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【航化说】自主研制、全球最大!复合材料为AG600注入关键技术支撑

来源:航化网发表时间:2025-10-14 09:59:26浏览量:43

近日,我国大型民用水陆两栖飞机AG600“鲲龙”批产第三架机(1103架)总装下线并圆满完成生产试飞,批产第四架机(1105架)机头大部件交付航空工业集团通飞华南,标志着AG600项目实现了从型号适航取证向小批量生产的重要跨越。

AG600是为满足我国应急救援体系和国家自然灾害防治体系建设迫切需要而研制的重大航空装备,是全球起飞重量最大的民用水陆两栖飞机。它同时具备飞机和船的特征,能上天、能入海,最大起飞重量约55吨,可载水约12吨,最小平飞速度每小时约220千米,最大实用航程达到4500千米,可以灵活执行灭火、物资转送、通信中继等多种任务,是一个多用途的大型航空装备平台。

这一全球起飞重量最大的水陆两栖飞机,国产化率超90%。其在众多技术层面取得突破,而复合材料在其中扮演了极为关键的角色。

复合材料实现 轻量化的核心选择

据相关信息,在机身材料方面,AG600采用了先进的复合材料和铝合金,其中舵面和整流罩及背鳍全部采用高性能的复合材料制造。通过飞机内部结构的细节设计及先进的整体机械加工工艺,尽最大可能降低了飞机重量及单机成本。AG600飞机尾翼采用T形布局,水平安定面、垂直安定面采用金属结构,升降舵、方向舵及背鳍部分采用碳纤维复合材料制成,背鳍天线罩和垂尾翼尖采用玻璃钢复合材料制成。

【航化说】自主研制、全球最大!复合材料为AG600注入关键技术支撑

飞机的升降舵、方向舵及背鳍等关键受力部件,全部采用碳纤维增强复合材料制造。这种材料的强度可达3000MPa以上,是钢材的数倍,而密度仅为1.7至2.0g/cm3,远低于金属材料。得益于此,这些部件的重量较传统金属减轻约30%,整机重量较全金属结构减轻15%——每减轻1千克重量,就能让飞机在全寿命周期内节省约1000升燃油,直接提升续航能力。

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在背鳍天线罩和垂尾翼尖等部位,AG600采用了玻璃钢(玻璃纤维增强复合材料)。其介电常数稳定在3.8至4.8之间,能有效屏蔽电磁干扰,保护内部精密电子设备;更重要的是,它具备极强的耐腐蚀性,能抵御海水盐雾与恶劣气候的侵蚀,大幅延长部件使用寿命,降低维护成本。

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发动机短舱、起落架舱门等复杂形状部件,由树脂基复合材料一体成型。通过精确设计纤维铺层方向(如机翼采用±45°铺层),可使结构在弯曲和扭转载荷下强度提升20%;配合自动化铺带、缠绕工艺,生产效率较手工提升5倍,误差控制在±0.1毫米内,兼顾了结构强度与制造精度。

【航化说】自主研制、全球最大!复合材料为AG600注入关键技术支撑

AG600总装线。新华社记者 邓华摄

这些复合材料的应用,让AG600的疲劳寿命可达10万次以上,是传统金属材料的2至3倍,为其频繁执行水陆起降任务提供了安全保障。

复合材料在AG600 螺旋桨中的应用

AG600配套的JL-4A/1型螺旋桨,由我国自主研制。该型螺旋桨系统是国内首款获得型号合格证和生产许可证的复合材料螺旋桨,也是AG600飞机首个完成取证的关键系统,填补了我国民用复合材料螺旋桨领域研制空白,在我国螺旋桨发展史上具有重大里程碑意义。

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JL-4A/1型螺旋桨或采用轻合金材质桨壳与复合材料(未有公开是何种复材)桨叶的组合设计,这种设计有效提高了螺旋桨动力性能。在桨叶设计上,采用先进的螺旋桨翼型和后掠气动布局,在满足螺旋桨高效率工作的同时,还能有效降低噪声,为AG600营造更加平稳和舒适的飞行环境。

与金属材料相比,复合材料在螺旋桨制造上优势明显。其具有可设计性强的特点,能够依据螺旋桨的工作特性与性能需求进行定制化设计;易实现复杂型面零部件成型,让螺旋桨桨叶能够拥有更符合空气动力学的复杂外形;抗疲劳断裂性能好,大大延长了螺旋桨的使用寿命;保障性好、在复杂环境下耐介质腐蚀优势显著,这对于需要在水陆两栖环境下作业的AG600飞机而言至关重要,有效减少了螺旋桨在潮湿、盐雾等恶劣环境下的腐蚀风险;重量轻的特性也进一步减轻了飞机整体重量,提升了飞机性能。

AG600与国际主流机型对比

目前全球现役大型水陆两栖飞机中,俄罗斯Be-200、日本US-2和加拿大CL-415是最具代表性的机型。AG600在与它们的对比中,呈现出鲜明优势。

俄罗斯Be-200

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作为俄罗斯量产的主力两栖飞机,Be-200以民用灭火为核心定位,最大起飞重量约43吨,低于AG600的约55吨。

优点:速度优势明显,最大航速可达700公里/小时,机身轻便,转弯半径小,在密集林区灭火作业中机动性更强;灭火系统成熟,单次汲水量与AG600相当,适合短途高频次灭火任务。

弱点:航程仅3100公里,与AG600相比,远程任务能力不足;抗海况能力较弱,无法在2米以上海浪中起降,远逊于AG600的2米浪高适应能力;机身结构偏重金属材料,耐腐蚀性和疲劳寿命不及AG600,维护成本更高。

日本US-2

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日本海上自卫队装备的US-2,是目前全球技术比较先进的两栖飞机之一,最大起飞重量约43吨,最大巡航时速480公里(最大飞行时速560公里),最大航程在4500公里左右。

优点:起降性能较强,配备地面效应增强系统,可在1.5米浪高下实现短距起降;航电系统先进,集成了相控阵雷达和红外探测设备,搜救定位精度高;机舱舒适性好,搭载的生命维持系统能为获救人员提供更好保障。

弱点:成本极高,单机价格超1亿美元,是AG600的数倍,量产和出口受限;任务单一,主要聚焦海上搜救,灭火能力较弱,缺乏多任务适配性;动力系统依赖进口,核心部件受制于他国,维护周期长且成本高昂。

加拿大CL-415

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作为全球服役时间最长的两栖飞机之一,CL-415最大起飞重量20吨左右,最大巡航时速376公里,最大航程在2500公里左右,属于轻量级选手。

优点:可靠性经过实战检验,累计执行灭火任务超百万小时,故障发生率低;起降适应性强,可在小型湖泊完成汲水,适合内陆林区灭火;维护体系成熟,全球多地设有维修站,保障响应速度快。

弱点:载重量有限,单次汲水仅6吨,不足AG600的一半,灭火效率较低;航速慢(约370公里/小时)、航程短(2400公里),远程任务需频繁加油;设计理念老旧,仍以金属材料为主,油耗和自重均处于劣势。

三款机型的材料应用差异,本质是设计定位与技术理念的体现。Be-200以“性价比”为核心,铝合金与复合材料的混搭路线兼顾了实用性与经济性;US-2追求“性能极致”,全复材结构为高端任务需求提供了技术支撑;CL-415侧重“可靠性优先”,成熟的金属材料体系使其成为历经考验的“常青树”。

而我国AG600则在吸收三者经验的基础上实现突破,通过碳纤维、玻璃纤维等复合材料的规模化应用(占比超15%),结合国产高强度铝合金,形成了“轻质、耐蚀、低成本”的特色路线,既规避了CL-415的重量劣势,又克服了US-2的成本难题,成为两栖飞机材料技术应用的新标杆。

截至目前,AG600已相继获得型号合格证和生产许可证,批产第三架机(1103架机)完成生产试飞,标志着AG600正式从研制阶段迈入实用阶段。

作为我国大飞机“三剑客”之一,AG600的材料技术突破与性能优势,不仅验证了我国航空复合材料规模化应用能力,更标志着我国在大型特种飞机领域实现从跟跑、并跑、领跑的跨越。未来,AG600不仅将成为我国森林灭火、海上救援的主力装备,更有望在岛礁补给、海洋监测等领域发挥重要作用。

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关键词: AG600 复合材料

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