——訪“創(chuàng)意經(jīng)濟與綠色航空”分論壇演講嘉賓、

中國科學(xué)院院士曹春曉

當前世界領(lǐng)先航空制造企業(yè)越來越多地在設(shè)計新型飛機時使用航空新材料，“夢想客機”波音787就是其中的代表之一。波音公司在設(shè)計制造787時，以15%的鈦合金和50%的復(fù)合材料代替了原先的鋁合金材料，大大降低了飛機的使用油耗，這不僅提高了運營商的經(jīng)濟效益，更為我們的生存環(huán)境成功“減負”。究竟航空新材料對發(fā)展“綠色航空”有何意義？我國航空新材料當前研發(fā)制造情況如何？為解答這些疑問，在“創(chuàng)意經(jīng)濟與綠色航空”分論壇舉辦前夕，中國航空報記者采訪了分論壇演講嘉賓、中國科學(xué)院曹春曉院士，請他對這些問題進行了闡釋。

記者：曹院士，您認為航空新材料的研發(fā)對綠色航空的發(fā)展有著怎樣的意義？

曹春曉：近年來，國內(nèi)外航空界在繼續(xù)重視飛機及發(fā)動機安全性的同時，也越來越關(guān)注節(jié)省資源、降低成本、保護環(huán)境等問題。因此，如何發(fā)展綠色航空成了當下一個很熱的話題，急需集思廣益。我認為航空對材料的要求還是很突出的，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(jù)國際標準組織制定的產(chǎn)品生命周期影響評價標準ISO14042:2000，環(huán)境影響分為資源消耗影響、人類健康影響和生態(tài)影響3大類。因此，凡是有利于節(jié)省資源消耗、保護人類健康和生態(tài)環(huán)境的材料技術(shù)均屬于綠色材料技術(shù)范疇?，F(xiàn)階段看來，在執(zhí)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(chǎn)的787飛機。波音787跟同類飛機相比最主要的優(yōu)勢就是把油耗降低了20%，并相應(yīng)減少了排放，而波音787成功降低油耗跟它對航空新材料的使用不無關(guān)系。由于材料輕，油耗就低，因此波音公司在設(shè)計制造787時，以15%的鈦合金和50%的復(fù)合材料代替了原先的鋁合金材料，其產(chǎn)生的結(jié)果就是，50%的復(fù)合材料就大大降低了飛機的使用油耗（降低了8%）。

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(fù)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。波音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(jīng)濟效益。舉個例子，我國的南方航空就使用波音787執(zhí)飛了從北京飛往西雅圖的航線，飛行員體會最深的就是其油耗確實少，平均每小時可節(jié)省一噸航油，實現(xiàn)了節(jié)能減排，由于飛機結(jié)構(gòu)重量輕了，因此旅客數(shù)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(xiàn)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。在減少廢氣、油污染、提升旅客舒適感的同時還能為公司創(chuàng)造新高效益、提升公司競爭力，這就是航空新材料研發(fā)的意義所在了。

記者：除了加大航空新材料的研發(fā)之外，您認為要實現(xiàn)綠色航空還需要哪些努力？

曹春曉：先進的航空材料是綠色航空發(fā)展的重要支撐，但是綠色航空卻遠不止這一個內(nèi)涵。要實現(xiàn)綠色航空的發(fā)展，我認為首先要明確“以人為本”的理念。說到底，發(fā)展綠色航空的目的還是為了給人類創(chuàng)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(jié)能減排上。因此，在堅持“以人為本”的基礎(chǔ)上，我們除了加大航空新材料的研發(fā)外，還可以在飛機、發(fā)動機的設(shè)計和制造、綠色滑行等問題上下功夫。還以波音787為例，其設(shè)計保證了飛行平穩(wěn)，還直接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(xiàn)。

另外，由于波音787在整體結(jié)構(gòu)上對復(fù)合材料等綠色材料的選擇以及其優(yōu)秀的飛機結(jié)構(gòu)強度設(shè)計，不僅極大地節(jié)省了結(jié)構(gòu)重量、使結(jié)構(gòu)整體化的機艙的舷窗尺寸增大了30%，成功為旅客開闊了觀看窗外世界的視野?？梢?，飛機結(jié)構(gòu)重量的減小，材料發(fā)揮了重要作用。然而降低飛機結(jié)構(gòu)重量也不能光靠材料，就拿飛機來說，從空氣動力學(xué)角度看，如果它設(shè)計得好，那么阻力就會小，必然油耗也就小了。最后，我認為要實現(xiàn)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(zhí)行綠色滑行理念都值得我們?nèi)ニ伎肌？傊瑸閷崿F(xiàn)“綠色航空”我們可以各使各的招，我也希望可以通過創(chuàng)新發(fā)現(xiàn)更多促進“綠色航空”的辦法。

記者：您認為我國現(xiàn)階段航空新材料的研制是否達到了發(fā)展綠色航空的要求？

曹春曉：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(fā)動機的鈦合金和復(fù)合材料用量不斷創(chuàng)新高。但如果要達到像美國波音、法國空客現(xiàn)在這種研制水平，我們還需要一定的時間和努力。

由于飛機的環(huán)保性在未來將是非常重要的一項評判指標，所以我覺得現(xiàn)階段我們最需要做的就是全面開展航空新材料的研究，特別是應(yīng)用工程研究。對于航空新材料我們可以全球采購，誰質(zhì)量好、誰便宜就買誰的，但關(guān)鍵材料的供應(yīng)商當中必須要有中國的供應(yīng)商，這就需要國家給予大力支持和研制單位的共同努力。這些材料如果我們自己無法批量生產(chǎn)出來，就一定會受制于人，所以就更需充分認識自主研發(fā)、制造的重要性。當然，現(xiàn)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(xiàn)的過程。我希望加強我們在研發(fā)過程中的管理，還要盡早實現(xiàn)主要工序的數(shù)字化。由于批量生產(chǎn)中存在一些人為因素導(dǎo)致批量生產(chǎn)的穩(wěn)定性不理想，因此，主要工序的數(shù)字化必須得到重視。

記者：您認為綠色航空這個概念的提出將對我國航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展有著怎樣的戰(zhàn)略意義？

曹春曉：我認為最重要的是從戰(zhàn)略高度和長遠整體意義上促進我國的航空產(chǎn)業(yè)往綠色環(huán)保的方向發(fā)展。由于之前不注意，我國在環(huán)境污染這方面的教訓(xùn)太多，付出的代價也很大，而現(xiàn)在回過頭來再補救效果就往往已經(jīng)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(huán)境的污染，把后人的資源都用光了，環(huán)境也變得越來越惡劣。因此，我們今天把“綠色航空”的發(fā)展放在非常重要的位置是一種必然，更是經(jīng)濟發(fā)展的迫切要求。如何研制新材料，如何創(chuàng)造性地應(yīng)用新材料，如何讓我們的飛機及其發(fā)動機變得更為環(huán)保等等問題，都將是我們思考的重點和新一輪的發(fā)展方向，更是實現(xiàn)“綠色航空”的必經(jīng)之路。