“我们的征途是星斗大海。”
6月17日，神舟十二号载人飞船顺利将聂海胜、刘伯明、汤洪波3名航天员送入太空。在神舟十二号载人飞船与天和中心舱胜利完成自主快速交会对接后，三名航天员进入天和中心舱。这是中国人初次进入本人的空间站。
“神舟十二号向阳启航，直冲霄汉！我和大家一样，在电视机前见证了这一让人热血沸腾、心潮磅礴的历史时辰。”外交部发言人赵立坚在当天的例行记者会上表示，探究浩瀚宇宙是全人类的共同幻想。
我国载人航天技术的不时打破和开展，离不开航天人的砥砺奋进，同时也离不开先进新资料的“护航”。
依据中国航天科技集团公开的信息，飞船上采用了比强度高、手感温馨的碳纤维资料支配棒。在飞船发射和返回过程中，航天员的身体被牢牢约束在座椅上，身体不能前倾以完成对仪表板上各种设备的操作。支配棒就是为处理这一难题。支配棒杆体的设计为可无极伸缩式，航天员能够依据现场条件在一定范围内恣意调整支配棒的长度。
从全球范围看，航空航天不断是碳纤维及其复材的重点应用范畴。先进新资料的重要“任务”，就是满足“深空、深海”等国度严重战略需求。
那么当前，在产业化突飞猛进快20年后，我国碳纤维在航空航天范畴的应用探究获得了哪些新打破？将来开展趋向又如何？
航空航天配备“轻量化”
喜爱碳纤维复材
在全球航空航天范畴，“一代资料，一代配备”是一句至理名言。
一名航空范畴的业内人士指出，航空资料是航空工业开展的根底。航空业的开展，与机体资料、构造资料、发起机资料，以及各类组件资料的创新化应用密不可分。运用先进资料，是完成飞机高性能、轻量化、高牢靠性、短命命、低本钱的重要保证。
中国航发北京航空资料研讨院副总工程师张学军此前曾公开表示，关于飞机和发起机来说，资料请求轻质、高强度、耐高温，构造要具有低缺陷、高稳定性，这是航空资料增材制造必需要处理的问题。
碳纤维复合资料则是一种被全球公认的具有“高性能、轻量化”特性的高新技术资料。
一家国内知名碳纤维企业的研发部担任人向记者引见，从比强度方面看，普通钢铁的拉伸强度约为600MPa~800MPa，而通用级碳纤维的拉伸强度在3500MPa及以上，也就是说，碳纤维的强度是钢铁的4~6倍左右。从密度方面看，45号钢的密度为7.85克/立方厘米，而T300碳纤维的密度为1.76克/立方厘米，T700碳纤维的密度为1.8克/立方厘米,其密度不到钢的1/4。这意味着，同样重的碳纤维和钢铁，碳纤维能接受的载荷是钢铁的20多倍。铝合金的密度在2.7克/立方厘米左右，而碳纤维加强树脂基复合资料假如做得好，密度能够做到2克/立方厘米以下。同时，碳纤维还有突出的耐高温、耐腐蚀特性。比方，在没有氧气的状况下，碳纤维能禁受住3000摄氏度的高温，这是普通金属资料难以到达的。
也正是由于其典型的“轻质高强”特性，航空航天成为全球碳纤维及其复材非常关键的应用范畴。
广州赛奥碳纤维技术股份有限公司此前发布的《2020年全球碳纤维复合资料市场报告》(以下简称《报告》)显现，2020年，在全球碳纤维10.686万吨的总用量中，航空航天范畴的用量为16450吨，占比约为15%。事实上，此前多年，这一占比不断更高。《2019年全球碳纤维复合资料市场报告》显现，当年，全球碳纤维的总用量为10.37万吨，其中航空航天范畴的用量为2.35万吨，占比为23%。只是2020年受全球疫情影响，国外民用航空、公务机市场严重下滑，对碳纤维的用量也随之呈现一定下滑。
在军工范畴，歼击机便大量应用碳纤维复材。《报告》显现，2020年，全球军用飞机范畴对碳纤维的用量约为2600吨，约占全球航空航天范畴对碳纤维总用量的15.8%。
也正因碳纤维的战略性价值，国外不断在碳纤维范畴对我国实行产品、技术、配备“三封锁”。关键技术和资料不能“受制于人”，要保证我国国防军工范畴自主资料的平安供给，也成为国产碳纤维产业一步步攻克产业化技术难题的最基本动因。
2005年以后，随着国产碳纤维制备技术和产业化技术不时获得新打破，我国国防军工用碳纤维资料胜利完成了自主供应保证。
《报告》显现，2020年，我国市场的碳纤维应用总量为48851吨，其中，航空航天范畴的用量约为1700吨(包含局部进口碳纤维)。
光威复材是我国军工用碳纤维市场的领军者。该公司2020年财报显现，期内，公司对客户甲的销售为9.82亿元，占公司年度总销售额的46.42%。该公司相关担任人向记者引见：“近20年来，光威陆续承当了国度‘863方案’多个项目和国度严重科研工程项目，成为我国最早完成碳纤维中心配备国产化，最早提供国产碳纤维给我国国防军工范畴应用的企业。目前，光威是我国军工范畴碳纤维的主力供给商。"
“作为一种军民两用的战略性资料，碳纤维资料的技术具有一定的推翻性，它能使高分子资料成为构造资料。假如能将碳纤维及其复合资料作为配备的替代资料，就能在一定水平上使配备的重量减轻很多。我国各类配备需求不时晋级换代，轻量化是永久的主题。航空航天配备的减重，都是以克为单位停止的。假如火箭的发起机重量可以减轻，其射程就会显著增加；假如飞机的重量可以减轻，其耗油量、排放量就会相应地减少。这正是碳纤维及其复合资料越来越受喜爱的主要缘由。”飞行器构造力学和复合资料专家、中国工程院院士杜善义这样说。
我国民用航空业
加速拥抱自主碳纤维
先进飞机制造业普通被誉为是“制造业头顶的皇冠”。在胜利完成了我国军工范畴运用的碳纤维资料的自主保证后，近几年，在民用航空、航天范畴，国产碳纤维的应用也不时获得新打破。特别是近两年，面对复杂多变的国际形势，民用航空范畴加速运用国产自主复合资料已是大势所趋。
商用飞机是重中之重。从全球市场来看，几十年来，兴旺国度的知名航空公司和碳纤维“巨头”协作开发，使商用飞机成为碳纤维复材的优势应用范畴。比方，大型客机波音787和空客A350上都大量运用了碳纤维复合资料。
《报告》显现，2020年，全球商用飞机范畴对碳纤维的用量约为8700吨，占全球航空航天范畴对碳纤维总用量的比例约为52.9%。
在我国，随着国产大飞机制造项目不时推进，与国产碳纤维的携手不断在停止着。特别是到了2020年，这一进程开启了加速度。
“从2020年8月开端至今，全球碳纤维巨头日本东丽对我国实行碳纤维断供。这让我们愈加苏醒地认识到，在当前的形势下，民用航空范畴的资料供给也得把自主权控制在本人手里。”一家碳纤维企业的担任人向记者慨叹。
中国商飞复合资料中心典型构造部相关担任人此前曾公开表示，复合资料在大型客机上的运用，是从尾翼等次承力构造，向机身、机翼等主承力构造不时扩展。国产大飞机C919和中俄宽体机项目CR929都大量运用了复合资料。目前，复合资料在C919上主要用于后机身段，复合资料用量占比约为12%。接下来，除了机头，CR929的机身、机翼和尾翼都将方案运用复合资料，估计用量占比约为50%。
记者在采访中得知，我国多家碳纤维企业都参与到国产大飞机项目中。光威复材相关担任人公开表示：“光威的碳纤维产品针对C919应用的PCD考证，曾经停止了多年，不过目前尚未批产应用；针对CR929的应用，目前资料准备正在停止中。”
在商用大飞机之外，直升机、无人机也是碳纤维及其复材重要的应用范畴，如高原直升机、农业范畴喷药用无人机等。
《报告》显现，2020年，全球直升机对碳纤维的用量约为1500吨，约占全球航空航天范畴对碳纤维总用量的9.1%；全球无人机范畴的用量为750吨，占比约为4.6%。
在这些方面，国产碳纤维的应用近几年也不时拓展。今年5月~6月，光威复材宣布，顺利向航空工业一飞院、壹通无人机系统有限公司陆续托付了首架份TP500无人运输机后机身、尾翼，以及前机身，从而完成了完好托付首架份TP500无人运输机的机身及尾翼。
据理解，TP500无人运输机主要应用于货运无人运输市场，整机主要采用复合资料设计制造，采用先进的胶接一体化工艺装配衔接，最大水平地减轻了却构重量，并降低了消费本钱。该机主要用来满足我国内陆与海岛，以及东南亚、中东、北非等国度和地域的货运无人运输市场需求，后续还可改装，以执行遥感测绘、人影工程、通讯保证、应急救援等任务。
光威复材上述担任人引见，该无人运输机由航空工业第一飞机设计研讨院作为总体研制单位，壹通无人机系统有限公司作为总体装配单位，光威复材承当了碳纤维预浸料主材、零件、大部件装配等研制任务，以大部件的方式整体托付客户停止总装调试。
“近年来，光威复材基于本身碳纤维及复合资料全产业链优势，积极开展无人机复合资料业务，目前已具备从碳纤维、预浸料供给，到复合资料制件及整机复合资料研制才能。公司曾经积聚了丰厚的无人机制造、民用航空体系建立经历，已胜利向客户托付了AR500系列无人机直升机、TP500无人运输机、高空太阳能长航无人机等多种型号的无人机。”这位担任人说。
这位担任人进一步表示：“AR500系列、TP500系列两款无人机采用的都是光威自产的纤维和预浸料，以小丝束T700级碳纤维为主。首架份TP500无人运输机的完好托付，是公司继无人直升机托付和批产之后，研发和消费碳纤维复材的才能不时提升的又一重要表现。总体来看，民用无人运输机市场将来有着宽广的开展空间。光威也会继续努力，充沛发挥公司从碳纤维、预浸料到复材的设计、成型制造等一体化协同优势，积极配合相关设计、运营等方面，早日完成商业化目的。”
此外，广州赛奥碳纤维技术股份有限公司总经理林刚还向记者表示：“在国内，近几年农业范畴的无人机运用量也在不时增加，比方新疆棉农给棉花喷药运用无人机的越来越多。这些范畴都是十分有潜力的市场，关于国产碳纤维来说也是新时机。”
我国新一代运载火箭
将用上国产碳纤维
《报告》显现，2020年，全球航天范畴对碳纤维的用量约为300吨，占全球航空航天范畴对碳纤维总用量的比例约为3%。
在我国航天范畴，国产碳纤维及其复材的应用打破目前也不时打破。近期，由光威复材提供的国产T800H级碳纤维、上海航天八院设计研制的直径为3.35米的复合资料液氧贮箱低温力学实验顺利完成。
上海航天方面表示，这是国内大型复合资料液氧贮箱初次应用国产碳纤维，且经过工程应用量级的实验考证，标志着我国复合资料液氧贮箱曾经初步具备工程应用才能，后续估计将在我国新一代运载火箭上完成工程应用。
上海航天在其官方微信公众号发文指出，占火箭构造重量60%以上的贮箱，可谓是火箭身上的“大块头”部件。贮箱越轻，意味着火箭可搭载的有效载荷越多，火箭的运载才能就越大，因而贮箱的重量不断让构造设计师们“锱铢必较”。近些年，从传统的铝铜合金到高强的铝锂合金资料，贮箱构造资料的迭代不时助力火箭完成减重“小目的”，但关于构造设计师们来说，这还远远不够。从2016年开端，上海航天八院团队将眼光放在具有更高力学性能的碳纤维加强复合资料上，并展开了相关计划论证工作。
805所运载火箭构造系统设计师陈佳表示，复合资料的比强度通常能够进步50%以上，相比金属贮箱预期可减重30%。而且，可经过一体化设计办法，大幅简化制造流程和质量控制环节，到达降本增效的显著成果。以上海航天八院抓总研制的新一代运载火箭为例，若能在目前金属贮箱的根底上减重30%，火箭的运载才能就会提升6%，也就是说，火箭能够多搭载300公斤的载荷，这关于运力价钱以克计的运载火箭来说意义严重。
“805所在大型复合资料液氧贮箱的关键技术攻打开获得了本质性打破，这使得复合资料液氧贮箱‘十四五’期间在我国新一代运载火箭上完成工程应用的目的变得理想可行。”上海航天这样表示。
光威复材相关担任人向记者引见：“光威于2013年打破了国产T800级高性能碳纤维的中心技术，2014年完成了工程化消费。在参与有关部门立项的‘国产T800H级碳纤维’和‘高强高模碳纤维’两个‘一条龙’项目的全国评选中，光威都取得了全国第一名。目前，光威已构成高强、高强中模、高强高模系列化碳纤维产品体系，并建立了先进碳纤维复合资料研发中心。我们的目的是，为我国航天、航空、兵器工业、大飞机等国防军工和国民经济范畴严重项目，持续提供自主高性能碳纤维、复合资料和制件等产品。自从公司走上碳纤维技术研发和产业化攻关这条路，产业报国就不断是我们为之不懈斗争的目的。”
不过，值得留意的是，相比兴旺国度，我国碳纤维及其复材目前在航空航天范畴的应用占比依然偏小。《报告》显现，2020年，我国航空航天范畴的碳纤维用量占我国市场上碳纤维应用总量的比例约为3.5%，相较同期全球15%的占比仍有一定差距。
但是，差距也意味着增长潜力。从整体开展趋向看，杜善义强调：“将来，碳纤维及其复合资料将会越来越重要，需求会越来越迫切，作用会越来越显著，应用范畴也会越来越宽广。”
林刚则表示：“当前，中美贸易摩擦的加剧，日本东丽对我国停止碳纤维断供，都让我国航空航天范畴愈加认识到，民用航空市场也必需加速国产战略性资料的自主保证进程。而从另一个方面看，东丽的断供，反而给了国产碳纤维更多的时机。假如从全球碳纤维应用市场的整体开展趋向看，固然这两年受疫情重挫，但是航空航天市场将来的生命力仍然旺盛。估计将来3年，民用航空市场对碳纤维的需求量可恢复到2019年的程度。而且，当需求恢复之后，再加上全球市场单通道飞机将普遍采用碳纤维及其复材，会继续对航空市场用碳纤维产生激起作用。估计到2030年，全球航空航天市场对碳纤维的用量将增长至8万吨~10万吨。总体来看，将来10年，在商业应用上，全球碳纤维的应用主驱动力将是工业，辅驱动将是航空航天。在技术开展方面，碳纤维仍然是航空航天和工业应用‘双驱动’形式，各自驱动的产品规格都会各有特征。”
人才招聘①