“以前國際上大型客機采用的材料都是以先進鋁合金為主，復合材料為輔，但到了波音787時代，復合材料的使用出現(xiàn)了質(zhì)的飛躍，不僅數(shù)量激增，而且開始用于飛機的主承力構件。在國際大趨勢的影響下，我國飛機制造領域復合材料的應用也在逐漸增多。世界上主要的復合材料加工設備，中航技國際工貿(mào)公司基本上都進行過采購，如鋪帶機、預浸機、3D縫紉機等，但這些產(chǎn)品目前國內(nèi)都沒有生產(chǎn)�！�
日前，中航技國際工貿(mào)有限公司經(jīng)理晏舟在分析國內(nèi)飛機制造領域復合材料加工設備現(xiàn)狀時指出，我國在飛機制造領域一個令人心痛的現(xiàn)實是復合材料加工能力遠遠落后國際發(fā)達國家。知恥而后勇，在復合材料應用的諸多領域內(nèi)，我國的工藝設備、加工能力如何？有哪些亮點，和國際上還有哪些差距？記者進行了采訪。
風電產(chǎn)業(yè)：乘風而起追趕世界一流
7月上旬，北京熱浪襲人。而北京國展展覽中心里舉行的的第六屆國際風能展暨亞洲風能設備展同樣熱潮涌動，風電產(chǎn)業(yè)中的復合材料葉片、風電軸承、渦輪電機等成了展會中最有人氣的洽談項目。
“葉片是風機設備的核心部件之一，從零部件價值量的角度來看，葉片的價值量最大，造價約占整個設備的25％；同時，風機葉片產(chǎn)業(yè)是風電機組部件中確定性較高、市場容量較大、盈利模式清晰的復合材料行業(yè)�！眳⒄沟恼憬�(lián)洋復合材料有限公司總經(jīng)理蔡正杰指出。
“當前我國各風電FRP（玻璃鋼）企業(yè)開發(fā)的兆瓦級風機葉片、地面天線罩就是材料和結構最完美的設計和制造。作為結構材料最主要的是玻璃纖維，當然，設計及工藝選擇也非常重要。大型風機葉片，不僅是在追求材料的輕質(zhì)高強，而是將玻纖材料編織成工程織物來滿足葉片的力學性能，真正體現(xiàn)FRP材料的自身價值。”中國不飽和聚酯樹脂行業(yè)協(xié)會副秘書長趙鴻漢秘書長說。
趙鴻漢指出，復合材料風機葉片是風力發(fā)電系統(tǒng)的關鍵動力部件，直接影響著整個系統(tǒng)的性能，因此葉片的設計和制造質(zhì)量水平十分重要，被視為風力發(fā)電機系統(tǒng)的關鍵技術和技術水平代表。
據(jù)了解，傳統(tǒng)復合材料風力發(fā)電機葉片多采用手糊工藝制造。手糊工藝的主要特點在于手工操作、開模成型（成型工藝中樹脂和增強纖維需完全暴露于操作環(huán)境中）、生產(chǎn)效率低，樹脂固化程度（樹脂的化學反應程度）往往偏低，適合產(chǎn)品批量較小、質(zhì)量均勻性要求較低的復合材料制品的生產(chǎn)。
手糊工藝制造的風力發(fā)電機葉片在使用過程中，往往由于工藝過程中的含膠量不均勻、纖維/樹脂浸潤不良及固化不完全等，引發(fā)裂紋、斷裂和葉片變形等問題。
“因此，目前越來越多的企業(yè)開始放棄手糊工藝，開始使用真空灌注工藝，此工藝適宜大型風機葉片批量生產(chǎn)�！敝袊鴱秃喜牧瞎I(yè)協(xié)會一位負責人表示。
與手糊工藝相比，真空灌注工藝不但節(jié)約了黏接工藝的各種工裝設備，而且節(jié)約了工作時間，提高了生產(chǎn)效率，降低了生產(chǎn)成本。同時由于采用了低黏度樹脂浸潤纖維以及采用加溫固化工藝，大大提高了復合材料質(zhì)量和生產(chǎn)效率。目前，國內(nèi)許多大型葉片制造商均已采用真空灌注工藝。
除了在加工工藝上努力向國際看齊，國內(nèi)風機葉片企業(yè)還需要在技術創(chuàng)新、檢測設備等方面不斷提高。趙鴻漢認為，就國內(nèi)而言，中航惠騰風電設備有限公司為國內(nèi)葉片最大制造企業(yè)，是國內(nèi)唯一的自主技術、自行研發(fā)聚脂基FRP葉片的企業(yè)。惠騰葉片技術主要特點包括結構阻尼專利（降低振動）、葉尖專有技術（提供氣動性能降低噪音）、鏡面模具技術、快速常溫固化技術、高精度平衡技術、高精度葉根定位技術等。以1.5兆瓦、6噸重的葉片為例，每支重量誤差在1公斤以下，重心偏差不超過10毫米。因此，其啟動風速只需2.6米/秒，發(fā)電風速為3米秒。該公司目前達到1.5兆瓦葉片1000套的產(chǎn)能，并于２０08年開發(fā)了2兆瓦葉片。
管道容器：異軍突起打進國際市場
風電產(chǎn)業(yè)是玻璃鋼復合材料的新興產(chǎn)業(yè)，在其他行業(yè)，玻璃鋼應用更廣泛，取得的突破也更多：
在全球油田領域，大口徑高壓玻璃鋼管道市場一直由歐美壟斷。大慶高新區(qū)漢維長垣高壓玻璃鋼管有限公司經(jīng)過近2年的攻關，日前正式生產(chǎn)運行600毫米大口徑高壓玻璃鋼管道，這在全國還是獨一份，在全球也是第2家。
漢維長垣公司是以小口徑高壓玻璃鋼管道起家的，最大的生產(chǎn)口徑為250毫米。然而2007年初，在一次高壓玻璃鋼管國際展銷會上，漢維長垣公司把準備好的產(chǎn)品資料推介給中東一些石油企業(yè)時，被無情拒絕。原來中東地區(qū)都是富油國家，管道輸送的口徑要求比較大，漢維長垣公司生產(chǎn)的200毫米以下的管道不適應市場需要，在中東地區(qū)市場銷售遇到困難。
2007年6月，漢維長垣公司投資近2000萬元，建立起國內(nèi)最先進的高壓玻璃鋼管實驗平臺，研發(fā)人員經(jīng)過數(shù)百次實驗，終于破解了技術難題。
據(jù)介紹，漢維長垣大口徑高壓玻璃鋼管道打入中東市場，在我國玻璃鋼管道出口和應用領域上是一個突破，不僅打破了美國企業(yè)對技術的壟斷，還打破了他們對中東市場的壟斷。目前漢維長垣已經(jīng)與科威特石油企業(yè)簽訂了1000萬美元合同，600毫米高壓玻璃鋼管道將于8月份運往科威特。
復合材料工藝中的纏繞工藝對于軟件設計、設備自動化要求很高，目前，我國“防海水浸蝕超大型玻璃鋼管纏繞研究及移動式纏繞設備研制”項目已經(jīng)正式通過國家驗收。該項目是中意復合材料有限公司和北京理工大學聯(lián)合申請研發(fā)的項目，他們自主研制成功的ＤＮ3200ＭＭ超大型移動式玻璃鋼管纏繞設備，使樹脂和石英砂混合均勻，顯著減少了纏繞時產(chǎn)生的氣泡，滿足了大型玻璃鋼管現(xiàn)場制作的需求。該方法可以推廣到更大口徑的玻璃鋼管的制造。制備的ＤＮ3200ＭＭ防海水浸蝕夾砂玻璃鋼管經(jīng)中國建筑材料科學研究院測定，拉伸彈性模量、彎曲強度、懸臂梁缺口沖擊韌性、耐磨度比、剛度等各項指標都達了國際先進水平。太原市輝業(yè)達玻璃鋼有限公司 地址：山西省太原市尖草坪區(qū)柏板鄉(xiāng)上薛村東
飛機制造：尖端領域仍有不小差距
記者了解到，隨著國內(nèi)風電業(yè)和FRP造船業(yè)的興起，帶動了玻璃鋼成型工藝的改革和提升，在制造工藝上，國內(nèi)領先企業(yè)和國際巨頭的差距也在不斷縮小，但在尖端制造領域，仍有不小的差距。
尤其在代表一個國家民用制造業(yè)水平的航空工業(yè)中，同發(fā)達國家相比，我國的復合材料工業(yè)顯得任重道遠。
中航技國際工貿(mào)有限公司晏舟經(jīng)理認為，目前航空材料已經(jīng)進入到以復合材料為主，鋁、鈦、鋼結構共存的局面。復合材料這一從上世紀70年代開始在航天飛行器上使用的新型材料，已經(jīng)占據(jù)了下一代飛機材料的半壁江山。
晏舟介紹說：“我國航空制造企業(yè)的硬件水平已經(jīng)接近或達到國外水平，但從應用水平來說還是有很大差距，例如零件加工的穩(wěn)定性和效率、裝配的工藝水平以及成本控制等都與國外存在一定差距�！�
以飛機制造領域必不可缺的機床為例，晏舟指出：“國內(nèi)機床行業(yè)在最近幾年有了巨大的進步，從產(chǎn)量到質(zhì)量都有了很大的提高，也加強了與航空制造企業(yè)的合作，生產(chǎn)了一些航空企業(yè)急需的設備，但就制造工藝水平來說還是無法與國外相比。例如在碳纖維復材零件和蜂窩零件的加工中，會產(chǎn)生大量粉塵，需要使用配置與主軸隨動吸塵裝置的龍門銑；還有針對發(fā)動機整體葉輪的加工，國外設備企業(yè)已經(jīng)有了成熟的解決方案。以上這些設備和解決方案目前在國內(nèi)還是空白�！�
晏舟建議國內(nèi)的機床生產(chǎn)企業(yè)應該在滿足航空工業(yè)傳統(tǒng)裝備需求的同時，加大力度研發(fā)針對行業(yè)特點的專用設備。隨著飛機工業(yè)中樹脂基復合材料應用增多，目前還急需復合材料加工專用設備來滿足中國航空工業(yè)對新一代飛機、裝備的需求。
“國外在民用飛機領域大規(guī)模地采用復合材料，對于我國的大飛機項目有極好的借鑒價值和學習機會。中國飛機制造領域也應該跟上復合材料大發(fā)展的潮流，利用好最新科研成果，實現(xiàn)我國飛機工業(yè)的跨越式發(fā)展。”業(yè)內(nèi)一位專家指出。
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