（批复）某企业国产碳纤维复合材料及其在飞行器上应用技术高技术产业化示范工程项目可研建议报告（发改委）

企业大多具备自行或联合研发专用设备能力，既节约了采购成本，又充分满足了企业自身需要国外同类产品性能指标要求，安全满足型号批生产要求，可为本项目建设研究工作提供充分保障和支持。

目前，通过与原材料供应厂商广泛接触与洽谈，得到了明确支持，与重点厂商形成了合作意向。

节能分析对于所有固定资产投资项目，本着合理利用能源提高能源利用效率原则，依据国家合理用能标准和节能设计规范进行，遵循合理用能标准及节能设计规范建设项目能源消耗种类和数量分析项目所在地能源供应状况分析能耗指标节能措施和节能效果分析等内容。

项目法人基本情况项目法人基本情况单位法定代表人庞建法定代表人电话企业注册登记类型有限责任公司银行信用等级主营业务飞机生产与销售单位万元年年年企业总资产固定资产净值资产负债率销售收入利税出口创汇万美元万美元万美元主要股东所占比例中国航空工业集团第二集团公司华融资产管理公司东方资产管理公司信达资产管理公司项目负责人基本情况项目负责人黄领才，年毕业于南京航空航天大学，年月分配到哈飞集团工作，历任设计员设计组长结构室主任飞机设计研究所所长，现任副总工程师。

主管哈飞集团公司预研工作转包工作。

项目财务分析风险分析及社会效益分析项目财务分析按年产大飞机复合材料部件架份，无人机复合材料部件架份，系列直升机复合材料部件架份，系列飞机复合材料部件架份，直升机复合材料部件架份估算，年产值可达到亿元，年利润万元，项目投资利润率为，投资回收期年。

本项目各项财务指标较好，项目完全可行。

项目风险分析本研究项目在执行过程中，仍将不可避免地存在各种风险或不确定因素，其难点主要表现为碳纤维与基体界面强韧性协调设计问题。

碳纤维与基体界面设计与控制涉及微观尺度量化表征优化设计与微结构精细控制，难度极大而且，对于复合材料界面设计而言，直存在着界面强度与界面韧性难以兼得。

而针对国产碳纤维这方面应用基础研究尚未系统开展，因此，有关国产碳纤维表面以及国产碳纤维与基体形成界面可供参考研究资料甚少，更谈不上界面强韧性协调设计和控制研究。

而国外针对碳纤维与热固性树脂界面基础研究工作由于受国防和知识产权方面限制，公开研究资料缺乏系统性。

因此，针对国产碳纤维基体界面设计与控制应用基础研究是全新，具有很强开拓性，存在定风险。

本项目组已注意到界面强韧协调设计这难题，组成了跨学科多专业研究团队，团队成员已在界面研究方面取得定成果。

同时注重采取先进微测试技术和宏微观分析方法，理论分析与试验相结合，有望将风险降至最低。

影响因素繁多，演化行为难以掌握，演化规律精确预报问题。

国产碳纤维复合材料在应用研究中已表现出耐湿热性能低且有些性能反常现象，其原因不清楚，这个问题很重要，若不能从机制上分析清楚，会直接影响国产碳纤维复合材料可靠应用。

然而，这个问题很复杂，不仅与碳纤维表面组成结构和树脂基体直接相关，特别是与碳纤维表面上浆剂直接相关，而碳纤维表面上浆剂因厂家不同而有改变，因此很难掌握其对国产碳纤维复合材料湿热性能影响规律性，这对于考察复合材料微结构演化规律带来了极大难度，给性能演化精确预测带来定风险。

项目组已充分认识到这点，并予以高度重视，拟集中力量，抓主要矛盾，抓本质问题，采用实验与理论分析和计算机仿真相结合方法，开展系统深入研究，争取有所突破，有所创新。

国产碳纤维性能不断提高，表面微特性不断改变，影响复合材料微结构有效控制。

国产碳纤维研制与国外碳纤维发展样，是个逐步成熟过程。

随着国产碳纤维研究深入，性能提高，其表面物理化学性质上浆剂等也会不断改变，这会影响研究结果重复性，从而给复合材料微结构控制带来定难度。

针对可能存在上述问题，本项目组首先以种级国产碳纤维为突破口，开展深入基础研究，注重纤维表面微特性量化表征与分析，抓住问题核心，把机制搞清楚，以点带面，特别重点考察纤维主要特征及其影响规律和控制参量，找出普遍规律，力争最大限度减小控制误差。

社会效益分析目前，复合材料在航空航天结构上应用带来突出减重效果和综合性能显著提高，使其成为军用飞机四大结构材料之。

而大型民用飞机正在积极将复合材料应用于主承力结构。

复合材料在军用装备轻质化小型化高性能化中起着至关重要作用。

战斗机和直升机结构上复合材料用量现已成为飞机先进性标志之。

如美国世纪年代研制隐身飞机机翼结构，复合材料用量已达到以上，并采用了多棱界面碳纤维和三向编织结构等新技术。

充分体现复合材料结构气动弹性剪裁特性前掠翼技术验证机美国年月日首飞和俄罗斯金雕年月日首飞，更是复合材料用于飞机结构后创造奇迹。

而直升机上复合材料用量已达结构质量，如美国武装直升机，其复合材料用量达结构质量以上。

美国垂直起落倾转旋翼后又可高速巡航鱼鹰，几乎是个全复合材料飞机。

而大型民用飞机也正在积极将复合材料应用于主承力结构。

波音是波音公司自年来研发第款全新民用客机，拥有多项技术创新，其中最引人注目是波音机体结构都应用了碳纤维复合材料，是全球第款以碳纤维复合材料为主体材料民用喷气客机。

由此可以看出碳纤维及其复合材料复合材料在航空航天领域具有广阔应用前景。

但是，我国飞行器研制长期以来几乎都采用进口碳纤维，导致当前国内复合材料应用和研制水平与飞行器自主保障生，每个制件平均重量约为，采用这项技术后比原设计节省开支亿美元。

应用范围从次承力构件到主承力构件，这些构件包括前机身隔框油箱构架和壁板，中机身武器舱门帽型加强筋机翼中间梁尾翼梁和加强筋等。

尤其值得注意是采用这种技术制造了主承力型梁和正弦波梁。

在飞机研制过程中采用了种和自动铺放技术结合制造大型整体无紧固件结构新方法，这种方法称为，例如形进气道就是采用三维编织加强筋和纤维铺放制造，结果紧固件减少，减重，成本降低万美元。

实现固化方式多样化。

非热压罐固化工艺大量出现，使固化过程更便捷，与传统固化方式相比，节省了大量能源。

非热固化工艺研究包括微波电子束超声波射线等固化方法。

开展工作最多最有发展前景是电子束固化工艺，它是利用电子加速器产生高能电子引发树脂聚合或交联。

该工艺优点是固化温度低复合材料制造成本大幅降低，仅是热压罐工艺模具材质要求不高，可用木模泡沫塑料模树脂模等，节约了模具成本固化过程效率高，几分钟即可完成，速度比热固化快倍以上，根据制造结构不同可节约成本由于室温固化，热应力小，成形时无低分子挥发物，复合材料空隙率低，也减少了环境污染可与拉挤缠绕等自动化工艺结合，正在走向工程实用阶段，有可能成为世纪广泛采用复合材料成形方法。

复合材料生产过程数字化模拟已有很大进展，并在生产过程中广泛应用，减少了研制过程中差错率，缩短了周期，降低了成本。

随着对复合材料生产过程认识深入，理论分析水平不断提高，数字化模拟技术及其商业化软件不断推广。

建立铺层浸渍固化成形等工艺过程模型和人工智能模拟，提高自动化程度和制品合格率，减少出现废品，热塑性树脂复合材料成东帮主要生产涂料，也干些预浸料等主要用和少量，尤其是其表面涂膜和用于代替合金制造工装。

面对碳纤维市场供应严重短缺，世界上几大碳纤维生产厂家均在扩产东丽为波音在美国将生产厂扩大为两个，在法国其将苏菲卡分公司碳纤维年产量拟从扩至东帮德国公司碳纤维年生产量拟从扩至。

由于碳纤维扩产需要个过程，所以碳纤维紧缺状况短期内难以缓解。

碳纤维国内现状和技术发展趋势我国碳纤维总体水平还比较低，相当于国外七十年代中末期水平，与国外差距达年左右。

国产碳纤维主要问题是性能不太稳定且离散系数大无高性能碳纤维品种单规格不全连续长度不够未经表面处理价格偏高等。

我国大陆从年代开始研发碳纤维，年代中期碳纤维正式纳入国家科技攻关计划，先后有中科院化学所，山西煤化所北京化工大学等多家研究单位和吉林化学工业公司等多家企业参与攻关研究，但年来碳纤维关键技术未能突破。

在十五期间已计划实施，开始碳纤维新技术攻关。

在关键技术上和部分关键设备引进上取得了较大进展，技术成果已开始从试验线向中试线过渡，形成了新轮建生产线高潮。

如山东威海拓展江苏扬州汇通中石油吉化等企业已在建百吨碳纤维生产线。

山东威海拓展碳纤维已在百吨生产线提供碳纤维，碳纤维性能基本达到东丽性能水平，但数据分散性仍比碳纤维大，表明拓展碳纤维在工艺稳定性方面还需要提高。

表表拓展碳纤维主要性能年所测试试样编号拉伸强度，拉伸模量，断裂伸长率，线密度，年月日通过山东省科技厅组织技术鉴定，鉴定意见主要内容拓展公司建立吨年碳纤维用聚丙烯原丝中试线是国内目前规模最大技术最先进设备完善中试线，经过年开车试验表明能够实现连续稳定生产，批量生产碳纤维原丝性能稳定。

在相同测试条件下，中试线生产原丝所得碳纤维与国外同类产品对比，体密度含碳量和力学性能强度模量伸长率及其波动率指标相当开发出多项核心技术，如低单体平衡浓度下连续聚合蒸汽牵伸水洗二次上油两级凝固等具有自主创新性技术。

国外碳纤维复合材料应用现状和发展趋势自从碳纤维工业化生产以来，世界各国都特别重视其应用开发。

随着价格不断降低，其应用范围从满足性能要求高航空航天领域逐步向文体和民用领域推广。

目前，碳纤维市场需求在北美欧洲亚洲基本上呈鼎足之势。

按应用领域划分，世界聚丙烯腈基碳纤维主要用于宇航文体休闲用品其它工业等领域，其总体消费比例分别为和，不同地区各有侧重。

由于碳纤维复合材料具有高比强度设计性好结构尺寸稳定性好抗疲劳断裂性好和可大面积整体成型，以及特殊电磁性能和吸波隐身特点，目前已大量用于生产军用民用飞机以及战略导弹和运载火箭上，需求量稳步增长。

在国际上，架飞机可能用碳纤维左右，正常批量生产后，年耗量需要。

架波音飞机可能用碳纤维左右，以年生产量架计，则年耗量需要，加上欧洲大型军用运输机，届时可有年耗量。

如果再加上其他军机中小型民机直升机和各种无人机复合材料用量，仅航空领域碳纤维耗量即可达到以上。

巨大需求造成了碳纤维供应全面趋紧，市场供应严重短缺。

文体用品方面，目前碳纤维材料已从钓鱼竿和高尔夫球棒推广到网球拍羽毛球拍高尔夫球杆冰雪运动器材水上运动器材等方面，需求量稳步较快增长。

其中高尔夫球杆网球拍和钓鱼竿是体育用品用碳纤维复合材料三大支柱产品，约占该类产品。

般产业对碳纤维材料应用发展比较迅速，包括基础设施修复更新和加固新能源开发