2007年美國波音公司公布了設(shè)計中的波音787新型環(huán)保飛機(jī)。不久前,日本和美國聯(lián)合研制的第一架以碳纖維復(fù)合材料制造的大型客機(jī),終于在日本成田機(jī)場起飛并正式投入客運。這輛嶄新的波音787飛機(jī),機(jī)身重量比傳統(tǒng)的鋁合金制造的同型號波音客機(jī)減輕了20%,耗費的燃油也大大減少,一年下來其碳排放量更將減少2700噸,因此被譽為“綠色客機(jī)”。
碳纖維早在19世紀(jì)60年代就被研發(fā),只是直到20世紀(jì)60年代,碳纖維還僅限于用來制作釣魚竿和高爾夫球棒等低科技含金量的產(chǎn)品,跟航空業(yè)毫不沾邊。因為碳纖維的強度雖然相當(dāng)于鐵的10倍,但合成為樹脂材料后,強度卻大打折扣,變得脆弱而容易開裂。
日本科學(xué)家經(jīng)過40年的努力,才成功地對碳纖維材料加以改進(jìn),在材料表層添加能吸收沖擊力的樹脂粒子,從而使得材料內(nèi)層沖擊力被大大化解,最終達(dá)到飛機(jī)建造材料的要求。上一代777波音客機(jī)的尾翼等部位,首次使用了10的這種防沖擊的碳纖維復(fù)合材料,性能已相當(dāng)理想。此次制造的波音787客機(jī),機(jī)身和尾翼幾乎全部用的是這種復(fù)合材料(每平方毫米的材料含有24000根碳纖維),投入的材料總重增加到了35噸。
目前碳纖維已被公認(rèn)為是替代鋁合金制造飛機(jī)的最理想材料。新一代的碳纖維復(fù)合材料最突出性能便是強度大、比重小、質(zhì)量輕,它穩(wěn)定性高,還耐高溫、耐疲勞、耐腐蝕、耐高導(dǎo),同時具有可加工性等優(yōu)異屬性。使用碳纖維合成物作飛機(jī)建造材料的好處也體現(xiàn)于:機(jī)身單個構(gòu)件面積較鋁制構(gòu)件大,使得機(jī)身可以由更少部分組成,減少機(jī)身拼接所需零部件,同時增加了飛機(jī)的耐用性,大大減少了維護(hù)費用。
碳纖維復(fù)合材料還將給未來的超輕節(jié)能型飛機(jī)的外形設(shè)計帶來一場革命。比如剛亮相的787飛機(jī)引擎就被安裝在機(jī)翼之上,而不是像傳統(tǒng)飛機(jī)那樣,將機(jī)翼裝在機(jī)翼下或機(jī)身上,這樣飛機(jī)表面比傳統(tǒng)的由鋁片鉚接而成的飛機(jī)表面,變得更為平滑、均勻,高速飛行時遇到的空氣阻力自然大大減小,時速也可隨之得以提升。
航空業(yè)內(nèi)部素有“得中型機(jī)者得天下”的說法。波音787正好是美國波音公司的“當(dāng)家”中型機(jī)。據(jù)美聯(lián)社報道,目前波音已經(jīng)從全球47家公司接到677架波音787的訂單,交貨期已經(jīng)安排至2015年。