中国制造业重点领域技术创新绿皮书:技术路线图(2019)
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飞机

飞机是为国民经济、社会发展和人民交通出行服务的空中运载工具,主要包括干线飞机、支线飞机、通用飞机、直升机和无人机等。

需求

航空运输和通用航空服务需求的不断增长为飞机制造业发展创造了广阔的市场空间。预计未来10年,全球将需要干线飞机1.9万架、支线飞机0.29万架、通用飞机1.83万架、直升机1.2万架,总价值约3万亿美元;同时,随着我国空域管理改革和低空空域开放的推进,国内通用飞机、直升机和无人机市场巨大。

目标

2020年,民用飞机产业年营业收入超过1000亿元;150座级单通道干线飞机取得重大突破;90座级涡扇支线飞机、60座级涡桨支线飞机实现产业化。

2025年,民用飞机产业年营业收入超过2000亿元;280座级双通道干线飞机力争研制成功;150座级单通道干线飞机、70座级先进涡桨支线飞机实现产业化。

2030年,民用飞机产业年营业收入超过3000亿元;280座级双通道干线飞机实现批量交付,350座级双通道干线飞机、超声速民用支线飞机研制取得重要突破。

发展重点

1. 重点产品

干线飞机

(1)单通道干线飞机。

130~200座级、单通道、高亚声速、中短途运输机。

(2)双通道干线飞机。

250~350座级、双通道、高亚声速、中远程运输机。

(3)远程大型宽体飞机。

350~450座级、高亚声速、远程运输机。

支线飞机

(1)先进涡扇支线飞机。

70~120座级中短途涡扇运输机。

(2)涡桨支线飞机。

50~60座级短途涡桨运输机。

(3)先进70座级涡桨支线飞机。

70座级短途涡桨运输机。

(4)超声速支线飞机。

30座级超声速支线飞机。

通用飞机

(1)公务机。

大、中、小型涡扇公务机,以及中、轻型涡桨公务机。

(2)多用途飞机。

最大起飞重量1t左右,用于培训、娱乐、空中测绘等作业。

(3)特种飞机。

最大起飞重量50t左右,用于救援/灭火、森林防护、水上运输、水面巡查、水面应急搜救等作业。

(4)现有产品改进改型。

对包括运-12F在内的现有产品进行座舱增压、气动优化、更换发动机、提升最大巡航速度和升限、提升舒适性等改进改型。

(5)电动飞机。

包括电动轻型运动飞机、电动城市空运飞行器、电动通勤运输飞机、电动航空旅行飞机等。

直升机

(1)重型直升机。

最大起飞重量30~40t,主要用于消防、设备物资吊运及安装、应急救援、陆上/海上执法等领域。

(2)先进中型多用途直升机。

最大起飞重量7t,载客16名。

(3)先进轻型双发直升机。

最大起飞重量3~4t,载客8名。

(4)现有产品改进改型。

对1吨级轻型活塞单发直升机、2吨级轻型民用直升机、4吨级双发多用途直升机和13吨级大型民用运输直升机等现有产品实施综合改进,提高使用寿命、可靠性和产品质量。

无人机

(1)勘察无人机。

用于石油管道、煤气管道、光伏电站勘察,电力巡线,大气取样及国土资源勘察等。

(2)监视无人机。

用于交通流量监测、消防现场监控、警用无人机执法、重点地区治安监控及大型活动监控等。

(3)作业无人机。

用于森林防/灭火、农业植保及电力管线杂物清除等。

(4)物流无人机。

用于小批量、中短途货物运输。

2. 关键共性技术

绿色环保飞行器综合设计与验证技术

采用多学科优化、新概念布局等手段进行高效、环保飞行器设计与验证,实现未来低油耗、低排放、低噪声绿色飞行。

电动飞机能源和推进系统综合设计与验证技术

开展锂离子电池、燃料电池、超级电容、结构功能一体化储能装置等机载储能技术研究,高效高功重比发电机、电动机、电力电子设备技术研究,以及电网架构、热管理、综合能量管理等技术研究。

超声速民机总体综合设计与验证技术

开展超声速客机总体布局设计、声爆预测及低声爆设计、飞发集成技术、气动设计及高低速匹配技术、重心控制及操稳控制技术、超声速客机舱外低噪声设计、超声速客机结构设计及选材等关键技术研究与验证。

飞行器复合材料典型主体结构设计、制造与验证技术

研究并突破热固性树脂基复合材料应用到机翼、机身等主结构所需的设计分析、制造工艺、试验验证等关键技术。

大型轻量化整体及高强金属结构制造技术

以机身壁板、机翼壁板及起落架、框梁肋等部件为主要对象,重点开展钛合金、铝合金、铝锂合金、高强钢等金属结构的制造工艺研究。

高舒适直升机动力学设计与验证技术

通过对动载荷、传动路径和机体响应的综合分析和设计,降低直升机的振动和噪声水平,提升直升机的可靠性和舒适性。

无人机安全运营支撑技术

突破无人机环境感知和规避防撞技术,基于移动互联网的无人机测控/信息/控制/导航技术、同一空域内无人机飞行走廊和安保性设计技术、无人机安全飞行测试/评估及实验技术等,提高无人机运营安全管控能力。

健康监测、智能维护系统与客户产品支援综合集成应用技术

形成集单机和机群的飞行状态数据、部件故障数据、寿命预测、机队管理、地面运营为一体的综合健康管理系统集成技术体系。

3. 关键材料

轻质高强高韧结构材料技术

大型复杂薄壁钛/铝铸件批次性能可控,实现稳定加工生产;中强耐损伤铝合金技术成熟度达到7级以上;第三代铝锂合金抗疲劳性能提升30%,实现100%回收;金属/纤维混杂材料(金属层板材料)逐步开展设计开发和应用研究。

除冰/抗雷击导电结构功能一体化复合材料技术

突破碳纳米管/石墨烯导电复合材料的制备技术;完成碳纳米管/石墨烯复合材料研制的翼尖整流罩考核验证,实现电磁屏蔽、防静电及防雷击的功能;研制碳纳米管/石墨烯复合材料导电结构加筋壁板,完成在机翼整体油箱防静电考核验证;研制碳纳米管/石墨烯导电机翼,开展机翼除冰的考核验证。

4. 关键专用制造装备

碳纤维自动丝束铺放设备

突破铺丝头、纤维束牵丝分配辅助装置、加热装置设计制造等关键技术,满足民机大型机身和复杂曲面碳纤维复合材料结构的高效精密制造要求;突破机器人铺放相关技术,满足民机小曲度曲面碳纤维复合材料结构的高效低成本制造要求。

大型壁板自动化钻铆设备

突破钻铆头、数控托架系统、柔性定位系统设计制造等关键技术,满足民机大型机体结构的高效精密制孔和铆接要求;突破机器人钻铆相关技术,满足民机复杂结构的高效低成本制造要求。

战略支撑与保障

1. 加强民用航空器标准规范和适航能力建设

建立以市场为导向、以企业为主体的开放式民用航空器标准规范体系,大力推进民用航空标准化创新,着力解决民用航空器研制的核心技术标准和基础标准问题;提高适航审定和验证能力,增加审定机构和人员,提高审定和验证技术,拓展国际双边适航,满足民机工业发展需要。

2. 制定通用飞机发展纲要,成立行业联合协会

制定我国通用飞机发展纲要和配套政策,加大力度促进国产通用飞机工业发展;同时,成立通用航空制造业协会,引导通用航空产业快速健康发展。

3. 支持国产民机市场营销和服务保障体系建设

建设完整的民机营销和服务保障体系,增强我国民机产业的国际竞争力、扩大外贸出口。

4. 鼓励发展具有自主知识产权的专用关键工艺装备,提高保障能力

制定航空专用工艺装备发展规划,重点关注特殊的、关键的、买不到的工艺装备;对国产航空专用工艺装备研制和使用实行鼓励政策扶持。

5. 设立先进航空技术领先验证计划

设立先进航空技术领先验证计划,发展中国系列航空技术验证机,率先形成需求和市场影响力。重点发展以高效率、高智能、低排放、低噪声为主要特征的系列民用航空技术验证机,为最终投入市场的民机提供完备的技术储备,大幅度降低研发风险,缩短研制周期,形成强大的航空产品竞争力。

技术路线图

飞机领域技术路线图如图3-1所示。

图3-1 飞机领域技术路线图

图3-1 飞机领域技术路线图(续)

图3-1 飞机领域技术路线图(续)

图3-1 飞机领域技术路线图(续)