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中國航空工業高性能碳基剎車技術的軍民融合之路
送交者: 嵐少爺 2017年03月17日23:30:54 於 [軍事天地] 發送悄悄話

科研先行 產業突破

——中國航空工業高性能碳基剎車技術的軍民融合之路

本報記者    劉文波

2016年12月8日,中航工業西安航空制動科技有限公司(以下簡稱中航工業制動)“高性能碳基剎車材料的產業化推廣應用”項目在“首屆中國軍民兩用技術創新應用大賽”上喜獲銀獎。一個月後,2017年1月9日,國家科學技術獎勵大會在人民大會堂隆重舉行,由西北工業大學與中航工業制動聯合申報的“碳陶飛機剎車功能複合材料的研製與應用”項目榮獲2016年度國家技術發明二等獎。  

在高性能碳基剎車材料領域,中航工業制動已經探索了40多年,厚積薄發,中國航空工業的高性能碳基剎車技術,打破了國外的技術壁壘,批量應用於軍機,為我國國防建設做出巨大貢獻。同時尋求軍民融合的產業突破,在民用飛機、非航空民用交通運輸領域得以推廣,用先進的軍工技術造福於民。

打破國外民航企業的價格壟斷

20世紀70年代,中航工業制動開始立項研製碳/碳複合材料剎車盤,1998年,我國自主研製的碳/碳複合材料剎車盤首次在殲10某型飛機上首飛成功,之後成功應用在30多種軍機型號上,使我國成為繼美、英、法之後,第四個擁有先進的碳剎車系統研製能力的國家。

2008年,中國航空工業研製的碳/陶剎車盤成功首飛,之後,碳/陶剎車盤成熟地應用在我國的艦載機、殲擊機和運輸機等10多種飛機上,使我國成為世界上第一個成功將該技術批量應用於軍機上的國家。

碳基剎車材料技術(包括碳/碳複合材料、碳/陶複合材料),這項為我國國防建設做出巨大貢獻的核心技術,首次實現“軍轉民”是從民航維修開始的。

20世紀90年代,我國軍工企業普遍處於困境之中,為了留住關鍵技術人才,中航工業制動着手開發民航市場,歷盡千難萬險,才獲得了民航機輪維修的一點點市場份額。就是這少得可憐的市場份額,像火種一樣,不僅為中航工業制動留住了關鍵技術人才,還為公司未來在民航市場大有作為奠定了基礎。

2002年,中航工業制動成立了民航外貿部,在中國民航市場取得了空客A300、A310、A320、A340、波音757、ATR-72等飛機的80多項碳剎車盤維修許可證,與東方航空公司、南方航空公司、南航新疆航空公司、新華航空公司等建立了良好的合作關係。2007年成立以民航維修為主業的中外合資公司——天元航空科技有限公司,當年,公司就獲得了中國民航局頒發的波音757-200型飛機碳剎車盤PMA證書,中航工業制動取得了民航業零部件製造人的“身份證”。這標誌着我國民機零備件碳剎車盤在國產替代化項目上取得了新的突破。之後,中航工業制動順利取得了空客A318/319/320、波音737等系列飛機碳剎車盤國產化項目的“身份證”。

這一小小的“身份證”,對改變中國民航業機輪維修市場格局產生了巨大影響。

2007年,天元公司成立時,年銷售收入只有350萬元,到2012年,天元公司的年銷售收入已經突破2.5億元。對於上百億元的中國民航機輪碳剎車盤進口市場來講,天元的市場份額還是太小了。然而,就是這小小的一點點市場份額,卻打破了國外民航企業的市場壟斷和價格壟斷,迫使國外廠商降價80%以上,為中國民航業每年減少機輪剎車領域的維修和備件費用幾十億元,還吸引了國外知名廠商主動上門尋求合作的“橄欖枝”。

民航機輪維修市場格局的變化,得益於中航工業制動在碳剎車盤領域領先的科研和製備能力。“儘管天元公司的利潤很低,但我們還是要堅守這個市場,這對中國民航業是非常有意義的。這是我們的責任。”中航工業制動董事長向克陽對記者說。

        

打拼海內外民機市場

中國航空工業的飛機剎車材料開發,經歷了有機粘結劑剎車材料、粉末冶金剎車材料、碳/碳複合剎車材料和碳/陶複合剎車材料等4個階段。最新一代剎車材料與上一代剎車盤材料相比,靜摩擦係數提高1~2倍,濕態摩擦性能提高30%以上,磨損率降低50%以上,使用壽命提高1~2倍;生產周期降低2/3,生產成本降低1/3,能耗降低2/3,性價比提高2~3倍。是目前國際上發現唯一能在1500℃高溫環境下,各項物理性能不發生衰減的材料。

這些指標都指向一個方向,那就是碳基剎車盤的高性能和低成本。

碳基剎車盤在國產民機上的使用,確保了國產民機的安全性和經濟性。早在2003年9月,中國民航局就向中航工業制動研製生產的“新舟”60碳剎車機輪頒發了我國第一個碳剎車機輪適航項目批准書,標誌着我國的碳剎車技術達到了國際先進水平。

2005年4月,中國造的碳剎車盤隨着我國第一架出口民機“新舟”60飛往津巴布韋,開啟了中國航空工業民用飛機走向世界的艱辛之路。十幾年過去了,國產民機“新舟”60和運12,從尼泊爾、津巴布韋到柬埔寨,從密克羅尼西亞到肯尼亞、湯加……100多架中國航空工業的民機交付18個國家,服務28家航空公司,全部配套中國造的碳剎車系統,在高原、高寒、高熱、沿海等各種複雜氣候環境以及各種苛刻的機場環境下,安全起降。就拿尼泊爾來說,尼泊爾是個多山的高原國家,氣候高寒高熱,地形複雜險峻,機場條件非常苛刻,跑道很短且工況良莠不齊。在尼泊爾這樣一個航空事故多發國家,中國造的“新舟”60和運12飛機,在運營兩年多的3000多個起降中,創造了零事故紀錄,除了中國航空工業優質的售後服務保障以外,高品質的碳剎車系統也功不可沒。

在國家“一帶一路”戰略中,中國航空工業承擔起構建“空中絲綢之路”、落實“中非區域航空合作計劃”、搭建“空中走廊”等重任,而中國造的碳剎車系統,為中國飛機保駕護航。

在我國境內,運營“新舟”60飛機的航空公司,也擁有良好的安全紀錄和良好的經濟性。

中國造的碳陶剎車系統在“新舟”700、AG600等機型也會大展身手,在寬體客機、通用航空領域等已經謀篇布局,進行產業培育。

在非航民品市場開疆拓土

軍工品質的碳陶剎車技術,在非航空民品領域也可大顯身手。在高檔轎跑車、重型汽車、坦克、重型機械、高速列車等領域具有廣泛的應用前景,可形成每年百億元經濟效益的產業規模,推動我國交通運輸等相關行業的技術進步和產業升級。

隨着我國人民生活水平的不斷提高,賽車運動越來越受到人們的追捧和熱愛。然而,常規灰鑄鐵剎車片的熱衰退帶來的制動後期制動力明顯減弱、噪音、粉塵、冒煙、異味以及由此帶來的安全隱患,始終困擾着人們。

21世紀初,航空技術碳陶剎車片走進汽車,顛覆了傳統賽車市場。與傳統的灰鑄鐵剎車盤相比,重量減輕了50%,非懸掛質量減輕了近20千克,使用壽命是原來的4倍,熱穩定性是原來的2倍,剎車距離更短,剎車舒適度更高……這無疑給賽車發燒友帶來了福音。然而,作為賽車的“易耗品”,進口剎車盤和剎車片昂貴的價格,成為發燒友們的又一個心病。

中航工業制動看到了這個巨大的市場,公司成立複合材料事業部,2015年上半年拿出了樣品,很快就在汽車後裝市場打開了局面,當年就實現銷售收入250萬元,並與德國一家公司簽署了每年採購2000盤F1賽車剎車盤的意向書,為公司的多元化發展打開了局面。到目前,中國航空工業製造的碳剎車盤和剎車片已經在蘭博基尼、阿斯頓馬丁、保時捷、賓利、布加迪、法拉利、勞斯萊斯、瑪莎拉蒂等24款賽車上使用,制動效果優異。

2016年12月8日,中航工業制動從750個項目中脫穎而出,獲得“首屆軍民兩用技術創新應用大賽”二等獎的項目,就是有關高性能碳基汽車剎車副研究的。

與此同時,“高鐵用新型複合材料剎車副研製”項目已經作為國防科工局2014年軍用項目推廣科研項目成功立項,研發的高速列車用新型改性碳/碳複合材料制動盤和制動閘片,通過了中車取樣鑑定試驗。根據權威機構預測,2016年到2020年,我國國內高鐵剎車盤和剎車片的市場規模將分別達到9.04萬件和14.28萬件,市場價值分別為18.944億元和29.888億元。“目前我國高鐵剎車副主要依賴進口,因此,高鐵剎車副的國產化空間非常廣闊。”說起高鐵剎車副的市場前景,年僅35歲的複合材料事業部總經理劉海平信心滿滿。

鐵道部已經明確提出剎車片等附屬設備國產化率的目標,高鐵零部件國產化進程勢在必行。

而中航工業制動已經為此在做產業布局。公司複合材料事業部,有一支52人的研發團隊,這個團隊成員平均年齡不到30歲,其中享受國務院特殊津貼的專家2人,國防科技工業511人才工程學術技術帶頭人2人,研究員級高級工程師6人,高級工程師16人,承擔了公司2016年預研課題9項、2017年預研課題7項,技術攻關項目3項。

未來,中航工業制動還將在重型汽車、通用航空、民用高溫製造領域等相關產業謀篇布局,不僅積蓄技術科研力量,也在積累管理能力和市場經驗。

黨的十八大以來,以習近平總書記為核心的黨中央非常重視軍民融合。習近平多次強調,軍民融合是國家戰略,關乎國家安全和發展全局。而多年來,中國航空工業一直以“航空報國、強軍富民”為宗旨,致力於打造由航空優勢技術和優勢資源推動的產業集群。

好風憑藉力,中國航空工業制動的軍民融合產業拓展和產業突破正當其時。

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