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空客在中國加強復合材料設計制造及人才培養

2013-11-15

空中客車公司在2012珠海航展上透露,作為首家在大型民用飛機上廣泛采用復合材料的飛機制造商,空中客車公司與中國合作伙伴一起,在中國加強復合材料設計、制造和維修專業人才的培養,以適應復合材料在飛機上所占比重不斷增加的新形勢。

  空客(北京)工程技術中心成立于2005年,其主要工作是參與目前及未來空客飛機項目的設計工作。目前,工程中心的主要任務之一是承擔空客最新機型A350XWB寬體飛機在華百分之五工作份額所涉及的設計工作。中國所承擔的工作包,如方向舵和升降舵等都采用復合材料。通過在國內及歐洲的培訓,工程中心的年輕中國工程師在復合材料設計方面的能力得到了很大的提升,完全能夠勝任所承擔的工作,并為未來發展打下了堅實的基礎。

      2009年6月成立的哈飛空客復合材料制造中心是空中客車公司與哈爾濱飛機工業集團公司等中方合作伙伴共同建設的合資企業。2009年12月,制造中心投入生產,開始制造空客單通道飛機方向舵等大部件。2011年2月,哈爾濱哈飛空客復合材料制造中心新廠房在哈爾濱市正式落成并投入使用。新廠房將主要用于空客最新研發項目A350XWB主要復合材料零部件的生產制造。制造中心引進了當今世界最先進的復合材料制造設備和技術、采用最先進的工藝流程和業界最高的管理標準。制造中心非常重視復合材料制造領域人才的培養。隨著工作的深入,將進一步加大人員培訓的力度,很多員工已經送到歐洲去進行培訓。到2015年,該中心聘用的中國員工人數將達到600名。

  由空中客車公司和中國航空器材集團公司共同建設的華歐歐航空培訓中心根據形勢需要,在華推出復合材料修理等新的培訓課程,以更好地根據市場的發展滿足客戶的需求,為運營空客飛機的中國用戶提供強有力的支援服務。新推出的培訓課程既包括在空客各機型上比重不斷增加的復合材料的修理,也包括在空客A380飛機上采用的Glare(一種玻璃纖維―鋁層壓板)材料的修理,以及其他相關理論及實際操作課程。為此,華歐航空培訓中心專門設立了飛機結構維護/修理實作教室,為培訓課程的實施提供所需場所、設備和工具。

  中國運營的飛機中,復合材料在飛機結構中所占比例越來越大。在這種情況下,中國對于復合材料零部件修理的需求將不斷增加。華歐航空培訓中心在中國推出復合材料修理培訓課程,將幫助空客中國員工、中國各航空公司機務人員和MRO(維修、修理和大修)企業員工掌握并提高復合材料修理的技能,使之不但可以從事目前已在中國投入運營的空客飛機機型的修理,同時,也為即將在中國投入運營的空客最新機型的修理做好了充分準備。復合材料修理在所需技能、所用的工具、設備與材料等各方面與金屬結構維修有著很大的不同。復合材料修理在很大程度上依靠修理人員的個人技能、使用正確的工具并遵循正確的操作流程,并對操作流程進行嚴格的質量控制。因此,培訓至關重要。

  空中客車公司是首家在大型民用飛機上廣泛采用復合材料的飛機制造商。A310是率先采用復合材料垂尾盒的民用飛機。A320是率先采用全復合材料尾翼的飛機,A340-500/600是率先采用碳纖維增強型復合材料(CFRP)大梁和后壓力隔框的機型。A380的中央翼盒主要由碳纖維增強型復合材料制造,比先進的鋁合金可以減輕1.5噸的重量。A380也采用了迄今世界上最大的復合材料后機身段。

  近三十年來,空中客車飛機的復合材料結構重量日益增加,從最初的A300飛機的不足5%,到A380飛機的25%,再到A350XWB的50%以上。這些年,通過循序漸進的方式,空中客車公司積累了豐富的經驗,與供應商一起研發了相應的技能。

  空中客車公司率先使用碳纖維增強型復合材料替代金屬材料。與傳統的飛機材料相比,碳纖維增強型復合材料有強度高、質量輕、抗腐蝕和具有超級耐久性等優勢。對于航空公司運營商,這意味著一架高性能的飛機,重量輕,有較低的維護和使用成本。未來的A350XWB飛機將成為空中客車公司發展戰略的完美體現,其目標是飛機的每一個部件都采用最適宜的材料制造。

      A350XWB代表了行業內復合材料技術的最新進展,其中復合材料、輕金屬材料和硬金屬材料的比例分別是53%、20%和21%,在空客飛機上第一次實現了復合材料的用量超過了金屬材料。而且,金屬機體材料的解決方案也較之前的應用更為創新。盡管如此,金屬材料將仍是一個挑戰者,在未來的項目中依然是復合材料的競爭對手。簡言之,空中客車公司認為,每一種材料(無論是金屬材料還是復合材料)都有其自身的優勢,空中客車飛機的機體總是各種材料的最佳搭配使用。

  空客A350XWB機型采用的增壓型多板式復合材料機體是一項重大的進展和成就,這項技術術已在A380飛機上得到驗證。

  對于運營商而言,復合材料在運營期間不會有腐蝕和疲勞損傷,但對于受到外物撞擊(比如鳥撞),除了目視檢查外,還需進行額外的詳細無損評估(如采用超聲波/共振方法),開展必要的修理。除了運營中的檢查需求,復合材料在制造過程中也有采用超聲波或X-射線等無損檢測方法確保產品沒有缺陷。為此,空中客車公司通過與研究機構的合作,開發出了先進的無損檢測方法。

  總之,空中客車公司通過循序漸進的方法擴大了復合材料在大型民用飛機上的使用,同時還兼顧金屬結構件的優點。復合材料并不適用于飛機所有的零部件的制造,其優勢取決于部件所承受的載荷、應力類型以及部件的位置。因此,空中客車公司繼續開發先進的超輕型合金,并確信無論是金屬材料還是復合材料,都有各自的優勢。


  碳纖維增強型復合材料(CFRP)在不同空客飛機上的應用百分比:

  復合材料在飛機結構重量中所占的比例,從1985年占A310-300機型的5%,到A380的25%,再到A400M的35%,直到將于2013年投入運營的A350XWB的53%,是一個循序漸進的過程。


  復合材料在空客各機型上的應用情況如下:

A310-300 5% 垂尾、方向舵、升降舵+擾流板+副翼+短艙+NLG艙門+整流罩(如雷達罩、機翼/機體整流罩)+機翼T/E檢查口蓋+ 水平尾翼、垂直尾翼、L/E和T/E口蓋+吊架整流罩


A320 10 % 以上各項+水平尾翼面板+襟翼+MLG艙門+機覆整流罩(替代機翼/機體整流罩)


A330/A340 10 % 以上各項+水平安定面油箱


A340-500/60011.5 % 以上各項+后壓力隔框(增壓)+龍骨梁


A380 25 % 以上各項+后機身+尾錐+橫梁+中央翼盒+機肋+襟翼軌+首次在民用飛機上機體殼采用GLARE


A400M 35 % 以上各項+貨艙門+外翼盒(蒙皮+桁條)


A350 XWB 53% 以上各項+外翼底部+機體蒙皮+隔框

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