自主研制、全球zui大!“鯤龍”AG600:從機身到螺旋槳的材料革命
AG600是為滿足我國應急救援體系和國家自然災害防治體系建設迫切需要而研制的重大航空裝備,是全球起飛重量最大的民用水陸兩棲飛機。
它同時具備飛機和船的特征,能上天、能入海,最大起飛重量60噸,可載水12噸,最小平飛速度每小時220千米,最大實用航程達到4500千米,可以靈活執行滅火、物資轉送、通信中繼等多種任務,是一個多用途的大型航空裝備平臺。
來源:榮格復材技術
Part 1
復合材料:AG600飛機的“輕盈鎧甲”
2025年5月12日,AG600批產首架機“鯤龍”于珠海轟鳴下線,這一全球起飛重量zui大的水陸兩棲飛機,國產化率超90%。其在眾多技術層面取得突破,而復合材料在其中扮演了極為關鍵的角色,成為助力AG600騰飛的“輕盈鎧甲”。
據了解,在機身材料方面,AG600采用了先進的復合材料和鋁合金,其中舵面和整流罩及背鰭全部采用高性能的復合材料制造。通過飛機內部結構的細節設計及先進的整體機械加工工藝,盡最大可能降低了飛機重量及單機成本。AG600飛機尾翼采用T形布局,水平安定面、垂直安定面采用金屬結構,升降舵、方向舵及背鰭部分采用碳纖維復合材料制成,背鰭天線罩和垂尾翼尖采用玻璃鋼復合材料制成。
位于京郊的中國航空工業集團復材,在AG600的研制進程中承擔了機上副翼、方向舵、升降舵、翼身整流罩4類結構6大部件的研制及裝配工作,每架份復材零件多達483件,像升降舵的復材部件占比更是超90%。
復合材料之所以能成為AG600“鎧甲”的關鍵構成部分,源于其具備遠超鋼鐵的特性。其高強度與高剛度在保障飛機結構強度方面發揮著重要作用,與此同時,低密度的特點極大地減輕了飛機重量。這一減重效果顯著提升了飛機的機動性,使其在空中能夠更加靈活地飛行,并且有效提升了燃油效率,讓飛機在執行任務時航程更遠、續航時間更長 。
以一張預浸料為例,其厚度通常僅有0.1毫米,與一張A4紙的薄厚相當。而滿足方向舵制造需求,往往需要長約1000 - 2000米的預浸料。依據設計與應用的不同需求,預浸料需進行層層鋪疊,部分情況下鋪疊層數可達300多層,最終形成的預浸料成品形似寬帶狀的“布” 。
面對飛機零部件中大量存在的復雜曲面結構這一難題,復材AG600項目研制團隊借助下料機將帶狀的預浸料精準切割成幾毫米的帶絲,再運用激光投影定位技術,實現料片的精準鋪設,成功攻克了大曲率異形的制造難關。
為了讓復材能夠滿足飛機的使用要求,從多輪實驗選材、大量數據評估再到綜合設計,在AG600研制期間,團隊制作了約10000個試驗件,對不同性能指標展開測試、驗證設計可行性。與早已成熟應用于飛機制造的金屬材料不同,復合材料無法直接應用,只能從小規模試驗逐步推進 。
針對項目研發周期緊張、零件數量多等挑戰,團隊選擇以共固化成型技術作為核心解決方案。這一技術可一次性將兩個未成形的零件在高溫高壓熱壓罐中同步固化,不僅有效提高了生產效率,還降低了生產成本,提升了經濟性。經此工藝突破,部件結構效率提升15%,疲勞壽命突破10萬次循環,全方位滿足了AG600水陸兩棲任務對部件高強度、高耐久性的需求 。
在珠海中航通飛華南飛機工業有限公司拍攝的AG600總裝線。新華社記者 鄧華攝
Part 2
復合材料在AG600螺旋槳的應用
AG600配套的JL - 4A/1型螺旋槳,由中國航空工業集團機載所屬惠陽公司自主研制。該型螺旋槳系統是國內首款獲得型號合格證和生產許可證的復合材料螺旋槳,也是AG600飛機首個完成取證的關鍵系統,填補了中國民用復合材料螺旋槳領域研制空白,在中國螺旋槳發展史上具有重大里程碑意義 。
JL - 4A/1型螺旋槳采用輕合金材質槳殼與復合材料(未有公開是何種復材,大概率是碳纖維復材)槳葉的組合設計,這種設計有效提高了螺旋槳動力性能。在槳葉設計上,采用先進的螺旋槳翼型和后掠氣動布局,在滿足螺旋槳高效率工作的同時,還能有效降低噪聲,為AG600營造更加平穩和舒適的飛行環境。
與金屬材料相比,復合材料在螺旋槳制造上優勢明顯。其具有可設計性強的特點,能夠依據螺旋槳的工作特性與性能需求進行定制化設計;易實現復雜型面零部件成型,讓螺旋槳槳葉能夠擁有更符合空氣動力學的復雜外形;抗疲勞斷裂性能好,大大延長了螺旋槳的使用壽命;保障性好、在復雜環境下耐介質腐蝕優勢顯著,這對于需要在水陸兩棲環境下作業的AG600飛機而言至關重要,有效減少了螺旋槳在潮濕、鹽霧等惡劣環境下的腐蝕風險;重量輕的特性也進一步減輕了飛機整體重量,提升了飛機性能。
同時,在研制過程中,惠陽公司成功完成了復合材料螺旋槳在CCAR適航規章的應用,建立了一套符合中國特點的復合材料體系和驗證方法,為后續民機螺旋槳適航取證工作提供了有力支撐。
此外,螺旋槳整流罩也采用了復合材料,這一舉措為飛機減重約400公斤,并且近場噪聲較同等功率金屬螺旋槳大幅降低,進一步優化了飛機的性能與乘坐體驗。
Part 3復合材料助力AG600開啟新征程
從機身的副翼、方向舵、升降舵等關鍵結構部件,到螺旋槳及其整流罩,復合材料在AG600飛機上的廣泛應用,充分發揮了其高強度、低密度、耐腐蝕等諸多優勢,不僅實現了飛機的輕量化設計,提升了飛機的綜合性能,還推動了我國航空復合材料技術的進步與發展,建立了完整的國產復材制造體系,為國產民機奠定了復材應用基礎。
通過AG600的研制,我國建立了大型水陸兩棲飛機設計、生產制造、系統配套、試驗試飛、保障服務體系,使我國具備了自主研發大型水陸兩棲飛機的技術和工業能力,實現了我國民機產業發展在大型特種用途飛機領域的歷史性跨越。
隨著AG600邁入批量生產階段,未來,復合材料在AG600飛機上的應用有望進一步拓展與深化,不斷優化飛機性能,在森林滅火、水上救援、海洋監測等領域發揮更大作用,助力我國航空工業與應急救援事業邁向新的高度。










































