航空复合材料基础知识
复合材料在航空工业中的应用
复合材料在航空工业中的应用随着科技的不断进步和航空工业的快速发展，复合材料在航空工业中的应用越来越广泛。
这是因为复合材料具有轻质、高强度、高刚度、抗腐蚀、成型性好等优点，能满足航空工业对材料的高要求，同时也能降低整机重量，提高飞行性能和经济性。
一、复合材料的优点1. 轻质相比于传统的金属材料，复合材料具有更轻的重量，这使得它非常适合在航空工业中使用。
其中，碳纤维增强复合材料的密度只有一般金属的1/4，而热固性树脂基复合材料的密度也只有一般金属的1/3。
这种轻量化的优点可以显著地提高航空器的飞行效率和燃油效率，从而减少航空器运行成本。
2. 高强度复合材料的高强度也是它在航空工业中被广泛使用的原因之一。
这些材料有着非常好的耐受力，而且可以在高温和低温环境下保持稳定的性能。
这些特性使得航空器可以经受飞行中的极端条件和危险，同时大大增加了整个航空器的寿命。
3. 高刚度复合材料的高刚度也是它在航空工业中受到青睐的原因之一。
航空器需要保持稳定的结构，以使机翼和其他部件安全可靠地支撑整个飞行过程。
事实上，复合材料的刚度可以比铝合金和其他传统材料高出40%以上，这使得它们适用于制造飞机的高负荷部件。
4. 抗腐蚀复合材料具有抗腐蚀的优点，这使它们具有更长的使用寿命。
航空器经常被暴露在极端环境和天气条件下，这使得它们的结构容易受到腐蚀的影响。
然而，由于复合材料具有防腐蚀特性，因此可以显著地减少这种影响，同时也减少维修和更换所需的时间和成本。
5. 成型性好复合材料可以通过模压和其他方法生产出复杂的形状和结构，因此也具有更好的成型性。
这种成型性使得复合材料可以用于制造一些困难的结构部件，同时也可以最大限度地减少浪费和成本。
二、复合材料在航空工业中的应用1. 机身复合材料被广泛用于制造飞机的机身和机翼。
由于复合材料具有高强度和高刚度，并且比铝合金等其他材料更轻，因此它们非常适合用于制造大型机身部件。
大型客机制造中，复合材料比例可高达50%以上，通过使用这些材料可以大大降低整机重量，从而最大限度地提高航空器的运行效率。
复合材料原理第二版课后答案
复合材料原理第二版课后答案复合材料原理第二版课后答案第一章：绪论1.什么是复合材料？复合材料是由两种或两种以上的材料组成的各司其职、相互补充的一种材料。
2.复合材料的特点有哪些？复合材料具有强度高、刚度大、重量轻、抗腐蚀性强、无疲劳断裂、易成型等特点。
3.复合材料的分类有哪些？按矩阵分类有无机复合材料和有机复合材料；按增强材料分类有无定向增强和定向增强。
第二章：基础知识1.复合材料的加工方式有哪些？常用的复合材料加工方式有手工层压法、自动层压法（RTM、RTM-L、VARTM等）、注塑法、卷制法、旋转成型法等。
2.复合材料中的力学基础知识有哪些？复合材料中的力学基础知识包括应力、应变、应力应变关系、拉伸和压缩、剪切和弯曲等。
3.复合材料中的热力学基础知识有哪些？复合材料中的热力学基础知识包括热膨胀、热导率、热扩散系数等。
第三章：复合材料的基本组成1.复合材料的基本组成是什么？复合材料的基本组成是增强材料和矩阵材料。
2.复合材料的增强材料有哪些？复合材料的增强材料主要有碳纤维、玻璃纤维、聚合物纤维、金属纤维等。
3.复合材料的矩阵材料有哪些？复合材料的矩阵材料主要有四类，即金属基矩阵材料、有机高分子基矩阵材料、无机非金属基矩阵材料、无机金属基矩阵材料。
第四章：复合材料的制备过程1.复合材料的制备过程有哪些？复合材料的制备过程一般包括预处理、增强体制备、矩阵制备、复合成型和后处理等步骤。
2.复合材料的预处理有哪些？复合材料的预处理包括增强体表面处理、矩阵材料预处理、增强体和矩阵的匹配等。
3.如何选择复合材料的制备方法？选择复合材料的制备方法需要考虑到其应用环境和性能要求。
第五章：复合材料的性能和应用1.复合材料的性能有哪些？复合材料的性能包括机械性能、物理性能、化学性能等。
2.复合材料的应用领域有哪些？复合材料的应用领域包括航空航天、轨道交通、建筑结构、汽车制造、石油化工等领域。
3.复合材料的未来发展趋势是什么？未来复合材料的发展趋势是多材料复合、纳米复合、生物仿生等方向的综合发展。
航空工程知识点
航空工程知识点航空工程是一门涉及航空器设计、制造、运行等方面的学科，涵盖了广泛的知识领域。
在本文中，将重点介绍航空工程中的几个重要知识点，帮助读者更好地了解这个领域。
1. 飞行器结构飞行器的结构设计是航空工程中的核心内容之一。
飞行器的结构主要由机身、机翼、动力装置等组成。
机身负责承受飞行过程中的各种载荷，保证乘客的安全；机翼则产生升力，支撑飞行器在空中的飞行；动力装置提供推进力，推动飞行器前进。
不同类型的飞行器有着不同的结构设计，需要根据具体情况进行调整。
2. 飞行原理飞行原理是航空工程中的基础知识。
飞行器利用空气动力学原理实现飞行，主要包括升力、阻力、推力等概念。
升力是飞行器在空中飞行时产生的支撑力，通过机翼的产生来实现；阻力是飞行器在飞行中受到的阻碍力，需要通过推力来克服；推力是飞行器前进的动力来源，通常由发动机提供。
了解这些原理对于飞行器设计和运行都具有重要意义。
3. 航空制导与控制航空制导与控制是保证飞行器正常飞行的重要手段。
飞行器通过舵面的调整，实现姿态的控制；通过发动机的调节，实现速度和高度的控制；通过导航系统的应用，实现航向和航线的控制。
这些手段需要飞行员和自动控制系统共同作用，确保飞行器在各种环境下都能安全飞行。
4. 航空材料与制造技术航空工程中的材料选择和制造技术也是至关重要的。
航空器需要具备轻量化、高强度、耐腐蚀等特点，通常采用铝合金、碳纤维等材料制造；制造技术方面，包括铆接、焊接、复合材料成型等技术。
良好的材料和制造技术能够保证飞行器的性能和安全。
5. 航空法规与标准航空工程涉及到航空器设计、运行等多个环节，需要遵守一系列航空法规和标准。
这些法规包括飞行规章、交通管理规定、飞行员资质要求等；标准包括飞行器设计标准、维护规范等。
遵守航空法规和标准是保障航空安全的重要保证，是航空工程中不可或缺的一部分。
通过对以上几个知识点的了解，可以更深入地了解航空工程这门学科，帮助读者对飞行器的设计、制造和运行有更全面的认识。
复合材料基础知识
复合材料在中国
起始于1958年 ，首先用于军工制品，而后逐渐 扩展到民用。 1958年以手糊工艺研制了玻璃钢艇，以层压和卷 制工艺研制玻璃钢板、管和火箭弹 1961年研制成用于远程火箭的玻璃纤维-酚醛树 脂烧蚀防热弹头 1962年引进不饱和聚酯树脂、喷射成型和蜂窝夹 层结构成型技术，并制造了玻璃钢的直升机螺旋 桨叶和风洞叶片，同年开始纤维缠绕工艺研究并 生产出一批氧气瓶等压力容器。 1970年用玻璃钢蜂窝夹层结构制造了一座直径 44m的雷达罩
物理性质
相对密度在1.11～1.20左右 ，固化时体积收缩 率较大 耐热性。绝大多数不饱和聚酯树脂的热变形温度 都在50～60℃，一些耐热性好的树脂则可达 120℃ 力学性能。不饱和聚酯树脂具有较高的拉伸、弯 曲、压缩等强度 耐化学腐蚀性能。不饱和聚酯树脂耐水、稀酸、 稀碱的性能较好，耐有机溶剂的性能差，同时， 树脂的耐化学腐蚀性能随其化学结构和几何开关 的不同，可以有很大的差异。 ⑷介电性能。不饱和聚酸树脂的介电性能良好。
环氧树脂的性能和特性
1、 形式多样。各种树脂、固化剂、改性剂体系几乎可以适应各种应用对形式提出的 要求，其范围可以从极低的粘度到高熔点固体。 2、 固化方便。选用各种不同的固化剂，环氧树脂体系几乎可以在0～180℃温度范围 内固化。 3、 粘附力强。环氧树脂分子链中固有的极性羟基和醚键的存在，使其对各种物质具 有很高的粘附力。环氧树脂固化时的收缩性低，产生的内应力小，这也有助于提高粘 附强度。 4、 收缩性低。环氧树脂和所用的固化剂的反应是通过直接加成反应或树脂分子中环 氧基的开环聚合反应来进行的，没有水或其它挥发性副产物放出。它们和不饱和聚酯 树脂、酚醛树脂相比，在固化过程中显示出很低的收缩性（小于2%）。 5、 力学性能。固化后的环氧树脂体系具有优良的力学性能。 6、 电性能。固化后的环氧树脂体系是一种具有高介电性能、耐表面漏电、耐电弧的 优良绝缘材料。 7、 化学稳定性。通常，固化后的环氧树脂体系具有优良的耐碱性、耐酸性和耐溶剂 性。像固化环氧体系的其它性能一样，化学稳定性也取决于所选用的树脂和固化剂。 适当地选用环氧树脂和固化剂，可以使其具有特殊的化学稳定性能。 8、 尺寸稳定性。上述的许多性能的综合，使环氧树脂体系具有突出的尺寸稳定性和 耐久性。 9、 耐霉菌。固化的环氧树脂体系耐大多数霉菌，可以在苛刻的热带条件下使用。
航模基础知识要点
航模基础知识要点航模是指模仿真实飞机原理和结构，通过模型制作的飞行器。
它可以飞行、模拟飞行和进行相关实验，并在飞行过程中采集数据。
航模制作是一门综合性比较强的学科，需要涉及飞行原理、空气动力学、材料科学、机械工程等多个学科的知识。
下面是航模基础知识的要点介绍。
一、飞行原理：1.升力的产生：航模的飞行依靠翅膀产生的升力。
升力的产生与机翼的气动特性有关，如充气方式、翼型、机翼横断面、机翼悬挂方式等。
2.推力的产生：推力的产生与发动机和螺旋桨有关。
常见的推力方式有喷气推力和螺旋桨推力。
3.驱动方式：航模的驱动方式有遥控和自动驾驶两种。
遥控驱动需要通过遥控设备来控制航模的运动，而自动驾驶是指通过预设的程序或传感器来控制航模的运动。
二、材料科学：1.结构材料：航模的结构通常采用轻质材料，如碳纤维复合材料、玻璃纤维复合材料等，以实现轻量化和强度要求。
2.制造工艺：航模的制造工艺包括模具制作、材料选择、剪裁、分层和成型等。
模具的制作要求精度高，以保证航模的几何形状和表面光洁度。
3.节能材料：航模中还广泛应用了一些具有节能特性的材料，如空气动力学中的流线型设计、减阻材料等，以增加航模的飞行效率。
三、控制系统：1.操纵系统：航模的操纵系统包括遥控器、舵机、控制杆等。
通过操纵杆控制舵机的运动，进而控制航模的姿态。
2.自动控制系统：航模的自动控制系统通常包括航向控制、高度控制和速度控制等。
通过预设的程序或传感器来实现航模的自动控制。
四、空气动力学：1.升力与阻力：航模在飞行时会受到气流的作用，其中最重要的是升力和阻力。
升力使航模能够飞行，在设计航模时需要根据升力和重力平衡关系来确定机翼的形状和大小。
阻力会影响航模的速度和飞行续航能力，因此需要进行降低阻力的设计。
2.气动性能：航模的气动性能取决于机翼的几何形状、气动特性和航模的重量。
要提高航模的气动性能，需要注意机翼和机身的流线型设计，减小飞行阻力。
五、航模制作与调试：1.比例缩小：航模制作时需要考虑飞机模型与真实飞机的比例关系，以保证航模的结构和空气动力学特性与真实飞机相似。
复合材料结构设计基础
复合材料结构设计基础引言：复合材料在工程领域中得到了广泛的应用，其具有轻质、高强度和耐腐蚀等优点，能够满足特殊工程要求。
而复合材料的性能很大程度上取决于其结构设计。
因此，掌握复合材料结构设计的基础知识对于合理应用复合材料具有重要意义。
一、复合材料的基本结构类型：复合材料的结构分为层层结构和体积结构两种。
1.层层结构：包括片层结构和堆积结构。
片层结构是把纤维和基体按照一定的规则依次排列，形成层层叠加的结构。
堆积结构是将纤维和基体以相互几何间隔分别依次排列，形成嵌套式结构。
2.体积结构：纤维和基体相互交织形成立体网状结构，类似于海绵状的形态。
二、复合材料的结构设计原则：1.纤维体积分数的选择原则：纤维体积分数是指纤维在复合材料中所占的体积比例。
适当选择纤维体积分数可以满足设计要求，通常取决于应力和强度的匹配，高纤维体积分数可以提高材料的强度，但也会降低抗冲击性能。
2.不同纤维方向的选择原则：不同纤维方向的选择对于复合材料的强度和刚度具有决定性影响。
优秀的结构设计应根据受力情况选择不同方向的纤维，以保证复合材料具有理想的强度和刚度。
3.界面设计原则：纤维与基质之间的粘结界面对于复合材料的性能具有重要影响。
因此，在结构设计中应充分考虑界面的粘附强度和防止界面剥离的措施。
4.复合材料的层间变化原则：在复合材料的结构设计中，通常通过在层与层之间逐渐变化材料类型和纤维取向等参数，以实现不同功能的要求。
这种逐层变化的设计可以提高材料的韧性和耐疲劳性。
三、复合材料结构设计方法：1.等效材料法：将复合材料分解为等效的各向同性材料，使用经典力学的方法进行分析和计算。
2.高级弯曲理论法：使用高级理论进行弯曲分析，如层合板理论、剪切变形理论等，适用于层间残余应力较高的复合材料结构。
3.有限元方法：使用有限元分析软件对复合材料进行力学性能分析，可以得到结构的应力和应变分布。
结论：复合材料的结构设计是应用复合材料的关键，合理的结构设计可以充分发挥复合材料的优势，提高材料的性能。
复合材料基础知识
热压罐工艺2/2
设备成本高，配套设施投入较大。
模压工艺1/2
模压工艺2/2
缠绕工艺1/3
缠绕工艺基本用于制造中空、圆形或椭圆形结构件，如管道和槽。纤维束经过树脂浸 润后沿各种方向缠绕在芯轴上，工艺过程由缠绕机和芯轴转速控制。
主要缺点：
1、此工艺仅限于圆形中空结构 2、纤维不易沿部件轴向准确排布 3、大型结构件的芯轴阳模成本较高 4、机构外表面非模具面，因此美观性较差 5、使用低粘度树脂，需要注意力学性能和健康安全性能
工艺特点——缠绕工艺2/3
缠绕工艺3/3
可用于生产化学储罐和管道、气瓶等
拉挤工艺1/3
在设备拉力的作用下，纤维通过浸胶槽被树脂浸润，然后通过预成型装置进入加热模具固化成型。
主要缺点：
1、额外的工艺增加了劳动力和一次性真空袋材料的成本 2、对操作人员的技术要求较高 3、树脂混合及树脂含量的控制很大程度上取决于操作人员的熟练程度 4、尽管真空袋减少了挥发物的释放，操作人员受到的健康威胁仍然高于灌注或预浸料工艺
工艺特点——袋压工艺2/3
真空辅助树脂导入成型
袋压工艺3/3
热压罐工艺1/2
材料选择：
树脂：无要求，环氧、聚酯、聚乙烯基酯、酚醛树脂均可 纤维：无要求，但是基重较大的芳纶纤维难以手糊浸润 芯材：无要求
主要优点：
1、工艺历史悠久 2、简单易学 3、如果使用室温固化树脂，模具成本低廉 4、材料和供应商选择空间大 5、高纤维含量，所用的纤维多为长纤维
主要缺点：
1、树脂混合、树脂含量和产品品质与操作人员的熟练程度密切相关，难以获得低树脂含量且低空 隙率的制品 2、树脂存在健康和安全隐患 3、若没有安装良好的通风设备，从聚酯和聚乙烯基酯中挥发的苯乙烯浓度影响到环保要求 4、手糊树脂的黏度需要非常低，因此苯乙烯或其它溶剂的含量就相对较高，这样就损失了复合材 料的机械/热性能
航空工程材料
航空工程材料航空工程材料是指用于飞机、航天器等航空器件的材料，其性能直接关系到航空器的安全和性能。
航空工程材料的选择和应用对于航空器的设计、制造和使用具有重要的意义。
航空工程材料应具备高强度、高刚度、低密度、高温耐受性、耐腐蚀性和疲劳寿命长等特点，以满足航空器在复杂、恶劣环境下的使用要求。
首先，航空工程材料需要具备高强度和高刚度。
航空器在飞行过程中需要承受复杂的载荷，因此其材料必须具备足够的强度和刚度来抵抗外部力的作用，确保飞行安全。
常见的航空工程材料包括钛合金、铝合金、高强度钢等，它们具有优异的力学性能，能够满足航空器的结构要求。
其次，航空工程材料需要具备低密度。
航空器的重量直接关系到其燃料消耗和飞行性能，因此航空工程材料需要具备尽可能低的密度，以减轻飞行器的自重。
轻质复合材料、镁合金等材料因其低密度而被广泛应用于航空器的结构件和零部件中。
另外，航空工程材料需要具备高温耐受性和耐腐蚀性。
航空器在飞行过程中会面临高温、高速气流和腐蚀介质等恶劣环境，因此其材料需要具备良好的高温耐受性和耐腐蚀性，以确保航空器在复杂环境下的安全运行。
高温合金、复合材料、耐腐蚀涂层等材料被广泛应用于航空器的发动机、外壳和结构件中，以保证其在高温和腐蚀环境下的可靠性。
最后，航空工程材料需要具备疲劳寿命长。
航空器在飞行过程中会经历频繁的载荷变化，因此其材料需要具备良好的疲劳寿命，以保证航空器的使用寿命和安全性。
高强度钢、铝合金、复合材料等材料因其良好的疲劳寿命而被广泛应用于航空器的结构件和连接件中。
总之，航空工程材料的选择和应用对于航空器的安全和性能具有重要的意义。
航空工程材料需要具备高强度、高刚度、低密度、高温耐受性、耐腐蚀性和疲劳寿命长等特点，以满足航空器在复杂、恶劣环境下的使用要求。
航空工程材料的不断发展和创新将进一步推动航空器的性能和安全水平的提升。
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• 耐疲劳性能好
一般金属的疲劳强度为抗拉强度的40～ 50%，而某些复合材料可高达70～80%。复 合材料的疲劳断裂是从基体开始，逐渐扩 展到纤维和基体的界面上，没有突发性的 变化。因此，复合材料在破坏前有预兆， 可以检查和补救。纤维复合材料还具有较 好的抗声振疲劳性能。用复合材料制成的 直升飞机旋翼，其疲劳寿命比用金属的长 数倍。
碳纤维
碳纤维是以聚丙烯腈纤维、粘胶纤维或沥青纤维为 原丝，通过加热除去碳以外的其它一切元素制得的一种 高强度、高模量的纤维，它具有很高的化学稳定性和耐 高温性能，是高性能增强复合材料中的优良结构材料。 以粘胶为原丝时，粘胶纤维可直接炭化和石墨化。 纤维先进行干燥，然后在氮或氩等惰性气体保护下缓慢 加热到400 ℃。达400 ℃后，快速升温至900~1000 ℃ ， 使之完全炭化，可得含碳量达90%的碳纤维。 若以聚丙烯睛 纤维为原丝，则需先对原丝进行 180~220 ℃ 、约10小时的预氧化处理，然后再经过炭化 和石墨化处理，由此制得具有优良性能的碳纤维。 44
各向异性是复合材料的一个突出特点， 与之相关的是性能的可设计性。复合材料 的力学、物理性能除了由纤维、树脂的种 类及体积含量而定外，还与纤维的排列方 向、铺层顺序和层数密切相关。因此，可 以根据工程结构的载荷分布及使用条件的 不同，选取相应的材料及铺层设计来满足 既定的要求。复合材料的这一特点可以实 现构件的优化设计，做到安全可靠、经济 合理。
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越来越大，复合材料构件的结构也越来越复杂，
构件转变，复合材料的垂直安定面、水平尾翼、
目前国内复合材料在飞机上应用最多的是
新研制的中、高空长航时无人机，其机体复合
材料的使用量达到70%，机翼翼展18米，为全
复合材料结构；其中，机翼整体盒段运用设计
工艺一体化技术，将机翼的前、后梁，上蒙皮
和所有中间肋整体共固化成型，在复合材料应
Lear Fan 2100
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B2隐形轰炸机
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苏－44
苏－47
前掠翼具有许多突出的优点。前掠翼在高攻
角时有更好的稳定性和可控性,可增大飞机的转弯 角速度;阻力小;不会出现翼尖气流分离现象,故可增 大升力,从而显著提高飞机的升阻比;另外还可改善 布局,减小迎面对雷达波的反射面积。 8
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10
F-18战斗机
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• 耐热性能好
在高温下，用碳或硼纤维增强的金 属其强度和刚度都比原金属的强度和刚 度高很多。普通铝合金在400℃时，弹 性模量大幅度下降，强度也下降；而在 同一温度下，用碳纤维或硼纤维增强的 铝合金的强度和弹性模量基本不变。复 合材料的热导率一般都小，因而它的瞬 时耐超高温性能比较好。
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•各向异性及性能可设计性
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减轻结构的重量可大大节约飞机的使用成本， 取得明显的经济效益。据国外有关资料报告，先 进战斗机每减重1kg，就可节约1760美元。西方 国家在很短的时间内就实现了从非受力件和次受 力件到主受力件应用的过渡，无论是用量还是技 术覆盖面都有了很大的发展。目前正在研制的战 斗机中所使用的复合材料可占飞机结构总重量的 50%以上。飞机隐身技术的发展与应用，进一步 扩大了对复合材料技术的需求。在继民用飞机中 出现全复合材料飞机（如Lear Fan 2100， Starship和Vayager）之后又出现了全复合材料机 身的隐身轰炸机B2。此外，也只有采用了复合材 5 料，才使前掠翼得以在X-29上实现。
锦纶或涤纶纤维的4倍，为钢丝的5倍、铝丝的10倍。
冲击强度可比金属高6倍。模量为锦纶的20倍，比玻 璃纤维和碳纤维的模量都高。使用寿命比玻璃纤维 长3～10倍。长期使用温度为240℃，在400 ℃以上 才开始烧焦。缺点是横向强度低，压缩和剪切性能
活性碳纤维的生产工艺流程
预氧化
PAN纤维
不熔化
预氧丝
活性炭纤维 活性碳纤维毡 活性碳纤维布 活性碳纤维纸
沥青纤维
预氧丝
碳化活化
ACF
粘胶纤维 预氧化
催化浸清
预氧丝
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碳纤维的分类
按性能分类：
高性能型碳纤维－抗拉强度在2000MPa以上，主要用于航天、 航空和军工等领域；
通用型碳纤维－抗拉强度在600～1200MPa左右，主要用于
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航空航天复合材料新商机
新材料是航空航天技术的重要基础，作为21世纪三大 关键技术之一，新材料是传统产业升级换代和高新技 术产业发展的先导，成为国防工业发展中最具活力和 发展潜力的新领域。伴随着“神九”飞天及国家正在 加快发展大型飞机、支线飞机、军用飞机，同时即将 开放低空领域，为航天航空产业发展提供了广阔的市 场前景，而我国航空航天大部分材料需要从国外进口， 航空航天材料发展的正处在关键时期。在新材料方面， 我国近年来开发使用的2186种新材料中，89%是在航 天技术的牵引下完成的。中国航天新型材料产业基地 数据显示，到“十二五”末，中国实现航天技术应用 产业和服务业收入21509亿元。其中新材料产业在4个 领域可实现产值5000亿元，由此可见新材料产业在航 空航天领域蕴藏着巨大的市场商机。
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•工艺性好
纤维增强复合材料一般适合于整体成 型，减少了零部件的数目及接头紧固件， 减少设计计算工作量并有利于提高计算的 准确性。另外，制作纤维增强复合材料部 件的步骤是把纤维和基体粘结在一起，先 用模具成型，而后加温固化，在制作过程 中基体由流体变为固体，不易在材料中造 成微小裂纹，而且固化后残余应力很小。
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• 减振性能良好
纤维复合材料的纤维和基体界面的阻尼 较大，因此具有较好的减振性能。用同形 状和同大小的两种粱分别作振动试验，碳 纤维复合材料粱的振动衰减时间比轻金属 粱要短得多。
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• 过载安全性好
在纤维增强复合材料的基体中有成千 上万根独立的纤维。当用这种材料制成的 构件超载，并有少量纤维断裂时，载荷会 迅速重新分配并传递到未破坏的纤维上， 因此整个构件不至于在短时间内丧失承载 能力。
弹性模量
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2 1.5 1 0.5 0
比强度
比模量
钢 1 2 铝合金 钛合金 玻璃纤维复合材料 高模碳纤维/环氧复合材料 高模石墨纤维/环氧复合材料 有机纤维/环氧复合材料 硼纤维/环氧复合材料 硼纤维/铝复合材料
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• 比强度和比模量高
材料的强度除以密度称为比强度；材料 的刚度除以密度称为比刚度 。这两个参量 是衡量材料承载能力的重要指标。比强度和 比刚度较高说明材料重量轻，而强度和刚度 大。这是结构设计，特别是航空、航天结构 设计对材料的重要要求。现代飞机、导弹和 卫星等机体结构正逐渐扩大使用纤维增强复 合材料的比例。
3
复合材料在航天器上的应用
先进复合材料技术的实际应用在飞行器设 计与制造中具有重要的地位。这是因为复合材 料的许多优异性能，如比强度和比模量高，优 良的抗疲劳性能，以及独特的材料可设计性等， 都是飞行器结构盼望的理想性能。高性能飞行 器要求结构重量轻，从而可以减少燃料消耗， 延长留空时间，飞得更高更快或具有更好的机 动性；也可以安装更多的设备，提高飞行器的 综合性能。
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1.6 1.4 1.2 1 0.8 0.6 0.4 0.2 0
钢 铝合金 钛合金 玻璃纤维复合 材料 高模碳纤维/环 氧复合材料 高模石墨纤维/ 环氧复合材料 有机纤维/环氧 复合材料 硼纤维/环氧复 合材料 硼纤维/铝复合 材料
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拉伸强度 1
3 2 1 0 钢 1 铝合金 钛合金 玻璃纤维复合材料 高模碳纤维/环氧复合材料 高模石墨纤维/环氧复合材料 有机纤维/环氧复合材料 硼纤维/环氧复合材料 硼纤维/铝复合材料
用技术上有所突破。在自行设计制造的某新型
武装直升机上，大量采用了复合材料，其机身 结构、主桨叶、尾桨叶和尾段为全复合材料结 构。
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长航时无人机
某新型武装直升机
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模具上 的“铺层”工作：工人首先将一种薄得像布一样
的特殊材料铺在模具上，然后在上面刷上一层特种胶水， 随后再铺上一层“布”。在铺了若干层“布”后，经过 固化、成型，制成特殊复合材料。最后将根据尺寸要求， 加工出具有流线形的壳体——例如整流罩类。哈航集团 为波音公司生产的整流罩将用于“波音787”机体和机翼 的结合部，可将裸露在机体外面的某一部件或装置封闭 合起来，起到保护与减少空气阻力的双重作用。
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1.7 增强材料纤维
增强材料:能和聚合物复合，形成复合材料后其比强 度和比模量超过现有金属的物质。反之，称为填料。
纤 维 增 强 材 料
粒子增 强材料 （片状、 颗粒状）
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碳 主要是由碳元素组成的一种特种纤维，其含碳量一般 在90％以上。碳纤维具有一般碳素材料的特性，如耐 纤 高温、耐磨擦、导电、导热及耐腐蚀等，但与一般碳 维 素材料不同的是，其外形有显著的各向异性、柔软、
机械制造、建筑和体育用品，如刹车片、轴承、密封材料等。 其它：活性碳纤维、气相生长碳纤维、纳米碳纤维等
按原料分类：
粘胶基碳纤维（ <1% ） 聚丙烯腈碳纤维PAN （>90 ％） 沥青基碳纤维（<10%）
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碳纤维的制造方法:
碳纤维制品有布、带、粗纱、短纤维和毡等
气相法
有机纤维碳化法（可制造连续长纤维）
可加工成各种织物，沿纤维轴方向表现出很高的强度。 碳纤维比重小，因此有很高的比强度。 制造：由含碳量较高，在热处理过程中不熔融的人造 化学纤维，经热稳定氧化处理、碳化处理及石墨化等 工艺制成。 应用：与树脂、金属、陶瓷等基体复合，做成结构材 料。碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、比模 量综合指标，在现有结构材料中最高。在强度、刚度 、重量、疲劳特性等有严格要求的领域，在要求高温 、化学稳定性高的场合，碳纤维复合材料都具优势。 43
长丝----filament，基本的纤维结构单元。本身是连续的， 或至少远远长于其平均直径（通常其直径为5～10 微米） 纱------yarn，小束的连续长丝，一般不大于10000支，纤维 轻轻的铰合在一起以便像长丝那样使用 纤维织物----交织纱、纤维或长丝所编织的平面纺织品结构