复合材料在飞机上的应用
先进复合材料在航空航天领域的应用..

演讲人:王美玉
谢谢
由于 C F R P明显减重以及在使用中不会因疲劳或 腐蚀受损,大大减少了油耗和排放,燃油的经济性比 其直接竞争机型低1 3%左右,降低了运营成本,每 英里成本比目前效率最高的飞机低 15%~20% , 成 为第1个每位乘客每百公里耗油少于3 L的远程客机。 2)波音公司的B787飞机,又称为“ 梦想客机” ,除 了采用新型的发动机和创新的流线型机翼设计外, 在 其主体结构( 包括机翼和机身) 上大量采用先进的复 合材料,先进复合材料在 B787的用量高达 50% 。
2、先进复合材料在军用飞机上的应用
先进复合材料在军用飞机上应用3 0多年来, 已经从最 初的非承力构件发展到应用于次承力和主承力构件, 如 垂直尾翼、 水平安定面、 方向舵、 前机身和机翼蒙皮等。 1)欧洲的 A400M 属于新一代大 型军用运输机, 在材料应用技术上有了新的飞跃, 主 要表现为先进复合材料占结构质量的3 5%~4 0% 。 在 A400M 运输机上, 特别值得提出的是复合材料 机翼, 碳纤维复合材料占机翼结构质量比例高达8 5% , 开创了使用复合材料为主要材料制造大型运输机机翼的先 例。
一些先进树脂基复合材料具有比较好的雷达传输和介电 透射特性,当雷达波透射到这些树脂基复合材料时,不 容易形成爬行的电磁波, 因此也被用做隐身材料。
3、在固体火箭上的应用
固体火箭发动机是当今各种导弹武器的主要动力装置,计 算结果表明, 固体火箭一、 二、 三级发动机结构质量每 减轻1kg, 导弹射程相应地增加 0.6、3、16km 左右, 所 以对壳体特别是末级发动机壳体进行结构减重是战略导弹 总体设计师孜孜以求的目标, 而达到目标最重要的技术 途径之一就是采用先进的材料。 采用碳纤维复合材料将大大减轻火箭和导弹的惰性质 量, 既减轻发射质量,又可节省发射费用或携带更重的 弹头或增加有效射程和落点精度。20世纪60年代初,开 始采用纤维缠绕成型的玻璃钢壳体取代钢壳, 如美国的 潜地导弹“ 北极星 A-3 ” 发动机玻璃钢壳体质量比“ A -1” 的合金钢减轻了60% ,成本降低了66% 。
复合材料在军用飞机上的应用

复合材料在军用飞机上的应用复合材料(Composite Materials)是由两种或两种以上不同的材料组成的复合体,通过元素间或化学结合力或物理吸附形成。
在军用飞机中,复合材料作为一种新型材料,已广泛应用在飞机的结构和系统中,其具有轻质、高强度、抗腐蚀等优点,可提高飞机的载荷能力和机动性,同时又可以减少飞机的自重,提高飞机的使用寿命和效率。
1.复合材料的应用于飞机的结构复合材料的应用于飞机的结构是在传统金属材料基础上的一种创新材料,这种材料能够有效地提高飞机的强度和刚性,进而提高飞机的飞行效率。
这种材料甚至可以替代一些传统材料制造成的零件。
飞机中广泛采用了如下结构件:(1)机翼结构:复合材料的特点是轻、薄、强,对于机翼来说,薄型高扬力机翼和高空载荷选择复合材料作为结构是一种很好的选择。
(2)机身结构:复合材料的特点是轻量化、强度和刚度高,使得它成为非常好的材料。
另外,复合材料比传统金属材料更好地对抗高空环境带来的危害,比如氧化和侵蚀等。
(3)飞行控制系统:飞行控制系统中广泛采用复合材料,比如垂直尾翼、水平稳定翼等。
这些控制表面需要具有轻量化、高强度和可靠性等特点,复合材料能够满足这些要求。
2.复合材料的应用于飞机的系统复合材料的应用于飞机的系统是将材料应用于飞机系统中,提高系统性能和可靠性。
具体包括以下几个方面:(1)燃油系统:复合材料能够提供抗腐蚀、耐热、耐磨损等特点,应用于燃油系统中能够减少经常性的维护工作。
(2)舱壁内夹层隔板:复合材料具有良好的隔音、隔热和防震性,因此在隔板中广泛应用。
(3)电气系统:复合材料可以作为电路板材料,具有高强度、耐热、阻燃性等特点,在电气系统的配件上广泛使用。
随着时代的发展,军用飞机日趋高科技化、轻量化。
复合材料因其轻质、高强度、良好的防腐性等优点,已成为军用飞机最受欢迎的选择。
在未来,随着材料科技的进一步发展,复合材料将会在军用飞机的逐渐替代上大有可为。
复合材料在航空航天领域的应用

复合材料在航空航天领域的应用航空航天工程是当今科技领域中最具挑战性和前沿性的领域之一。
随着科技的不断进步,复合材料作为一种新型材料,在航空航天领域中得到了广泛的应用。
复合材料是由两种或两种以上的不同材料组合而成,具有优异的力学性能和轻质化特点,成为航空航天工程中不可或缺的材料。
复合材料在航空航天领域中的应用主要体现在飞机结构中。
传统的金属材料在飞机结构中存在着重量大、阻力大等问题,而复合材料具有比重较低、强度高、刚度大等优点,可以有效减轻飞机的自重,并提高飞机的飞行性能。
例如,复合材料可以用于飞机的机翼、机身等结构部件,使得飞机具有更好的飞行稳定性和燃油经济性。
复合材料在航空航天领域中还广泛应用于航天器热保护系统。
航天器在大气层再入过程中会受到高温的热辐射,传统的热保护材料往往难以满足高温、高速的要求。
而复合材料具有优异的耐高温性能和热稳定性,可以有效保护航天器在再入过程中不受高温的影响。
因此,复合材料在航天器热保护系统中的应用,可以保证航天器的安全和稳定。
复合材料还被广泛应用于卫星的结构设计和制造中。
卫星需要具有轻质化、高强度、高刚度等性能,以满足卫星在太空中的长期运行需求。
复合材料作为一种理想的卫星结构材料,可以有效减轻卫星的重量,提高卫星的运载能力和工作效率。
因此,复合材料在卫星制造中的应用,可以提高卫星的整体性能和可靠性。
复合材料在航空航天领域中的应用是不可忽视的。
复合材料以其轻质化、高强度、高刚度等优点,为航空航天工程提供了新的解决方案。
随着科技的不断进步,相信复合材料在航空航天领域中的应用将会更加广泛,为航空航天工程的发展注入新的活力。
复合材料在民用航空飞机中的应用

复合材料在民用航空飞机中的应用复合材料在民用航空飞机中的应用越来越广泛,主要是为了实现飞机的减重、耐腐蚀和降低成本。
复合材料结构具有轻质化、小型化和高性能化等特点,可以提高飞机的抗震动动稳定性、气动弹性、超声速巡航、过失速飞行控制、耐热性能、抗冲击损伤能力、前翼飞机先进气动布局和抗雷击防护等方面的实际应用效果。
复合材料是由两种或两种以上的原材料通过各种工艺方法组合成的新材料。
与单一均质材料相比,复合材料具有质量轻、抗震动、抗裂纹、耐热、抗冲击、防雷击等方面的优越性。
与金属材料相比,在导电性和成形工艺等方面也有显著差异。
复合材料飞机密封、静电防护和抗雷击方面的作用十分重要。
在民用航空飞机中,增强纤维主要有碳纤维、玻璃纤维、芳纶和硼纤维等。
碳纤维因其产量高、性能好、纤维类型规格多、成本低经济实惠等特点,在民用航空飞机结构上应用最为广泛。
碳纤维增强树脂基复合材料在航天飞机舱门、机械臂和压力等方面有着重要的应用。
几种飞机结构上常用纤维的性能比较如表1所示。
复合材料在民航飞机上的应用功用主要是为了实现飞机的减重、耐腐蚀和降低成本。
波音飞机777/787和空中客车A330/A340/A380上复合材料的应用,标志着航空飞机复合材料结构设计发展已经成熟。
复合材料飞机结构技术是以实现高结构效率、减轻飞机重量、改善飞机气动弹性和结构的坚固性等综合性能为目标的高新技术。
Carbon fiber rced resin-XXX and pressure vessels。
with the most critical being the thermal tiles of the space shuttle。
which can ensure its safe repeated flight。
while the rced carbon/carbon material RCC can enable the space XXX 1700℃ XXX.In n。
从结构用途方面阐述复合材料在国内外民用飞机上的应用情况

从结构用途方面阐述复合材料在国内外民用飞机上的应用情况篇一一、引言随着航空技术的飞速发展,民用飞机对于材料性能的要求也日益提高。
复合材料,由于其优异的力学性能、轻量化特性以及设计灵活性,在民用飞机制造中得到了广泛应用。
本文将从结构用途的角度,详细阐述复合材料在国内外民用飞机上的应用情况。
二、复合材料在民用飞机结构中的应用概述复合材料在民用飞机结构中的应用主要体现在以下几个方面:机身、机翼、尾翼、发动机短舱以及内部构件等。
通过复合材料的应用,民用飞机实现了结构轻量化,提高了飞行性能,同时降低了运营成本。
三、国内外民用飞机复合材料应用的具体情况机身结构:复合材料在机身结构中的应用主要体现在蒙皮和桨叶上。
采用碳纤维增强复合材料制造的机身蒙皮,具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点,显著提高了飞机的燃油经济性和飞行性能。
国内外主流民用飞机制造商如波音、空客等均在机身结构中大量采用复合材料。
机翼结构:机翼是飞机的重要承载部件,其性能直接影响到飞机的飞行安全。
复合材料在机翼结构中的应用,可以实现机翼的轻量化设计,提高机翼的升力系数和飞行稳定性。
例如,波音787梦想飞机的机翼采用了碳纤维复合材料制造,使得机翼重量大幅减轻,同时提高了飞行效率。
尾翼结构:尾翼是控制飞机飞行方向的关键部件。
复合材料在尾翼结构中的应用,可以降低尾翼的重量,提高尾翼的控制精度和响应速度。
国内外多款民用飞机如空客A350、C919等均采用复合材料尾翼结构。
发动机短舱:发动机短舱是民用飞机发动机的重要保护装置,需要具有良好的耐高温、耐腐蚀等性能。
复合材料在发动机短舱中的应用,可以显著提高短舱的耐高温性能和结构强度,保证发动机的安全运行。
例如,CFMI公司的LEAP-1C发动机就采用了碳纤维复合材料制造的发动机短舱。
四、复合材料在民用飞机应用中的挑战与前景尽管复合材料在民用飞机上得到了广泛应用,但仍面临一些挑战,如制造成本、维修难度等。
然而,随着技术的进步和产业规模的扩大,复合材料的制造成本将逐渐降低,维修技术也将不断完善。
复合材料在飞机上的应用

复合材料在飞机上的应用Document number:WTWYT-WYWY-BTGTT-YTTYU-2018GT复合材料在飞机航空中的应用与发展学校:西安航空职业技术学院专业:金属材料与热处理技术姓名:郭远摘要复合材料在飞机上的用量和应用部位已成为衡量飞机结构先进性的重要指标之一;复合材料构件的整体成型、共固化技术不断进展,复杂曲面构件不断扩大应用;复合材料的数字化设计,设计、制造一体化,以及基于三维模型铺层展开的专用设计/制造软件等技术的开发是先进复合材料发展的基本技术保障.复合材料在飞机航空中的应用与发展复合材料大量用于航空航天工业和汽车工业,特别是先进碳纤维复合材料用于飞机尤为值得注意。
不久前,碳纤维复合材料只能在军用飞机用作主结构,但是,由于技术发展的进步,先进复合材料已开始在民航客机止也应用作主结构,如机身、机翼等。
一.飞机结构用复合材料的优势现今新一代飞机的发展目标是“轻质化、长寿命、高可靠、高效能、高隐身、低成本”。
而复合材料正具备了上面的几个条件,成为实现新一代飞机发展目标的重要途径。
复合材料具有质轻、高强、可设计、抗疲劳、易于实现结构/功能一体化等优点,因此,继铝、钛、钢之后迅速发展成为四大飞机结构材料之一。
复合材料在飞机结构上的应用首先带来的是显着的减重效益,复合材料尤其是碳纤维复合材料其密度仅为cm3左右,如等量代替铝合金,理论上可有42%的减重效果。
近年来随着复合材料技术的深入研究和应用实践的积累,人们清楚地认识到:复合材料在飞机结构上应用效益绝不仅仅是减重,而且给设计带来创新舞台,通过合理设计,还可提供诸如抗疲劳、抗振、耐腐蚀、耐久性和吸透波等其它传统材料无法实现的优异功能特性,可极大地提高其使用效能,降低维护成本,增加未来发展的潜力和空间。
尤其与铝合金等传统材料相比,可明显减少使用维护要求,降低寿命周期成本,特别是当飞机进入老龄化阶段后效果更明显,据说B787较之B767机体维修成本会降低30%,这在很大程度上应归功于复合材料的大量应用。
聚合物复合材料在航空航天中的应用

聚合物复合材料在航空航天中的应用航空航天工业是现代科技的重要领域之一,而聚合物复合材料作为一种具有轻质、高强度和多功能的材料,正在航空航天领域得到越来越广泛的应用。
本文将详细介绍聚合物复合材料在航空航天中的应用,并分析其优点和潜力。
1. 简介聚合物复合材料是由两个或多个不同的材料组合而成,以利用各材料的优点并弥补其缺点。
聚合物作为基体材料,通过添加纤维增强材料(如碳纤维或玻璃纤维)来提高材料的强度和刚度。
这种组合材料具有轻质、高强度、抗腐蚀、抗疲劳和耐高温等优点,因此被广泛应用于航空航天领域。
2. 航空中的应用(1)航空器结构材料:聚合物复合材料被广泛用于飞机的结构部件,如机翼、机身和尾翼等。
相比于传统的金属材料,聚合物复合材料具有更好的重量-性能比,可以降低飞机的自重,提高燃油效率。
此外,聚合物复合材料还具有较好的耐腐蚀性能,能够减少维护成本。
(2)飞机内部结构:在飞机的内部结构中,聚合物复合材料也得到了广泛应用。
例如,航空航天公司正积极开发利用聚合物复合材料制造座椅、壁板和地板等内饰部件,以减轻飞机的整体重量,提高乘客的舒适性。
3. 航天中的应用(1)火箭和卫星:聚合物复合材料在火箭和卫星的制造中发挥着重要作用。
这些复合材料能够承受极端的温度和压力环境,同时具有较高的强度,使得火箭和卫星在发射和太空环境中具备足够的可靠性和耐久性。
(2)航天飞机:聚合物复合材料在航天飞机的制造中具有关键地位。
例如,航天飞机的热护盾瓦块采用了聚合物基复合材料,具有良好的隔热性能和耐热性能,能够保护航天飞机在重返大气层时不受高温的影响。
4. 优点和潜力聚合物复合材料在航空航天中的应用具有以下优点和潜力:(1)轻质高强:相较于传统的金属材料,聚合物复合材料具有更轻的重量和更高的强度,能够降低航空器的自重,提高飞行性能和燃油效率。
(2)多功能性:聚合物复合材料可以根据需要进行定制,并具备多种功能,如导热、导电和防腐蚀等。
复合材料在军用飞机上的应用

复合材料在军用飞机上的应用
复合材料在军用飞机上的应用
越来越多的军用飞机都开始采用复合材料来构建航空器,从机身到发动机到机翼,复合材料已经取代了传统的金属材料。
复合材料相比于金属材料,具有更低的重量、更强度和更高的耐温、耐磨性能,并且可以缩短开发周期和减少成本,并且可以提高飞行性能。
因此,复合材料的应用在军用飞机上有着重大的意义。
一般来说,复合材料在军用飞机上的应用主要包括机身、机翼、发动机以及内部结构等方面。
首先,复合材料可以大大降低飞机的重量,这使得飞机获得更高的飞行性能,减少燃油消耗和维护成本。
其次,复合材料可以提高机翼的强度和刚性,在高速飞行时可以把力矩尽量降低,从而提高飞行稳定性。
此外,复合材料可以提高机身耐温性能,使得飞机可以在更高温度的环境下飞行,从而提高飞行安全性。
最后,复合材料可以降低发动机的重量,使发动机更加紧凑,这不仅提高了发动机的效率,也有利于降低发动机的维护成本。
复合材料在军用飞机上的应用,有助于提高飞行安全性,缩短开发周期,降低成本,提高飞行性能,保障飞机的可靠性。
复合材料的使用将为航空技术的发展带来更新的突破,将成为军用飞机的新的发展方向。
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复合材料在飞机航空中的应用与发展学校:西安航空职业技术学院专业:金属材料与热处理技术姓名:郭远摘要复合材料在飞机上的用量和应用部位已成为衡量飞机结构先进性的重要指标之一;复合材料构件的整体成型、共固化技术不断进展,复杂曲面构件不断扩大应用;复合材料的数字化设计,设计、制造一体化,以及基于三维模型铺层展开的专用设计/制造软件等技术的开发是先进复合材料发展的基本技术保障.复合材料在飞机航空中的应用与发展复合材料大量用于航空航天工业和汽车工业,特别是先进碳纤维复合材料用于飞机尤为值得注意。
不久前,碳纤维复合材料只能在军用飞机用作主结构,但是,由于技术发展的进步,先进复合材料已开始在民航客机止也应用作主结构,如机身、机翼等。
一.飞机结构用复合材料的优势现今新一代飞机的发展目标是“轻质化、长寿命、高可靠、高效能、高隐身、低成本”。
而复合材料正具备了上面的几个条件,成为实现新一代飞机发展目标的重要途径。
复合材料具有质轻、高强、可设计、抗疲劳、易于实现结构/功能一体化等优点,因此,继铝、钛、钢之后迅速发展成为四大飞机结构材料之一。
复合材料在飞机结构上的应用首先带来的是显着的减重效益,复合材料尤其是碳纤维复合材料其密度仅为cm3左右,如等量代替铝合金,理论上可有42%的减重效果。
近年来随着复合材料技术的深入研究和应用实践的积累,人们清楚地认识到:复合材料在飞机结构上应用效益绝不仅仅是减重,而且给设计带来创新舞台,通过合理设计,还可提供诸如抗疲劳、抗振、耐腐蚀、耐久性和吸透波等其它传统材料无法实现的优异功能特性,可极大地提高其使用效能,降低维护成本,增加未来发展的潜力和空间。
尤其与铝合金等传统材料相比,可明显减少使用维护要求,降低寿命周期成本,特别是当飞机进入老龄化阶段后效果更明显,据说B787较之B767机体维修成本会降低30%,这在很大程度上应归功于复合材料的大量应用。
同时,大部分复合材料飞机构件可以整体成型,大幅度减少零件数目,减少紧固件数目,减轻结构质量,降低连接和装配成本,从而有效地降低了总成本,如F/A-18E/F零件数减少42%,减重158kg。
复合材料整体成型技术还可消除缝隙、台阶和紧固件,无疑对提高军机的隐身性能也具有非常重要的贡献。
二.飞机结构用复合材料的发展过程先进复合材料于上世纪60年代中期一问世,即首先用于飞行器结构上。
30多年来先进复合材料在飞机结构上应用走过了一条由小到大、由次到主、由局部到整体、由结构到功能、由军机应用扩展到民机应用的发展道路。
1.复合材料在军用飞机上的发展过程纵观国外军机结构用复合材料所走过的道路,大致可分为三个阶段:第一阶段复合材料主要用于受力较小或非承力件,如舱门、口盖、整流罩以及襟副翼、方向舵等,大约于上世纪70年代初完成。
第二阶段复合材料主要用于垂尾、平尾等尾翼一级的次承力部件,以F-14硼/环氧复合材料平尾于1971年研制成功作为标志,基本于上世纪80年代初完成。
此后F-15、F-16、F-18、幻影2000和幻影4000等均采用了复合材料尾翼,此时复合材料用量大约只占全机结构重量的5%。
第三阶段复合材料开始应用于机翼、机身等主要的承力结构,受力很大,规模也很大。
主要以1976年美国原麦道公司研制成功FA-18复合材料机翼作为里程碑,此时复合材料用量已提高到了13%,军机结构的复合材料化进程进一步得到推进。
此后世界各国所研制的军机机翼一级的部件几乎无一例外地都采用了复合材料,其复合材料用量不断增加,如美国的AV-8B、B-2、F/A-22、F/A-18E/F、F-35、法国的“阵风”(Rafale)、瑞典的JAS-39、欧洲英、德、意、西四国联合研制的“台风”(EF2000)、俄罗斯的C-37等,具体如表1所示。
应该指出继机翼、机身采用复合材料之后,飞机的最后一个重要部件——起落架也开始了应用复合材料,向着全机结构的复合材料化又迈进了一步。
复合材料用在起落架上是代钢而不是代铝,可有更大的减重空间,一般可达40%左右。
2.复合材料在民用航空上的发展继军机之后,国外大型民机也大量采用复合材料,以波音飞机为例,其进程大致走过了四个阶段:第一阶段:采用复合材料制造受力很小的前缘、口盖、整流罩、扰流板等构件,该阶段于上世纪70年代中期实现。
第二阶段:制造升降舵、方向舵、襟副翼等受力较小的部件,该阶段约于80年代中期结束。
第三阶段:制造垂尾、平尾受力较大的部件,突破了尾翼级部件在大型客机上的试用,随后B777设计应用了复合材料垂尾、平尾,共用复合材料吨,占结构总重的11%。
第四阶段:在飞机最主要受力部件机翼、机身上正式使用复合材料,如波音公司正在研制的B787“梦想”飞机,其复合材料用量达50%。
下图为B787“梦想”中复合材料的使用情况。
图中深蓝色部分为飞机的碳层合板,用于机身主体的机构,浅蓝色为碳夹芯板,用于飞机的尾翼部分和侧翼的少部分部件,绿色部分是玻璃纤维,红色部分为铝,黄色部分为铝/钢/钛吊架。
空客也于70年代中期开始了先进复合材料在其A300系列飞机上的应用研究,经过7年时间于1985年完成了A320全复合材料垂尾的研制,此后A300系列飞机的尾翼一级的部件均采用复合材料,将复合材料的用量迅速推进到了15%左右。
已于2005年初下线并首飞的A380超大型客机,其复合材料用量达25%,主要应用部位包括中央翼、外翼、垂尾、平尾、机身地板梁和后承压框等,开创了先进复合材料在大型客机上大规模应用的先河。
上面的图为空客大型民机结构用复合材料的进程。
3.复合材料在我国飞机制造的应用我国于上世纪 70 年代已开展军机用先进复合材料的研究。
“六五”期间作为预研项目研制了两个机型的复合材料垂尾,1985 年开始研制某型机带整体油箱的复合材料机翼,90 年代初研制了某型机复合材料垂尾和前机身,此后多种机型均正式采用了复合材料,其复合材料用量接近10%。
虽然我国在航空和汽车领域中,对于复合材料已经有了一定的了解和应用,但是复合材料的开发和投用在我国仍是一个重大的难点,我国航天事业起步慢,也没有核心技术的支持,但是我相信,在长期的努力之下,我们国家一定会拥有自己的复合材料的技术,并用于飞机,汽车等的制造中。
三.飞机结构复合材料在将来的发展及前景人们以前一直担心树脂基复合材料结构的使用寿命问题,30多年来的应用发展历史证明了先进复合材料具有优异的使用性能,使用寿命不成问题,这也是目前飞机结构复合材料用量大幅提高的基础和前提。
自20世纪70年代先进复合材料进入飞机结构以来,各种飞机从未因大量使用复合材料引发飞行事故,这无疑为复合材料的应用增加了信心和安全置信度。
最早的装机件历经30余年的使用,已到设计的使用寿命,最近的检测结果表明,空中使用和地面验证情况相符,疲劳和使用环境未造成剩余强度下降,仍可承受既定的设计载荷,绝大多数制件至今仍处于良好状态。
曾以为树脂基复合材料的老化可能是影响使用的严重问题,国外的大量使用经验证明,老化不成问题,性能衰退未超过使用要求。
同时使用经验还表明,复合材料随飞机结构成功地经受了疲劳与温度、吸湿及腐蚀等环境的考验,有些问题并不像当初预计的那样严重。
实践还使人们认识到复合材料越是用于主结构问题越少,使用性能可能更好。
如复合材料薄板,特别是薄的蜂窝结构面板常出现冲击损伤容限等问题,但主结构板厚增加,如A380中央翼盒处板厚可达45mm,损伤阻抗能力提高,损伤容限已不成问题。
当板厚超过8mm损伤容限问题会急剧下降,厚板的吸湿、温度传导等问题均会下降,机体结构内部的框、梁、肋用复合材料冲击、吸湿、耐温等敏感问题也会相应下降,因此材料许用值和结构设计值可适当放宽。
国内20余年的飞机结构用复合材料结果也表明复合材料确是一种使用性能优异的新材料。
如今复合材料在四大机种上的大量应用,已形成目前世界航空领域再度起飞的发展新态势,事实雄辩地证明复合材料是实现飞机现代化的必由之路,飞机结构复合材料化也是大势所趋。
未来飞机特别是军机为了进一步达到结构减重与降低综合成本,复合材料将不断取代其他材料,用量继续增长。
美国一报告中指出:到2020年,只有复合材料才有潜力使飞机获得20%~25%的性能提升,复合材料将成为飞机的基本材料,用量将达到65%。
2000年统计,铝,钢,钛,复合材料各占飞机部件材料的65%,15%,5%,15%。
铝占的比重仍然是最大的,而预计将来,复合材料降占主导位置。
下图为现在与将来预计飞机用材料比例图。
飞机结构用复合材料的发展趋势概括起来可归纳为以下几个方向:(1)高性能化。
高性能化趋势从材料角度主要体现在三个方面,一是提高力学性能,二是提高耐热性能,三是提高耐服役环境性能。
(2)多功能化。
同一结构实现多种功能是复合材料的优势之一,如承力/吸波,承力/吸波/减振、降噪一体化是飞机结构用复合材料的一个重要发展方向。
要实现多功能化,设计是首位,材料是根本,工艺是保证。
(3)智能化。
智能化对提高结构效率和可靠性具有重要作用,是飞机结构设计越来越重视的方向。
开发飞机结构用复合材料自感知、自诊断、自适应智能化技术,可以实现复合材料飞机结构噪声抑制、振动控制、主动变形、健康监测。
(4)低成本化。
这是一个永恒的主题。
成本过高仍是制约飞机结构大量应用复合材料的主要障碍,因此低成本化仍为复合材料发展中急需解决的关键技术。
低成本化重点考虑制造技术低成本化、设计方法低成本化、全寿命低成本化。
(5)制造过程数字化。
有利于减少试验量,缩短研制周期,降低废品率及提高生产效率。
应发展复合材料制造过程模拟与工艺参数优化技术,实现复合材料制造过程数字化与飞机结构设计数字化趋向相适应。
(6)设计制造一体化。
在设计阶段就考虑制造与装配中的问题,可加快产品研制进度,提高质量,有效降低成本。
采用全新的设计理念和手段,将设计和制造融为一体,是复合材料发展的又一个重要趋势。
飞机的绝大部分结构将采用复合材料的这一预言已经实现,人们期待着复合材料在飞机上更广阔的应用前景,甚至全复合材料飞机的出现。
随着材料方面的新进展,比如智能复合材料的出现,以及复合材料设计/制造技术朝着数字化、集成化、知识化等方向的不断发展,将会大大加速这一进程。
近年来,我国的复合材料技术得到了迅速发展,开始朝着实现复合材料构件设计、制造、检测一体化方向发展。
借鉴国外的先进技术和经验,对加速我国的复合材料技术的发展、扩大复合材料的应用具有重要意义。