
现代民航客机为了节省燃油、增加航程,减轻自身的结构重量就成为飞机生产厂家追求的一个重要目标,由于碳纤维的密度只有铝的3/5,强度又大于铝合金,碳纤维制成的复合材料成为制造飞机理想的替代材料。碳纤维非常细,一根纤维的直径为5-7微米,只有一根头发丝的十几分之一,是由聚丙烯氰纤维、粘胶纤维、沥青纤维等有机纤维在高温下碳化制得的,碳含量超过92%。碳纤维分为大丝束和小丝束纤维,小丝束纤维生产工艺难度大,生产成本高,主要被用于航空制造领域。
上个世纪80年代时,我国的碳纤维生产设备和工艺都非常落后,无法满足国内工业生产的需要,国内需要的碳纤维主要从美国、日本进口,价格昂贵、供应无法保证。随着国家在基础材料研究上的不断投入,碳纤维的研制被列入国家“863”计划,2005年,我国高性能碳纤维工程化投产,标志着我国突破了T300级碳纤维的核心技术,成为继美国、日本之后,第三个量产高性能碳纤维的国家。2021年,我国已经可以量产T300、T700、T800、T1000级碳纤维,年产量6.34万吨,占全世界产量的30.5%,成为全世界碳纤维产量最高的国家,碳纤维的价格也在中国的竞争下大幅下跌,T700降到原来的1/3,T800和T1000等高性能碳纤维降到原来价格的1/10。
我国碳纤维制造业的发展为国产民航客机碳纤维复合材料的应用打下了良好的基础。正在研发中心CRC929远程宽体客机的复合材料应用比例将会超过51%,除除机头以外的全机身、机翼和尾翼都将使用碳纤维复合材料制造,达到空客A350和波音787的复合材料使用比例,使得CR929成为一架真正达到世界领先制造水平的民航客机。