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    據報道,美國波音飛機公司生產的最一代波音加長版“夢想客機”B787-10型飛機于今年3月31日在美國南卡羅來納州（South Carolina）查爾斯頓國際機場首飛成功，從而拉開了這款高科技飛機的試驗項目的序幕，這是迄今為止全球最新式的大型客機，也是波音公司制造的最大客機。它的機身比787-9型飛機長5.5m，可以搭乘330名乘客，比“夢想客機”大家族B787-9飛機多40人，比B787-8飛機多88人。
    B787-10飛機是波音公司設計的，波音公司南卡羅來納州北查爾斯頓飛機廠裝配與總成的，是全世界飛機制造廠的杰作。它的機翼、機身、方向舵的許多零部件和鍛件是日本、中國、意大利、瑞典、法國和英國的企業(yè)生產的，而發(fā)動機則是美國通用電氣公司（GE）與英國羅爾斯-羅伊斯公司（RR）的最新強勁引擎。
    波音公司的B787型飛機是世界最熱銷的民用機型，迄今的訂購總量已超1200架。不過，787-10型飛機和它的“哥哥們”最大的不一樣是，它是由碳纖維復合材料制造的，報價3.128億美元，相當于約20億元人民幣。據稱，截至3月底，787-10飛機已收到來自全世界9個客戶的總計149架的訂單。
    航空鋁材的發(fā)展歷程
    自從1903年美國人賴特兄弟發(fā)明的世界的首架飛機用了少量鋁以來，鋁材在航空器上的應用在逐年增加，直至今天鋁材仍是航空器的主要結構材料。航空器鋁材的發(fā)展大致可分為如下的幾個階段：
    靜態(tài)強度需求階段（1906年~1959年）
    這是航空工業(yè)的初創(chuàng)階段，要求合金具有盡可能高的靜態(tài)強度，以降低結構質量和延長航程。在此期間研制出Al-Cu-Mg系的2014-2017合金，稍后又研發(fā)成功2024-T3合金。20世紀30年代，2024合金在飛機制造中開始得到廣泛應用。1944年美國開始采用7075-T6超硬鋁，飛機鋁化率最高達80%，隨后又研制出有更高強度的7178-T6合金，直到20世紀60年代這些合金都是航空器材料的脊梁。
    高抗腐蝕合金階段（1960年~1969年）
    在此階段由于飛機開始應用厚大截面結構，機體零部件出現應力腐蝕開裂（2024-T4、7075-T6合金短橫向），因此要求鋁材不但有高的靜態(tài)強度，還必須有低的應力腐蝕敏感性。為此，研制成功了7075-T73合金，雖然抗應力腐蝕開裂能力滿足了要求，但是其抗拉強度Rm卻比T6材料低15%。不久美國鋁業(yè)公司技術中心研制出7075-T76合金，既有低的應力腐蝕開裂敏感性，抗拉強度Rm的下降又較小。7075-T73、7075-T76合金在此階段的飛機中獲得了應用。
    要求綜合性能階段（1970年~1979年）
    此時飛機設計進入失效安全階段，要求鋁材有高的韌性。在此背景下美國鋁業(yè)公司率先推出高純的7475合金，1969年在美國鋁業(yè)公司注冊。1971年該公司又研制成功7050-T74合金，它能滿足飛機厚大截面結構對強度和應力腐蝕開裂的要求。1976年后，飛機設計要求飛機機體結構鋁材不但應有高的強度還必須有足夠的斷裂韌性和良好的抗疲勞性能。美國鋁業(yè)公司與波音飛機公司聯合研發(fā)的7150-T6、T61合金（1978年注冊）可滿足這些要求；美國鋁業(yè)公司還研制成功高強度的2324-T39厚板合金（1978年注冊）及2224-T3511擠壓材合金（1978年注冊），它們有高的斷裂韌性和不低于2024-T3合金的抗拉強度Rm。在此期間蘇聯也研制出一些相應的高技術合金，在軍機制造中獲得全面擴廣。
    減輕質量與可靠性高階段（1980年~1991年）
    由于20世紀70年代石油危機沖擊及為提高軍機戰(zhàn)斗力及民機可靠性，對飛機設計提出了強烈減輕質量要求；另外，鈦合金及樹脂基本復事材料的掘起對鋁合金構成嚴峻挑戰(zhàn)，大大激發(fā)了對傳統(tǒng)鋁合金的改進挖潛探究與研發(fā)新的鋁合金，興起了對鋁-鋰合金、快速凝固耐熱鋁合金及鋁基復合材料的研究熱潮?，F在鋁-鋰合金已在航空航天器中獲得較大規(guī)模應用，另兩類材料距規(guī)模應用還有一些距離。在傳統(tǒng)鋁合金改型方面，美國鋁業(yè)公司研制成功T77狀態(tài)，稍后該公司又開發(fā)出有更高強度的7055-T77合金與更優(yōu)抗疲勞性能的2524-T3合金。這些高性能鋁合金的面世，極大地推動了航空鋁合金的發(fā)展并鞏固了鋁合金在航空器制造中的地位。
    較大地降低結構制造成本階段（1992年~2015年）
    飛機機體結構的制造成本約占其總成本的95%，而材料成本大致占總成本的30%，因而降低制造成本成為機體材料研制的重中之重。初期目標是在不改變飛機現行結構設計基礎上使結構成本下降25%。為此美國鋁業(yè)公司及力拓-加鋁鋁業(yè)公司（2009年剝離交通鋁材板塊組建肯聯鋁業(yè)公司）都做了大量工作：以整體機加件代替鍛件或由一些零件裝配而成的結構部件，研發(fā)機翼的高溫時效成形的高強度鋁合金的快速超塑成形，開展可焊鋁合金和鋁合金摩擦攪拌技術的研究，以優(yōu)質鑄造鋁合金生產形狀復雜的精密鑄件，研發(fā)低成本高性能的鋁-鋰、鋁-鈧合金，以及開展鋁基合材料的研究等。至2013年底，這些工作已成就斐然，如力拓-加鋁（肯聯鋁業(yè)公司）的艾華（Airware）合金及美國鋁業(yè)公司（奧科寧克鋁業(yè)公司）的新一代鋁合金就是典型代表，它們可以滿足2025年以前下線的航空器的需求，現在它們正在研發(fā)能滿足更后年代航家器制造所需的材料。
    復合航空材料大發(fā)展期降臨
    今年3月31日波音飛機公司的B787-10型客機首飛成功，標志著全復合材料飛機時代來啦。筆者在此所指的全復合材料飛行器是說在當前的技術條件下，凡是可用復合材料制造的零部件都是復合材料的。
    B787-10型飛機雖是用復合材料打造的，并不是說不用鋁材了，鋁材仍是第二大材料，即使到2030年也會如此，鋁仍是航空器的第一大材料，只不過在有些機型上復合材料占了主導地位。復合材料價格高昂，半成品生產工藝復雜與零部件加工技術難度大、產品使用中的維修門坎高、服務期滿報廢件的回收再生技術繁復，目前仍是一個尚未打通瓶頸。
    航空復合材料主要是制造結構（機翼、機身、方向舵等）零部件的碳纖維增強復合材料和碳化硅纖維增強的制造新型發(fā)動機零部件的復合材料，它們都具有質量輕和而熱性強、強度高等優(yōu)點。碳纖維增強復合材料（CFRP）用于制造飛機機體（機翼和機身），歐洲空客（Air Bus）和美國波音公司的最新款大中型飛機的機體已有超過50%的部分使用CFRP。通用電氣公司將把使用碳化硅纖維制造的陶瓷基復合材料零部件，用于最新型發(fā)動機GE9X的生產。波音公司的一代大型客機777X將配備該款發(fā)動機。截至2017年3月，GE9X接到的訂單數相當于300架飛機的用量。通過使用復合材料和調整設計，GE9X的耗油量可下降10%以上。
    目前，可生產碳纖維與碳化硅纖維的有日本、德國和美國，日本技術最先進，產量也最大，日本企業(yè)的產量占總產量的70%以上，主要生產企業(yè)有宇部興產公司、日本碳精電極公司、美國通用電氣公司等，估計全球2016年的總產量還不到20噸，2025年的預計產量或將超過650噸。