100多年的世界航空發展史真實演繹了“一代材料，一代飛機”這句話。100多年來，飛機的外型、構造和材料都發生了翻天覆地的變化，可以說，航空業(ye) 的發展與(yu) 機體(ti) 材料、結構材料、發動機材料和各類組件材料的創新應用密不可分。

隨著我國材料工業(ye) 正在由大變強，也隨著我國民機產(chan) 業(ye) 發展進入快車道，航空材料的市場需求規模巨大，而航空材料國產(chan) 化也將是大勢所趨。

航空複合材料市場規模可觀

航空材料是航空工業(ye) 發展的基礎，涉及大量的全球進出口貿易，由於(yu) 全球的航空零部件廠商對材料的高需求，亞(ya) 太、歐洲和北美地區航空航天材料市場持續走高，不僅(jin) 是中國航空材料市場巨大，全球航空航天材料市場規模預計到2022年將達到258億(yi) 美元，2017年至2022年的年複合增長率為(wei) 6.9%。此外，據預測，到2023年中國航空僅(jin) 複合材料市場規模就將達到282.7億(yi) 元人民幣。

材料是實現先進飛機高性能、輕量化、高可靠、長壽命、低成本等的重要技術保障，而且飛機具有用途多、使用環境多樣、服役環境苛刻等特點，這些都對先進飛機使用的材料與(yu) 製造技術提出很高要求。

基於(yu) 飛機材料的重要性，世界航空強國對飛機材料的發展都予以高度重視。航空技術的進步與(yu) 發展，對航空材料的更新起著積極的推動作用。與(yu) 此同時，新材料的出現、製造工藝與(yu) 理化測試技術的進步，又為(wei) 航空產(chan) 品的設計與(yu) 製造提供了重要的物質與(yu) 技術基礎，從(cong) 而不斷推動航空產(chan) 業(ye) 的發展。

當前，我國產(chan) “新舟”係列已交付百架，ARJ21支線客機交付39架，大型幹線客機C919正在6機4地密集試飛中，國內(nei) 外訂單達815架，我國民機產(chan) 業(ye) 已步入發展快車道。

複合材料在航空航天領域的使用已經非常廣泛，在大型客機方麵，國際上最有代表性的、最先進的是波音B787和A350，而在國產(chan) 大飛機C919以及中俄寬體(ti) 項目CR929上，也將使用大量的複合材料。

據中國商飛複合材料中心典型結構部主任、研發工程師陳萍透露，國內(nei) 外所研發的先進金屬材料在國產(chan) 大飛機C919上都有所應用，其中複合材料在C919上主要用於(yu) 後機身段，複合材料用量約為(wei) 12%；不過未來CR929除了機頭以外，整個(ge) 機身和機翼尾翼都計劃采用複合材料，複合材料用量的目標是在50%以上。

她認為(wei) ，複材在大型客機的使用上，是從(cong) 尾翼等次承力結構向機身、機翼主承力結構不斷擴展。

“當前，國內(nei) 大型客機複合材料在國內(nei) 的運用技術成熟度和生產(chan) 效率還有待提高，全自動專(zhuan) 業(ye) 化生產(chan) 線有待實現，液體(ti) 成型技術有待進入生產(chan) 線正式展開應用。未來，高性能、高效率、低成本將會(hui) 是未來原材料領域主要發展方向。”

市場對航空材料要求越來越高

100多年來，人們(men) 對飛機的要求是越來越高：旅客要求更安全更舒適、製造商要求成本更低更耐用、航空公司要求運營更經濟……其實這些需求與(yu) 航空材料和製造工藝的創新升級密不可分。

其實要實現上述目標，對於(yu) 民機設計者來講，就是要做到以下兩(liang) 條：減重和長壽命設計。對於(yu) 材料而言，就是兩(liang) 點需求：輕質、高的耐損傷(shang) 容限性能。用通俗的話來講，就是飛機要足夠輕，又要足夠耐用。

中國商飛上海飛機設計研究院型號副主任設計師、研究員李紅萍表示，針對這兩(liang) 個(ge) 設計目標，簡練對應到材料上的需求就是飛機要減重一定要用輕質的材料；高的損傷(shang) 容限性能具體(ti) 到材料，就是要求鍛煉性能一定要好，損傷(shang) 容限性能要好。

盡管如今新型飛機上複合材料比例越來越大，金屬材料依然是主體(ti) ，C919鋁合金還占62%左右，ARJ占72%左右。但是新一代的先進鋁鋰合金也要做到輕質，機身上還有大量的高強高韌敏感性這一係列的合金應用。事實上，對於(yu) 航空材料的要求是越來越高。

她結合商飛的使用現狀以及國外供應商的研發方向，預估未來5~10年金屬材料主要研發方向有：適用於(yu) 機身壁板、梁、機身框等部位應用的鋁鋰合金厚板；適用於(yu) 機身蒙皮用的鋁鋰合金薄板；適用於(yu) 蒙皮壁板長桁用鋁鋰合金型材；高（中）強高韌耐損傷(shang) 容限性能的先進鋁合金；高耐損傷(shang) 容限性能、超高強度的不鏽鋼等。

航空材料的國產(chan) 化是大勢所趨。據寶武特種冶金有限公司的副總工程師馬天軍(jun) 介紹，寶武特冶產(chan) 品包括鈦合金、高溫合金還有超高強度鋼等與(yu) 航空材料關(guan) 聯度非常大。

中國航發北京航空材料研究院副總工程師張學軍(jun) 表示，在航空領域，對於(yu) 飛機和發動機來說，材料要求輕質、高強、耐高溫，結構要低缺陷、高穩定性，這是航空材料增材製造的特點，也是未來要應用，必須要解決(jue) 的問題。

增材製造（Additive Manufacturing，AM）俗稱3D打印，融合了計算機輔助設計、材料加工與(yu) 成型技術、以數字模型文件為(wei) 基礎，通過軟件與(yu) 數控係統將專(zhuan) 用的金屬材料、非金屬材料以及醫用生物材料，按照擠壓、燒結、熔融、光固化、噴射等方式逐層堆積，製造出實體(ti) 物品的製造技術。

相對於(yu) 傳(chuan) 統的、對原材料去除－切削、組裝的加工模式不同，是一種“自下而上”通過材料累加的製造方法，從(cong) 無到有。這使得過去受到傳(chuan) 統製造方式的約束，而無法實現的複雜結構件製造變為(wei) 可能。

為(wei) 實現增材製造可靠的應用，張學軍(jun) 提出解決(jue) 辦法，一是通過研究航空飛機和發動機在組織、缺陷、表麵和結構方麵的全流程表現和關(guan) 鍵技術，確保航空飛機和發動機所用的材料和結構可靠性；二要注意解決(jue) 基礎性問題，提高技術成熟度；三要製定全流程的行業(ye) 標準。

建立中國民機材料產(chan) 業(ye) 標準體(ti) 係

提升航空材料供給水平是先進製造業(ye) 發展和製造強國建設的重要基礎支撐。近年來，國家先後出台了一係列新材料領域的重大政策，對全麵推動國家新材料產(chan) 業(ye) 結構調整和製造業(ye) 轉型升級指明了方向，提供了無限發展空間。

目前，在航空材料領域各方的共同努力下，我國已基本形成比較完整的航空材料研製技術體(ti) 係和批量生產(chan) 能力，具備了主要航空裝備關(guan) 鍵材料的供給能力。但是國產(chan) 材料裝機比例、民用飛機材料生產(chan) 企業(ye) 在生產(chan) 質量管控和適航審定認知等方麵仍然與(yu) 國際先進水平有較大差距。

中國商飛於(yu) 2018年10月成立了複合材料中心，複材中心是中國商飛的能力中心，也是一個(ge) 技術中心，它主要負責複材典型結構以及相關(guan) 的產(chan) 品，從(cong) 預研、設計、工藝、製造、維修的全過程管理及質量、進度、成本、適航等全要素管理，負責商飛複材技術體(ti) 係建設和標準規範編製，負責複材產(chan) 品供應商專(zhuan) 業(ye) 技術的輸出和管控等。

2019年1月16日，民用飛機材料產(chan) 業(ye) 發展聯盟成立。聯盟是由中國商飛公司依托上飛院，聯合國內(nei) 民機材料研製單位、設計單位、檢驗檢測單位、大學、企業(ye) 和政府部門等具有獨立法人資格的機構共同建設。聯盟麵向民機材料產(chan) 業(ye) ，以國家重大戰略為(wei) 指引，市場為(wei) 導向，是政產(chan) 學研用有效結合的公益性非法人組織，具有開放性、服務性、中立性和行業(ye) 前瞻性等特征。聯盟建設的民機材料體(ti) 係涵蓋金屬、複合材料、功能非金屬和標準件四大類。

為(wei) 推動民機產(chan) 業(ye) 的整體(ti) 發展，中國商飛公司堅持“主製造商-供應商”發展模式，最大限度聚集和利用國內(nei) 外資源，打造民機產(chan) 業(ye) “生命共同體(ti) ”，舉(ju) 全國之力，聚全球之智，基本建成了“以中國商飛公司為(wei) 核心，聯合中航工業(ye) ，輻射全國，麵向全球”的中國民機產(chan) 業(ye) 體(ti) 係。

中國商飛公司作為(wei) C919大型客機項目的研製主體(ti) ，一直致力於(yu) 依托大型客機項目提升國內(nei) 民機新材料的研用水平，為(wei) 增強民機材料上中下遊企業(ye) 的協調銜接能力和國際競爭(zheng) 力提供自主創新平台。以型號需求為(wei) 牽引，以掌握關(guan) 鍵核心技術為(wei) 目標，推動民用飛機材料產(chan) 業(ye) 發展；以適航要求為(wei) 導向，建立符合適航審定要求的民機材料研製和合格鑒定體(ti) 係並探索建立中國民機材料產(chan) 業(ye) 標準體(ti) 係。