早在近半个世纪之前，中国就在为制造一款大型客机而努力。历经7年磨砺，首架C919大型客机于2015年11月2日在中国商飞公司浦东基地厂房内正式下线。这不仅标志着首架C919大型客机的机体大部段对接成功和机载系统安装正式完成，达到了进行地面试验的状态，更标志着C919大客机项目研制取得了阶段性成果，为下一步首飞奠定了坚实基础。按计划，C919大型客机在总装下线后，将要开展航电、飞控、液压等各系统试验，完成后还要进行机载系统集成试验和全机静力试验[4]。C919大型客机计划于2016年上半年首飞，但真正用于航线仍需一段时间。专家预计，首飞之后将需要2 ～３年的时间在不同极端环境内进行测试，如沙漠、高原、寒冷地区如南北极等，全部测试合格后，C919才会大规模生产。

C919大型客机

    C919 客机助推我国哪些材料产业发展？

    作为C919的制造商，中国商飞公司预测，其至少可销售2 000架以上，以每架5 000万美元测算，大飞机产业链产值将过万亿元。尽管距离真正交付尚需时日，但对已提前布局大飞机产业链的多家公司而言，C919的正式下线，标志着万亿级市场空间即将正式开启。

    在2014年举办的航空材料院士论坛上，刘大响院士指出，提高航空发动机的性能，关键在于发动机结构的创新以及新材料、新工艺的发展[6]。材料和制造技术对于先进航空发动机性能、可靠性和推重比提高的贡献率在50%～60%。由于大量采用复合材料，C919机舱内噪音可望降到60d B以下，而国外一些同类型飞机的机舱噪音约为80d B 。未来的C919客机与目前运营的同级别飞机相比，飞行阻力要小5%，油耗要低15%以上，其氮氧化合物排放要比国际民航组织规定以及现有飞机的要求低50%。与国际竞争对手相比，C919大型客机颇具性价比，该项目将直接带动我国材料产业的大发展。

    1. 铝合金

    铝合金由于具有低密度、强耐蚀性、高比强度、易导热、高塑性、易加工成形和低成本等一系列优点，一直是大飞机机体结构的主要用材[7]。民用大飞机往往会搭乘几百名乘客，为保证乘客的安全，对材料性能的要求非常高，并且对材料稳定性的要求非常高。在这一方面，航空系统有着非常严苛的标准。当今世界各国大飞机结构用铝合金主要是高强度的2XXX系（2024、2224、2324、2424、2524等）和超高强度的7X X X系（7075、7475、7050、7150、7055、7085等）。

    随着首款C919大型客机总装下线，我国对航空铝材的需求也随之进入一个高速增长期。C919客机的机体全部由我国自主设计、制造，其中铝合金材料的用量约占材料总量的70%。由于我国先进航空铝合金产品正处于国产化的初期阶段，与国家需求和国际最先进水平相比，还有一定差距。尤其是现有航空铝材的淬透性、耐蚀性、耐损伤性及均匀性不能满足大飞机要求，需要提高15%～25%。为打造更安全、寿命更长、更加节能降耗的大飞机，我国启动了国家“973计划”——“航空高性能铝合金材料的基础研究”。该项目致力于通过寻求新的铝合金设计与制备途径，解决高综合性能铝材发展的基础科技难题，满足我国大飞机等重大工程对高淬透性、高耐蚀性、高耐损伤及高均匀性铝合金材料的需求。该项目共设置了6个课题，组织了我国航空铝合金基础研究、制备与应用的“产、学、研、用”完整的创新团队。我国围绕大飞机用金属材料的研究，取得了大量成果，申请的专利技术达到170多件，其中中南大学申请的专利数量占到50%左右。

    此外，C919客机除了机身采用铝锂合金外，长桁、地板纵梁、横梁、滑轨等也都采用了铝锂合金。C919使用的第3代铝锂合金材料在机体结构用量达到8.8%，甚至超过了空客A380的用量。因此，C919客机实现了比波音B737、空客A320等同类机型减重5%～10%的战略目标。虽然铝锂合金中的锂元素只占2%（质量分数）左右，但在载荷相同的条件下，比常规铝合金的质量可减少5%以上。常规的高性能铝合金，比如2X24、7X49、7085、7055等在国外的大飞机上得到了大量应用，这些合金也能够满足航空机体材料强度高、韧性好、抗疲劳、耐腐蚀、耐损伤的要求，但是不如铝锂合金轻。而且，尽管铝锂合金材料价格比常规铝合金材料高很多，但比起复合材料要低得多，所以C919大客机的价格要远远低于波音737等大客。

    2. 钛合金

    钛合金具有密度低、比强度高、使用温度范围宽（最低使用温度-269℃，最高使用温度600℃）、耐腐蚀、低阻尼、无磁性和可焊等诸多优点，是航空航天飞行器轻量化和提高综合性能的最佳用材，其应用水平是体现飞行器先进程度的一个重要方面。钛合金与复合材料具有很好的相容性，先进复合材料在民用飞机上用量的逐渐增加，也带动了钛合金在民用飞机上的用量不断增加。在飞机上，用钛合金代替钢和镍基合金甚至高强度钢，能够大大减轻飞机的自重，降低飞机的运行成本。例如，用Ti-6A1-4V合金制造的发动机风扇、压气机盘及叶片等，其质量比钢材的可减少30%；用Ti-10V-2Fe-3A1合金制造的零件，比30CrMnSiA钢的可减少40%左右。油耗多少关系到飞机及其发动机服役寿命期的经济性和环保性的优劣，机体结构轻量化和飞机的“低油耗”是目前航空制造领域的竞争焦点之一。为了降低飞机的质量，提升飞机的经济性，C919大型客机广泛采用钛合金材料，用量达到9.3%。

    3. 复合材料

    飞机上使用的复合材料主要是碳纤维增强树脂基复合材料，具有比强度高、比模量高、抗疲劳性优良、隐身性好、耐腐蚀等一系列优点[19]。碳纤维比铝还要轻，比钢还要硬，其密度是铁的1/4，强度是铁的10倍，化学组成非常稳定。采用复合材料，可以明显减轻飞机的结构质量，提高飞机的综合性能。空客公司A380客机的碳纤维15％，波音B787客机的复合材料用量达到了50％，机身和机翼部位都使用了复合材料，机体蒙皮结构几乎全是复合材料。最新的空客A350XWB飞机，复合材料的占结构质量的53％。据了解，与美国波音飞机和欧洲空客一样，C919采用大量的先进复合材料，使用量约占C919飞机结构质量的12%。我国复合材料技术的总体研究水平和产业化水平与发达国家相比还有较大的差距，为促进我国先进复合材料技术进步，推动我国先进复合材料技术整体研发能力的提升和产业化发展，满足C919客机的发展需要，我国将江苏航科复合材料科技有限公司的“大型民用客机关键零部件用T800级碳纤维的研发及其产业化项目”列入国家战略性新兴产业发展重大专项。

    从以上可以看出，C919大客机的研制与生产，极大地带动了我国钛合金、铝合金、复合材料等材料的发展，使我国在材料领域获得了很多重要进展，基础设施如大型设备得到了初步完善。但是毕竟我国真正大规模的由国家层面来组织针对大飞机材料的基础研究还只有10年时间，与国外一些发展早的国家相比，在材料基础研究、工程化应用研究和工业化批量生产方面还存在不小的差距[8]。因此，研究研人员需紧抓这一历史机遇，努力开发满足C919客机的新材料，加速C919客机的国产化进程。

    另外，C919客机零部件供应则采取全球招标的形式，吸引到了包括C F M国际公司、联合技术公司、霍尼韦尔公司等一批欧美顶级航空制造企业以及中航工业旗下诸多专业制造公司的加入。但是C919采用的很多零部件，国内还没发展起来，即便国内生产的零部件质量更优，但因为没有认证意识，未通过国际认证，C919也无法使用该产品。这也是我们今后需注意的问题。

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责任编辑：王元

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