珠海航展上的A350XWB客機塗裝有何特點？

在剛剛結束的珠海航展上，各種新機型令觀眾目不暇接，大飽眼福。除了殲20、運20等國產軍機外，在民航領域，歐洲空客公司的A350XWB客機無疑是最大的亮點之一。該客機為目前世界上最先進的遠程寬體客機，裝配兩台羅羅公司的遄達XWB渦扇發動機。A350系列客機的機翼及機身大量使用了先進的碳纖維複合材料，而珠海航展上的A350XWB客機的複合材料的使用量則達到50%以上，其機身塗裝即是放大版的複合材料織構。A350XWB為何如此高調地突出自己對碳纖維複合材料的運用呢？這與該材料的優異性能有莫大關係。

A350XWB客機

什麼是碳纖維複合材料？

所謂複合材料，簡單說就是為改善材料的性能，或為使材料達到光、電、熱等特殊物理性能，將兩種或兩種以上不同材料通過專門的成型工藝複合得到的一種新材料體系。目前，在世界航空航天領域中，製造飛行器部件最廣泛採用的複合材料是碳纖維樹脂基複合材料，顧名思義，該材料是由碳纖維和樹脂基體複合而成。

典型的碳纖維樹脂基複合材料結構

碳纖維是近幾十年興起的一種連續細絲材料，其直徑為6~8微米，僅是髮絲直徑的十分之一。一般通過複雜的碳化工藝可將纖維中的氫元素和氧元素去除，使其變成一種含碳量達90%以上的近似純碳材料，從而大幅減輕材料質量。此外，碳化後的材料軸向拉伸強度也得到很大提升，且化學性能更加穩定。樹脂則是生活中常見材料，眼鏡上常用的光學樹脂鏡片便是一例。不過，和鏡片相比，飛行器上所用樹脂的性能要優異得多，其具有良好的機械性能和耐熱性能，主要作用是保護纖維、維護尺寸穩定性。

為何選擇複合材料？

碳纖維複合材料的最大優勢在於其可實現外形製造的高完整性一次成型，既避免了傳統金屬材料在加工過程中的切削浪費，又能夠使機身整體筒形帶筋壁板和機翼整體帶筋壁板在一個加工周期內成型，大大減少了鉚釘、螺栓等緊固件的使用。再者，碳纖維複合材料密度低強度高，其密度僅1.6g/cm3，約為鋁合金的60%。因而若用碳纖維複合材料代替飛行器上常用的鋁合金，將會減重20%~25%。這對錙銖必較的飛行器而言至關重要，因為結構重量的減輕往往帶來機動性能的提高。

除了以上兩點，碳纖維複合材料還有壽命長、可靠性高、隱身性好等優點。

採用複合材料製造的某直升機尾翼

值得一提的是，A350XWB客機是中國參與過的技術含量最高的國外飛機研製項目，其在立項階段就將中國納入了研製參與國的名單。A350XWB上5%的部件由中國進行設計並製造，主要包括方向舵、升降舵、19段維護艙門及機腹整流罩等，而這一系列相關碳纖維複合材料的製作全來自中國國有公司。這種深層次的技術交流必將給我國的大飛機研製工作帶來很多有益的經驗。

參考文獻：

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2. 唐見茂. 碳纖維樹脂基複合材料發展現狀及前景展望[J]. 航天器環境工程, 2010, 27(3): 269-280.

3. 矯桂瓊, 賈普榮. 複合材料力學[M]. 西安: 西北工業大學出版社, 2008.

4. 劉亞威. 民機的黑白材料之爭[J]. 大飛機, 2014, 1: 92-94.

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