發動機和材料的發展始終是制約我國航空工業發展的兩大瓶頸。在“綠色航空”甚囂塵上的今天，航空新材料的發展更加令人關注。
       “航空對材料的要求很突出，新材料在減少廢氣、油污染、提升旅客舒適感等方面都將起到重要作用。”中國科學院院士曹春曉日前在接受記者采訪時說，世界領先航空制造企業在設計新型飛機時越來越多地使用航空新材料。
       據悉，美國波音公司在設計制造787時，就以15%的鈦合金和50%的復合材料代替了原先的鋁合金材料，降低了飛機的使用油耗，不僅提高了運營商的經濟效益，也成功為環境“減負”。
       談及我國航空新材料的未來，曹春曉建議，我國現階段亟需全面開展航空新材料的研究，特別是應用工程研究，充分認識自主研發、制造的重要性，加強研發過程中的管理，盡快實現主要工序的數字化，使得關鍵航空材料不受制于人。

       沒有綠色材料就沒有綠色航空

       近年來，國內外航空界在繼續重視飛機及發動機安全性的同時，也越來越關注節省資源、降低成本、保護環境等問題。因此，如何發展綠色航空成了航空業界的一個熱點。
       曹春曉認為，航空對材料的要求非常突出，可以說沒有綠色材料就沒有綠色航空。什么是綠色材料呢？根據國際標準組織制定的產品生命周期影響評價標準ISO14042:2000，環境影響分為資源消耗影響、人類健康影響和生態影響3大類。因此，凡是有利于節省資源消耗、保護人類健康和生態環境的材料技術均屬于綠色材料技術范疇。
       據悉，在執行綠色航空理念過程中，對新材料運用最突出的代表就是美國波音公司生產的787飛機。787跟同類飛機相比最主要的優勢就是把油耗降低了20%，并相應減少了排放，而787成功降低油耗與其對航空新材料的使用不無關系。由于材料輕，其產生的結果就是，大大降低了飛機的使用油耗。
       此外，綠色材料的使用還有益于人的身心健康。波音787通過大量運用復合材料，成功避免了鋁合金易腐蝕的缺點，提高了飛機在高空飛行中對濕度的承受力，從而提高了乘客的舒適性。787對航空新材料的運用也為購買它的航空公司帶來了更大的經濟效益。
       曹春曉舉例說，我國的南方航空使用波音787執飛北京西雅圖航線，飛行員體會最深的就是油耗確實減少，平均每小時可節省一噸航油，實現了節能減排。由于飛機結構重量輕了，因此旅客數量又可以增加一些，且飛行速度快了，飛行時間也會縮短，這就實現了低成本運營。
       可見，“飛機先進不先進，很重要的一點還是看它是否符合綠色航空理念。”曹春曉說，在減少廢氣、油污染、提升旅客舒適感的同時還能為公司創造出高效益、提升公司競爭力，這就是航空新材料研發的意義所在了。

       綠色航空不止一個內涵

       先進的航空材料是綠色航空發展的重要支撐，但是綠色航空卻遠不止先進的航空材料這一個內涵。曹春曉認為，要實現綠色航空的發展，首先要明確“以人為本”的理念。說到底，發展綠色航空的目的還是為了給人類創造一個更好的生存條件，從小處來說可以反映在飛行途中的舒適性上，從大處來說可以反映在節能減排上。
       因此，在堅持“以人為本”的基礎上，除了加大航空新材料的研發外，還可以在飛機、發動機的設計和制造、綠色滑行等問題上下功夫。仍以波音787為例，其設計保證了飛行平穩，還避免了由垂直陣風引起的劇烈顛簸，在保障飛行安全的情況下加強了乘客的舒適度，這也是“以人為本”的一個體現。
       此外，由于波音787在整體結構上對復合材料等綠色材料的選擇以及其優秀的飛機結構強度設計，不僅極大地節省了結構重量、使結構整體化的機艙的舷窗尺寸增大了30%，還成功為旅客開闊了觀看窗外世界的視野。可見，飛機結構重量的減小，材料發揮了重要作用。然而，降低飛機結構重量也不能光靠材料。從空氣動力學角度看，如果飛機設計得好，阻力就會小，油耗也必然小。
       “要實現綠色航空，落地滑行也是我們要注意的地方。如何合理安排飛機停靠地點、如何更廣泛地執行綠色滑行理念都值得我們去思考。”曹春曉說，為實現“綠色航空”可以各使各的招，可以通過創新找到更多實現“綠色航空”的辦法。

       自己無法生產則受制于人

       談到我國現階段航空新材料的研制是否達到了發展綠色航空的要求時，曹春曉表示，總的來講，我國在綠色航空方面已取得較大的進展，例如我國先后研制的飛機和發動機的鈦合金和復合材料用量不斷創新高。但如果要達到像波音、空客的研制水平，我們還需要一定的時間和努力。
       由于飛機的環保性在未來將是非常重要的一項評判指標，曹春曉建議，我國現階段最需要做的是全面開展航空新材料的研究，特別是應用工程研究。“對于航空新材料我們可以全球采購，誰質量好、誰便宜就買誰的，但關鍵材料的供應商當中必須要有中國的供應商，這就需要國家給予大力支持和研制單位的共同努力。”
       曹春曉不無擔憂地指出，這些材料如果我們自己無法批量生產出來，就一定會受制于人，所以就更需充分認識自主研發、制造的重要性。當然，現在反映出來的問題也并不意味著我們干不好，研制航空材料是一個需要各方面共同努力才能實現的過程。
       “我希望加強我們在研發過程中的管理，還要盡早實現主要工序的數字化。由于批量生產中存在一些人為因素導致批量生產的穩定性不理想，因此，主要工序的數字化必須得到重視。”曹春曉說。
       綠色航空概念是曹春曉十分關注的。在他看來，這一概念的提出是從戰略高度明確了我國航空產業綠色環保的發展方向。“由于之前不注意，我國在環境污染這方面的教訓太多，付出的代價也很大，而現在回過頭來再補救效果就往往已經處在非常被動的局面了。我們所有工作的目的其實都是為了人類生活得更健康、更愉快，可由于我們對資源的浪費和對環境的污染，把后人的資源都用光了，環境也變得越來越惡劣。”
       曹春曉最后強調，我們今天把“綠色航空”的發展放在非常重要的位置是一種必然，更是經濟發展的迫切要求。如何研制新材料，如何創造性地應用新材料，如何讓我們的飛機及其發動機變得更為環保等等問題，都將是我們思考的重點和新一輪的發展方向，更是實現“綠色航空”的必經之路。