面向國家重大專項需求 緊跟國際航空科技前沿
——走進民用飛機結構與復合材料北京市重點實驗室

[編者按]民用飛機結構與復合材料北京市重點實驗室依托于中國商用飛機有限責任公司（簡稱中國商飛）北京民用飛機技術研究中心（簡稱北研中心），于2011年8月經北京市科學技術委員會正式認定為北京市重點實驗室。杜善義院士擔任實驗室學術委員會主任，中國商飛公司飛機機體設計專業副總師、北研中心副總設計師徐吉峰擔任實驗室主任。實驗室從事民用航空領域基礎技術、關鍵技術及前沿技術的研究，科研專業涵蓋飛行器設計、機械工程、工程力學、材料與工藝、智能檢測與控制以及增材制造等。實驗室具備靜強度、疲勞強度、動強度、環境條件下強度試驗驗證能力和新型結構加工制造能力、結構健康監測及無損檢測等能力，為民機材料、工藝制造、結構和檢測等研究方向夯實技術基礎及突破關鍵技術提供技術和條件保障，成為基礎技術和關鍵技術研究的數據獲取和成果轉化的有力支持平臺。

研究方向與科研成果

民用飛機結構與復合材料北京市重點實驗室通過“研制攻關，創新技術，加強集成，提升能力”來支撐和實施研究項目，通過“建設能力，深化專業，加強共享，支持型號”來建設和鞏固專業能力。實驗室以民機研制流程為牽引和導向，圍繞新材料、新結構、新工藝、新方法在民用飛機的應用進行關鍵技術研究，其研究方向涵蓋結構設計、強度分析、制造工藝、檢測維護、試驗驗證、增材制造應用6個方面。

針對民機先進結構的發展趨勢和技術難點，實驗室踐行團隊融合的發展途徑，參與項目研究和型號研制，開放合作，資源共享，穩步提升，形成核心技術積累。2020年，實驗室承擔了來自C919大型客機型號研制和CR929寬體客機型號研制的關鍵技術項目、民機專項科研項目、國家自然科學基金項目、中國博士后基金項目、北京市和上海市級項目、中國商飛預先研究項目和橫向合作項目等。

（1）型號研制與民機專項科研項目。

C919大型客機型號研制。支持垂尾適航取證，完成垂直安定面疲勞與損傷容限試驗；完成復合材料尾翼結構設計與優化、起落架艙門接頭疲勞壽命影響評估和厚板材料S-L向裂紋擴展及斷裂行為研究等。

CR929寬體客機型號研制。參與機翼的中俄聯合設計與研制以及中后機身和平尾研制項目；完成復材前機身國產材料壁板壓剪試驗、復合材料加筋壁板舵面攻關試驗等。

新能源垂直起降無人機研究。完成數字孿生、新型合金、石墨烯增強材料等新技術在新能源飛機上的初步應用方案。

增材技術研究。參與基于增材制造的民機結構設計與驗證技術研究、面向增材制造的整體結構拓撲優化設計應用、大型客機和民用航天高強鋁合金構件增材制造結構優化設計方法研究等項目。

前沿技術探索與研究。開展用于非圓截面結構體的雙向加筋壁板結構技術研究，折疊翼結構概念方案研究，用于民機的高強、高模復合材料和新型合金應用技術研究等。

（2）國家自然科學基金項目。

考慮溫度和載荷效應的復合材料膠接結構健康監測技術研究項目通過建立含脫粘損傷的膠接結構動態響應模型，對全波場成像方法進行研究，為脫粘非線性響應成像試驗奠定基礎。3D打印鈦合金近表面缺陷多物理電磁熱成像檢測技術研究項目旨在分析研究多物理電磁熱成像檢測新方法應用于3D打印鈦合金復雜構件近表面缺陷檢測的技術要素和實施途徑。

（3）橫向合作項目。

實驗室作為國內民用飛機先進結構技術領域的重要科研基地，積極開展與其他單位的橫向合作，所承擔的項目主要包括：中國擊劍協會測試服務項目、北京飛機維修工程有限公司“復合材料成型技術研究”項目、飛機天線固有頻率測試技術研究、高承載機翼靜力試驗數據采集與實時監控技術服務、連續纖維增強熱塑性復合材料原位成型技術研究、液體成型機身壁板干纖維自動鋪放預成型技術研究、自動鋪絲工藝驗證及機身下壁板試驗件研發、ARJ21-700飛機復合材料結構損傷驗證試驗和國產復合材料抗沖擊性能測試項目等。

2020年初，實驗室通過集成遠程審查輔助設備和過程交互技術，進行5G+AR遠程適航審查技術研究，實現了國內首次異地目擊適航驗證試驗。

科研能力

實驗室面向國家重大專項的迫切需求，緊跟國際航空科技前沿發展趨勢，以促進我國航空工業跨越式和可持續發展為目標，從事民用航空領域基礎技術、關鍵技術及前沿技術的研究，成為基礎技術和關鍵技術研究的數據獲取和成果轉化的有力支持平臺。

實驗室可承擔民機結構與復合材料研制過程中的靜力、疲勞、損傷容限和環境影響等研發試驗和適航符合性驗證試驗，配有結構健康監測、材料與結構力學性能表征、閃電及高速沖擊測試、先進材料制造加工、無損檢測等設備，試驗設備和能力在國內處于領先地位，擁有國內首臺具有激光加熱功能的鋪絲設備，部分設備處于國際一流水平。

實驗室承擔行業前沿技術和關鍵技術的應用研究，充分發揮了實驗室作為創新平臺的技術創新骨干作用，為未來中國民機新型號的成功研制提供強有力的技術保障。

人才隊伍建設

實驗室充分利用國際資源，引進一批海外高層次人才和帶頭人，發揮人才在規劃和實施中的領軍作用，通過國際合作培養和鍛煉一批具有國際視野的民機復合材料結構研發專業技術人才和項目管理人才，逐步形成了由民機行業領域專家領軍、年齡搭配合理、國內外專家提供支持的創新團隊。

（1）復合材料機翼研制攻關團隊是中國商飛（公司）第一支產品類IPT團隊。采用了橫向專業和縱向攻關組的“矩陣式”管理模式，發揮人才優勢。

（2）未來新型號客機研制團隊圍繞未來新型號客機復合材料機翼、機身結構研制多方面需要，采取跨專業聯合工作的模式，梳理并進行各項關鍵技術的攻關。

（3）新材料應用研究創新團隊對纖維金屬層板、熱塑性復合材料以及3D打印鈦合金等進行系統的應用技術研究，探索新材料、新工藝和新結構的應用。以ARJ21、C919型號改進、未來新型號客機型號研制為需求牽引，提升中國商飛在增材制造領域的核心競爭力。

（4）艙內噪聲創新研究團隊以艙內噪聲為研究對象，通過開展民機低噪聲設計與控制關鍵技術研究，形成低噪聲設計及控制初步技術方案。團隊所形成的噪聲與振動測試方法、壁板隔聲計算方法和測試數據、發動機風扇測試數據、低噪聲設計及控制初步技術方案等成果均可用于現階段未來新型號研制艙內噪聲設計工作。

（5）先進結構制造工藝創新團隊圍繞民機先進結構低成本與自動化制造工藝方向，在典型民機復合材料結構液體成型、夾層復合材料結構熱壓罐共固化成型、非熱壓罐預浸料固化、復合材料加工技術等方面取得系列創新性研究成果。

（6）增材制造技術應用創新團隊進行增材制造技術應用研究和驗證技術發展與能力建設規劃，開展鈦合金、鋁合金以及熱塑性復合材料增材制造關鍵技術攻關研究與型號應用推進工作。2020年，在中國商飛專業總師指導下，完成了“中國商飛增材制造技術應用發展路線圖”的發布。

交流合作

實驗室充分創造“開放、流動、聯合、協作”的科研氛圍，在多學科交叉的高、新、實基礎上進行開放型技術研究，努力提高科研軟、硬件基礎，跟蹤相關國際前沿和研究熱點，確保實驗室的科研與試驗水平與國際接軌。

實驗室充分發揮“崗位開放、資源開放”的管理運行機制。采用合同聘用制聘請外單位流動人員，包括IPT聯合協作形式；同時實驗室主要崗位面向全球公開招聘，吸引全球優秀人才，有效配置人力資源；對內與中國商飛公司試驗驗證中心、民用航空復合材料結構技術聯合研究中心等合作，引進LIMS管理平臺，實現試驗數據和流程文件內部共享，承接公司型號試驗等，對外承接外部研發試驗、參與橫向課題研究等。

實驗室采用“人員聘用、國際智庫、出國留學、學術會議、技術培訓”等多種機制，有效地促進人才流動和發展。在人員聘用方面，對海外人才采用實崗使用的原則，建立博士后科研流動站。在技術培訓方面，實驗室設置專家講壇，積極創造條件加強與國內外知名航空企業技術交流，不斷提高人才水平。