第一節(jié) 上游 行業(yè) 發(fā)展?fàn)顩r 分析

1、環(huán)氧樹脂

模體系指飛機(jī)模具的基體。模體一般在模具成型前組合加工完畢，它的好壞直接影響飛機(jī)模具的質(zhì)量。因此，需合理選擇使用原材料及結(jié)構(gòu)。

當(dāng)前，主要有木質(zhì)、環(huán)氧膠砂、金屬三種模體形式，木質(zhì)與環(huán)氧膠砂模體為實心與空心兩種結(jié)構(gòu)，而金屬模體為空心鑄造而成與構(gòu)架式焊接而成兩種結(jié)構(gòu)。

使用哪種材料及采用何種結(jié)構(gòu)形式要根據(jù)設(shè)計使用要求及工藝規(guī)程來確定。對于工作表面強(qiáng)度要求很高的模具，亦可通過改進(jìn)配方與結(jié)構(gòu)及模具加溫固化等措施來完善。

在飛機(jī)制造業(yè)中，常以環(huán)氧樹脂為原料,輔以固化劑、增塑劑、填料，必要時加入改性劑、稀釋劑、增韌劑等材料，采用填敷、澆注、壓塑、層貼、模塑等方法加工飛機(jī)制造過程中所需的各種模具。

環(huán)氧樹脂（Epoxy Resin）是泛指含有兩個或兩個以上環(huán)氧基，以脂肪族、脂環(huán)族或芳香族等有機(jī)化合物為骨架并能通過環(huán)氧基團(tuán)反應(yīng)形成有用的熱固性產(chǎn)物的高分子低聚體(01igolner)。當(dāng)聚合度n為零時，稱之為環(huán)氧化合物，簡稱環(huán)氧化物(Epoxide)。這些低相對分子質(zhì)量樹脂雖不完全滿足嚴(yán)格的定義但因具有環(huán)氧樹脂的基本屬性在稱呼時也不加區(qū)別地統(tǒng)稱為環(huán)氧樹脂。

在工業(yè)技術(shù)領(lǐng)域中，有些例外與上述定義不符，例如制造飛行器涂料所用芳香基多元醇，盡管每個分子中環(huán)氧基含量低于2，甚至是零，傳統(tǒng)上也稱之為環(huán)氧樹脂，它與高分子質(zhì)量酚氧化合物非常相似，其合成的原料與主要的工業(yè)環(huán)氧樹脂相同，因而也稱為環(huán)氧樹脂。

以環(huán)氧樹脂為材料制作的模具與木質(zhì)模具比較，收縮率小，外形尺寸比較準(zhǔn)確，表面光滑、協(xié)調(diào)性好、強(qiáng)度高與金屬模具比較，其工藝方法和結(jié)構(gòu)可大大簡化，生產(chǎn)周期可縮短三分之一到三分之二。并可節(jié)約一批設(shè)備投資及一些金屬材料，而且使用非常方便。因此，在飛機(jī)制造業(yè)中得到大規(guī)模的推廣和應(yīng)用。

中國研制環(huán)氧樹脂始于1956年，在沈陽、上海兩地首先獲得了成功。1958年上海、無錫開始了工業(yè)化生產(chǎn)。20世紀(jì)60年代中期開始 研究 一些新型的脂環(huán)族環(huán)氧：酚醛環(huán)氧樹脂、聚丁二烯環(huán)氧樹脂、縮水甘油酯環(huán)氧樹脂、縮水甘油胺環(huán)氧樹脂等，到70年代末期中國已形成了從單體、樹脂、輔助材料，從科研、生產(chǎn)到應(yīng)用的完整的工業(yè)體系。

上世紀(jì)80年代情況有所好轉(zhuǎn)，年增長率達(dá)到了7%左右，但從總量上看每年計劃安排的環(huán)氧樹脂用量始終在萬噸以下。90年代初，我國經(jīng)濟(jì)發(fā)展逐漸與國際市場、國際經(jīng)濟(jì)接軌，環(huán)氧樹脂 行業(yè) 出現(xiàn)了眾多外資企業(yè)、中外合資企業(yè)，加上大量鄉(xiāng)鎮(zhèn)企業(yè)、私營企業(yè)的進(jìn)入，我國環(huán)氧樹脂生產(chǎn)企業(yè)如雨后春筍，一下子由原來的幾十家擴(kuò)大到近200家，出現(xiàn)了多種經(jīng)濟(jì)成份相互競爭、共同發(fā)展的局面。但當(dāng)時的單套裝置規(guī)模均在5000噸/年以下，與國外相比差距甚遠(yuǎn)，工藝技術(shù)上同樣具有很大距離。

經(jīng)過上世紀(jì)90年代的大力發(fā)展，我國環(huán)氧樹脂 行業(yè) 進(jìn)入了又一個發(fā)展期。1998年環(huán)氧樹脂消費量首次突破10萬噸，達(dá)到12萬噸。技術(shù)引進(jìn)在此過程中發(fā)揮了重要作用，無錫樹脂廠和岳陽環(huán)氧樹脂廠分別從西德、日本全套引進(jìn)先進(jìn)的環(huán)氧樹脂裝置，使我國環(huán)氧樹脂生產(chǎn)從技術(shù)水平到生產(chǎn)規(guī)模都有了一個很大的提高，他們生產(chǎn)的環(huán)氧樹脂已經(jīng)能夠與進(jìn)口貨抗衡。在這一發(fā)展期間，我國環(huán)氧樹脂 行業(yè) 出現(xiàn)了聚集發(fā)展的格局，龍頭企業(yè)無錫樹脂廠充分發(fā)揮了對整個 行業(yè) 的牽幅射作用，其周圍出現(xiàn)了100多家環(huán)氧樹脂及其配套產(chǎn)品生產(chǎn)企業(yè)，形成了我國環(huán)氧樹脂的核心產(chǎn)業(yè)帶；安徽黃山地區(qū)異軍突起，他們獨辟蹊徑發(fā)展粉末涂料專用的固體樹脂，憑借專業(yè)化的優(yōu)勢，構(gòu)成了環(huán)氧樹脂和環(huán)氧樹脂粉末涂料聯(lián)合生產(chǎn)基地；華南地區(qū)成為我國環(huán)氧樹脂應(yīng)用的一個高地，該地區(qū)憑借毗鄰港的地域優(yōu)勢在大力發(fā)展電子工業(yè)的同時，帶動了環(huán)氧樹脂在電子領(lǐng)域的應(yīng)用，是電子領(lǐng)域成為我國環(huán)氧樹脂主要消費方向之一的重要推動力量。

環(huán)氧樹脂具有優(yōu)良的物理機(jī)械性能、電絕緣性能、耐藥品性能和粘結(jié)性能，可以作為涂料、澆鑄料、模壓料、膠粘劑、層壓材料以直接或間接使用的形式滲透到從日常生活用品到高新技術(shù)領(lǐng)域的國民經(jīng)濟(jì)的各個方面。例如：飛機(jī)、航天器中的復(fù)合材料、大規(guī)模集成電路的封裝材料、發(fā)電機(jī)的絕緣材料、鋼鐵和木材的涂料、機(jī)械土木建筑用的膠粘劑、乃至食品罐頭內(nèi)壁涂層和金屬抗蝕電泳涂裝等都大量使用環(huán)氧樹脂。它已成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中不可缺少的材料。它的產(chǎn)量和應(yīng)用水平也可以從一個側(cè)面反映一個國家的工業(yè)技術(shù)的發(fā)達(dá)程度。

2、聚酰亞胺

聚酰亞胺（Polyimides簡稱PI）是一大類主鏈上含有酞酰亞胺或丁二酰亞胺環(huán)的耐高溫聚合物，通常由二酐和二胺合成。是目前已經(jīng)工業(yè)化的聚合物中使用溫度最高的材料，其分解溫度達(dá)到550~600℃，長期使用溫度可達(dá)200~380℃，短期在400℃以上。此外還具有優(yōu)良的尺寸和氧化穩(wěn)定性、耐輻照性能，絕緣性能、耐化學(xué)腐蝕、耐磨損、強(qiáng)度高等特點。它的綜合性能也是其他特種工程塑料無法比擬的，被世人譽(yù)為“解決問題的能手”，廣泛應(yīng)用于航空、航天、機(jī)械、電氣、原子能、微電子、薄膜、液晶顯示等高技術(shù)領(lǐng)域。并已成為全球火箭、宇航等尖端科技領(lǐng)域不可缺少的材料之一。

聚酰亞胺作為一種特種工程材料，已廣泛應(yīng)用在航空、航天、微電子、納米、液晶、分離膜、激光等領(lǐng)域。近來，各國都在將聚酰亞胺的 研究 、開發(fā)及利用列入21世紀(jì)最有希望的工程塑料之一。

聚酰亞胺作為先進(jìn)復(fù)合材料：用于航天、航空器及火箭部件。是最耐高溫的結(jié)構(gòu)材料之一。例如美國的超音速客機(jī)計劃所設(shè)計的速度為2.4M，飛行時表面溫度為177℃，要求使用壽命為60000h，據(jù)報道已確定50％的結(jié)構(gòu)材料為以熱塑型聚酰亞胺為基體樹脂的碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料，每架飛機(jī)的用量約為30t。

日前聚酰亞胺已有20多個大品種，2001年全球消費量約2.5萬t，2005年全球聚酰亞胺消費量約4.5萬噸，并以年均9％的增長速度遞增，生產(chǎn)廠家主要集中在美國、日本、西歐等發(fā)達(dá)國家和地區(qū)。隨著航空航天、汽車，尤其是電子電氣工業(yè)的快速發(fā)展，對電子元件小型化、輕量化、高功能化和高可靠性的要求，未來幾年全球?qū)埘啺返男枨髮⒁阅昃?0％的速度增加，展示了良好的發(fā)展前景。

我國聚酰亞胺的 研究 工作早在20世紀(jì)60年代就已開始。

近年來，國外各大公司均在不斷擴(kuò)大聚酰亞胺的生產(chǎn)規(guī)模，開發(fā)新品種和新牌號，尋求進(jìn)一步降低成本的方法，并通過開發(fā)熱塑性聚酰亞胺和采用共混改性的方法，進(jìn)一步改進(jìn)聚酰亞胺的加工性能。比如，聚酰亞胺與雙馬來酰亞胺、雙馬來酰亞胺與環(huán)氧樹脂等進(jìn)行共混改性，可提高材料的加工性及其他性能。

3、鎂合金、鈦合金等金屬復(fù)合材料

以鎂為基加入其他元素組成的合金。其特點是：密度小（1.8g/cm3左右），比強(qiáng)度高，彈性模量大，消震性好，承受沖擊載荷能力比鋁合金大，耐有機(jī)物和堿的腐蝕性能好。主要合金元素有鋁、鋅、錳、鈰、釷以及少量鋯或鎘等。目前使用最廣的是鎂鋁合金，其次是鎂錳合金和鎂鋅鋯合金。主要用于航空、航天、運輸、化工、火箭等工業(yè)部門。在實用金屬中是最輕的金屬,鎂的比重大約是鋁的2/3，是鐵的1/4。它是實用金屬中的最輕的金屬,高強(qiáng)度、高剛性。

其加工過程及腐蝕和力學(xué)性能有許多特點：質(zhì)量輕、剛性好、具有一定的耐蝕性和尺寸穩(wěn)定性、抗沖擊、耐磨、衰減性能好及易于回收；另外還有高的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能、無磁性、屏蔽性好和無毒的特點。

應(yīng)用范圍:鎂合金廣泛用于攜帶式的器械和汽車 行業(yè) 中，達(dá)到輕量化的目的。

鎂合金的比重雖然比塑料重，但是，單位重量的強(qiáng)度和彈性率比塑料高，所以，在同樣的強(qiáng)度零部件的情況下，鎂合金的零部件能做得比塑料的薄而且輕。另外，由于鎂合金的比強(qiáng)度也比鋁合金和鐵高，因此，在不減少零部件的強(qiáng)度下，可減輕鋁或鐵的零部件的重量。

鎂合金相對比強(qiáng)度（強(qiáng)度與質(zhì)量之比）最高。比剛度（剛度與質(zhì)量之比）接近鋁合金和鋼，遠(yuǎn)高于工程塑料。

鎂合金是航空器、航天器和火箭導(dǎo)彈制造工業(yè)中使用的最輕金屬結(jié)構(gòu)材料。鎂的重量比鋁輕，比重為1.8，強(qiáng)度也較低，只有200～300兆帕(20～30公斤/毫米2)，主要用于制造低承力的零件。鎂合金在潮濕空氣中容易氧化和腐蝕，因此零件使用前，表面需要經(jīng)過化學(xué)處理或涂漆。德國首先生產(chǎn)并在飛機(jī)上使用含鋁的鎂合金。鎂合金具有較高的抗振能力，在受沖擊載荷時能吸收較大的能量，還有良好的吸熱性能，因而是制造飛機(jī)輪轂的理想材料。鎂合金在汽油、煤油和潤滑油中很穩(wěn)定，適于制造發(fā)動機(jī)齒輪機(jī)匣、油泵和油管，又因在旋轉(zhuǎn)和往復(fù)運動中產(chǎn)生的慣性力較小而被用來制造搖臂、襟翼、艙門和舵面等活動零件。民用機(jī)和軍用飛機(jī)、尤其是轟炸機(jī)廣泛使用鎂合金制品。例如，B-52轟炸機(jī)的機(jī)身部分就使用了鎂合金板材635公斤，擠壓件90公斤，鑄件超過200公斤。鎂合金也用于導(dǎo)彈和衛(wèi)星上的一些部件，如中國“紅旗”地空導(dǎo)彈的儀表艙、尾艙和發(fā)動機(jī)支架等都使用了鎂合金。中國稀土資源豐富，已于70年代研制出加釔鎂合金，提高了室溫強(qiáng)度，能在300°C下長期使用，已在航空航天工業(yè)中推廣應(yīng)用。

鈦合金是以鈦為基加入其他元素組成的合金。鈦有兩種同質(zhì)異晶體：882℃以下為密排六方結(jié)構(gòu)α鈦，882℃以上為體心立方的β鈦。

鈦合金有三種基體組織，鈦合金也就分為以下三類：α合金,(α+β)合金和β合金。中國分別以TA、TC、TB表示。

鈦合金材質(zhì)的可以說是鋁鎂合金的加強(qiáng)版，鈦合金與鎂合金除了摻入金屬本身的不同外，最大的分別之處，就是還滲入碳纖維材料，無論散熱，強(qiáng)度還是表面質(zhì)感都優(yōu)于鋁鎂合金材質(zhì)，而且加工性能更好，外形比鋁鎂合金更加的復(fù)雜多變。其關(guān)鍵性的突破是強(qiáng)韌性更強(qiáng)、而且變得更薄。就強(qiáng)韌性看，鈦合金是鎂合金的三至四倍。強(qiáng)韌性越高，能承受的壓力越大。

鈦合金的密度一般在4.5g/cm3左右，僅為鋼的60％，純鈦的強(qiáng)度接近普通鋼的強(qiáng)度，一些高強(qiáng)度鈦合金超過了許多合金結(jié)構(gòu)鋼的強(qiáng)度。因此鈦合金的比強(qiáng)度(強(qiáng)度/密度)遠(yuǎn)大于其他金屬結(jié)構(gòu)材料。

鈦合金主要用于制作飛機(jī)發(fā)動機(jī)壓氣機(jī)部件，其次為火箭、導(dǎo)彈和高速飛機(jī)的結(jié)構(gòu)件。60年代中期，鈦及其合金已在一般工業(yè)中應(yīng)用，用于制作電解工業(yè)的電極，發(fā)電站的冷凝器，石油精煉和海水淡化的加熱器以及環(huán)境污染控制裝置等。鈦及其合金已成為一種耐蝕結(jié)構(gòu)材料。此外還用于生產(chǎn)貯氫材料和形狀記憶合金等。

中國于1956年開始鈦和鈦合金 研究 ；60年代中期開始鈦材的工業(yè)化生產(chǎn)并研制成TB2合金。

鈦合金是航空航天工業(yè)中使用的一種新的重要結(jié)構(gòu)材料，比重、強(qiáng)度和使用溫度介于鋁和鋼之間，但比強(qiáng)度高并具有優(yōu)異的抗海水腐蝕性能和超低溫性能。1950年美國首次在F-84戰(zhàn)斗轟炸機(jī)上用作后機(jī)身隔熱板、導(dǎo)風(fēng)罩、機(jī)尾罩等非承力構(gòu)件。60年代開始鈦合金的使用部位從后機(jī)身移向中機(jī)身、部分地代替結(jié)構(gòu)鋼制造隔框、梁、襟翼滑軌等重要承力構(gòu)件。鈦合金在軍用飛機(jī)中的用量迅速增加，達(dá)到飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量的20％～25％。70年代起，民用機(jī)開始大量使用鈦合金，如波音747客機(jī)用鈦量達(dá)3640公斤以上。馬赫數(shù)小于 2.5的飛機(jī)用鈦主要是為了代替鋼，以減輕結(jié)構(gòu)重量。又如，美國SR-71 高空高速偵察機(jī)(飛行馬赫數(shù)為3，飛行高度26212米)，鈦占飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量的93％，號稱“全鈦”飛機(jī)。當(dāng)航空發(fā)動機(jī)的推重比從4～6提高到8～10，壓氣機(jī)出口溫度相應(yīng)地從200～300°C增加到500～600°C時，原來用鋁制造的低壓壓氣機(jī)盤和葉片就必須改用鈦合金，或用鈦合金代替不銹鋼制造高壓壓氣機(jī)盤和葉片，以減輕結(jié)構(gòu)重量。70年代，鈦合金在航空發(fā)動機(jī)中的用量一般占結(jié)構(gòu)總重量的20％～30％，主要用于制造壓氣機(jī)部件，如鍛造鈦風(fēng)扇、壓氣機(jī)盤和葉片、鑄鈦壓氣機(jī)機(jī)匣、中介機(jī)匣、軸承殼體等。航天器主要利用鈦合金的高比強(qiáng)度，耐腐蝕和耐低溫性能來制造各種壓力容器、燃料貯箱、緊固件、儀器綁帶、構(gòu)架和火箭殼體。人造地球衛(wèi)星、登月艙、載人飛船和航天飛機(jī) 也都使用鈦合金板材焊接件。

第二節(jié) 下游產(chǎn)業(yè)發(fā)展情況 分析

航空制造業(yè)是中國的戰(zhàn)略性產(chǎn)業(yè)，是國家先進(jìn)制造業(yè)的重要組成部分，是國家科技創(chuàng)新體系的一支重要力量。中國經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展為航空制造業(yè)提供了廣闊的發(fā)展空間，未來5年是中國航空制造業(yè)發(fā)展的重要機(jī)遇期。目前，我國航空制造業(yè)主要由中國航空工業(yè)第一集團(tuán)公司和中國航空工業(yè)第二集團(tuán)公司組成，已經(jīng)形成了較為完整的高科技航空工業(yè)體系。中國航空工業(yè)第一集團(tuán)公司總經(jīng)理林左鳴在ARJ21飛機(jī)總裝下線儀式上表示，沒有民機(jī)的航空工業(yè)，不是完整的航空工業(yè)。

我國最早的民用飛機(jī)研制開始于上世紀(jì)60年代，運七飛機(jī)是中國在仿制基礎(chǔ)上研制的第一種支線飛機(jī)。經(jīng)過18年的艱難歷程，1986年運七飛機(jī)正式投入中國民航國內(nèi)航線運營，先后交付使用了200架左右。1980年中國自行研制的大型客機(jī)運十在上海首飛成功。但由于市場、經(jīng)費等種種原因這種飛機(jī)沒有定型生產(chǎn)。1985年，中國與美國麥道公司合作組裝MD82噴氣客機(jī)，到1994年10月，共交付35架飛機(jī)。1995年中美進(jìn)一步合作生產(chǎn)20架國產(chǎn)化率更高的MD90-30客機(jī)，可最后由于麥道公司被波音公司兼并，MD90生產(chǎn)線停產(chǎn)。在國內(nèi)只生產(chǎn)了兩架MD90-30飛機(jī)，就又停了下來。1995年中國又準(zhǔn)備與空客公司共同研制AE100飛機(jī)，可最后這個合作項目也沒有成功。

2002年，新型渦扇支線飛機(jī)項目正式立項，同年組建了中國一航商用飛機(jī)有限公司。從一開始ARJ21支線客機(jī)就確定了高標(biāo)準(zhǔn)的研制方向。由中國一航第一飛機(jī)設(shè)計 研究 院設(shè)計，此舉是擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的重要一步。

在擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的前提下，ARJ21支線客機(jī)的研制，進(jìn)行了廣泛的國際合作。選定了美國通用公司、霍尼韋爾公司等19家世界頂級的系統(tǒng)供應(yīng)商，采取風(fēng)險投入的方式進(jìn)行合作。

根據(jù)中國航空工業(yè)發(fā)展中心預(yù)測，2007-2026年期間，依據(jù)航空旅客周轉(zhuǎn)量年均增長率8.4%，貨運10.5%計算，未來20年中國飛機(jī)需求3365架，其中大型噴氣客機(jī)2467架，支線客機(jī)898架。初步估算，這些飛機(jī)市場價值2200億美元。航空制造業(yè)中整機(jī)制造前景看好，這是我國決定自主發(fā)展飛機(jī)制造的產(chǎn)業(yè)背景。
 

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