳纖維復(fù)合材料抗沖擊損傷能力是先進(jìn)復(fù)合材料及應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之一，主要核心技術(shù)是基體樹脂增韌。熱固性樹脂最有效的增韌方法之一是向樹脂基體中加入韌性組分，通過構(gòu)造所謂的“復(fù)相”或“多元”體系的手段達(dá)到提高樹脂基體體系韌性的目的。傳統(tǒng)熱固性樹脂基體的增韌方法主要是在樹脂中加入高性能的熱塑性樹脂，這種增韌技術(shù)通常稱之為本體增韌技術(shù)，在本體增韌技術(shù)基礎(chǔ)形成了初、中等韌性熱固性樹脂。樹脂本體增韌技術(shù)引入大量熱塑性成分后，犧牲了原有熱固性樹脂良好的黏性，使其工藝性明顯“劣化”，預(yù)浸料鋪敷性下降。此外，樹脂化學(xué)成分的改變以及固化后相結(jié)構(gòu)的改變，使得增韌樹脂新結(jié)構(gòu)的控制非常復(fù)雜。
中航工業(yè)復(fù)合材料技術(shù)中心/中航復(fù)合材料有限責(zé)任公司(簡(jiǎn)稱中航工業(yè)復(fù)材)是國內(nèi)最早開展先進(jìn)復(fù)合材料研究的單位，曾承擔(dān)大量國家、國防重點(diǎn)高性能樹脂及復(fù)合材料研究項(xiàng)目。在熱固性樹脂增韌機(jī)理、中等韌性、高韌性樹脂體系開發(fā)和適用于韌性樹脂的預(yù)浸料制備工藝與設(shè)備等方面開展了大量系統(tǒng)的研究工作。據(jù)國家樹脂網(wǎng)專家介紹，發(fā)展系列化、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的復(fù)合材料層間增韌技術(shù)。在不改變?cè)袩峁绦詷渲A(yù)浸料的工藝優(yōu)點(diǎn)，并保持其面內(nèi)力學(xué)性能不變的同時(shí)，大幅度提高了復(fù)合材料的沖擊損傷能力，達(dá)到了波音公司對(duì)高韌性結(jié)構(gòu)復(fù)合材料的要求(BMS8-276)，為第三代高韌性復(fù)合材料發(fā)展和應(yīng)用奠定了技術(shù)基礎(chǔ)。
自主研發(fā)基于增韌組分再分配原理的復(fù)合材料增韌技術(shù)體系。在復(fù)合材料成型過程中，樹脂體系中的增韌組分向復(fù)合材料層間的轉(zhuǎn)移、富集，從而達(dá)到對(duì)復(fù)合材料抗損傷能力薄弱的層間增韌的目的，形成了第二代高韌性環(huán)氧樹脂基體(如5228A、9916-II等)和雙馬樹脂基體(QY9611、5429等)復(fù)合材料。開發(fā)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)韌性樹脂預(yù)浸料制備技術(shù)。據(jù)國家樹脂網(wǎng)專家介紹，采用渦旋異步分離膜滑延轉(zhuǎn)印及反向滲透復(fù)合預(yù)浸，突破高精度高韌性樹脂膜制備及其連續(xù)化生產(chǎn)關(guān)鍵技術(shù)，研制出國內(nèi)首臺(tái)適用于高韌性樹脂預(yù)浸料制造設(shè)備，實(shí)現(xiàn)高精度高韌性預(yù)浸料連續(xù)工程化生產(chǎn)，填補(bǔ)了國內(nèi)高韌性預(yù)浸料制備工藝技術(shù)和專用裝備的空白。
研制能力與復(fù)合材料應(yīng)用：中航工業(yè)復(fù)材擁有包括中國工程院院士，中航工業(yè)復(fù)合材料首席、特級(jí)、一級(jí)專家和中航工業(yè)基礎(chǔ)院首席專家在內(nèi)的，長(zhǎng)期從事高性能樹脂基體研究和預(yù)浸料制備工藝技術(shù)研發(fā)的專家隊(duì)伍與專業(yè)技術(shù)人員�，F(xiàn)有樹脂預(yù)浸料專用生產(chǎn)廠房1.5萬平方米，4套具有國際先進(jìn)水平大型熱熔預(yù)浸機(jī)，有力保障了國內(nèi)航空裝備對(duì)先進(jìn)復(fù)合材料樹脂及預(yù)浸料的需求。經(jīng)過多年來技術(shù)基礎(chǔ)預(yù)研和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)，突破了高韌性復(fù)合材料關(guān)鍵技術(shù)，自主研發(fā)系列化的高性能樹脂體系，復(fù)合材料綜合性能達(dá)到國外高性能復(fù)合材料第二代技術(shù)水平，并在我國各種飛機(jī)主承力結(jié)構(gòu)，次承力結(jié)構(gòu)，功能結(jié)構(gòu)和發(fā)動(dòng)機(jī)冷端結(jié)構(gòu)上獲得應(yīng)用。
已基本掌握第三代高性能復(fù)合材料關(guān)鍵技術(shù)，5228E、9918和AC531等高韌性樹脂復(fù)合材料的韌性CAI已達(dá)到310MPa以上，為第三代高韌性結(jié)構(gòu)復(fù)合材料在我國新一代飛機(jī)主承力結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用復(fù)合材料奠定了基礎(chǔ)。中航工業(yè)復(fù)材系統(tǒng)開展了國產(chǎn)T300級(jí)碳纖維增強(qiáng)高韌性環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料應(yīng)用研究，已經(jīng)成功應(yīng)用于飛機(jī)的垂尾、平尾和機(jī)身尾段等結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)開展了國產(chǎn)T700碳纖維增強(qiáng)雙馬樹脂基復(fù)合材料研制及應(yīng)用研究，突破了高韌性雙馬樹脂基體制備及其預(yù)浸料制備等關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)國產(chǎn)T700級(jí)碳纖維增強(qiáng)高韌性雙馬樹脂基復(fù)合材料在飛機(jī)機(jī)翼、機(jī)身等主結(jié)構(gòu)上的率先應(yīng)用。研究開發(fā)了包括高韌性環(huán)氧樹脂，雙馬樹脂等多型國產(chǎn)碳纖維預(yù)浸料，實(shí)現(xiàn)了我國新一代飛機(jī)關(guān)鍵復(fù)合材料的完全自主保障。
為了滿足我國航空裝備的發(fā)展需求，中航工業(yè)復(fù)材開展了國產(chǎn)T800級(jí)高韌性碳纖維復(fù)合材料全面性能和制造工藝考核驗(yàn)證，國產(chǎn)碳纖維增強(qiáng)高韌性復(fù)合材料的性能達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平。據(jù)國家樹脂網(wǎng)專家介紹，同時(shí)，針對(duì)復(fù)合材料自動(dòng)鋪放技術(shù)，開發(fā)了適用于纖維自動(dòng)鋪帶(絲束)預(yù)浸料，為實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料自動(dòng)化制造提供預(yù)浸料材料基礎(chǔ)。中航工業(yè)復(fù)材承擔(dān)我國航空復(fù)合材料材料標(biāo)準(zhǔn)和工藝規(guī)范體系的建設(shè)，是我國航空用樹脂及預(yù)浸料的生產(chǎn)供應(yīng)商，正在努力實(shí)現(xiàn)“成為世界級(jí)先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)和產(chǎn)業(yè)先鋒”的愿景。
