波音787中复合材料的应用及性能特点剖析
波音787飞机性能简介
毕业设计(论文)波音787飞机性能简介学院名称宇航学院学生姓名王国鹏班级学号********卷面成绩2013年12 月摘要波音787，又称为“梦想客机”（英语：Dreamliner），中型双发（动机）宽体中远程运输机，是波音公司1990年启动波音777计划后14年来推出的首款全新机型，由波音民用飞机集团（BCA）负责开发，在2004年4月正式启动。
经多次延期后，于美国时间2009年12月15日成功试飞，标志着787飞机的制造项目进入交付使用前最后一个阶段，2010年交付使用。
2011年9月27日零时20分，波音787“梦想飞机”交付全日空。
2013年1月16日，由于连续出现安全故障，美国联邦航空局宣布暂时停飞所有波音787“梦想”客机。
关键词：梦想客机、试飞、安全故障目录1、简介 (1)2、研发情况 (1)2.1研发背景 (1)2.2项目成立 (2)2.3研发发展 (2)2.4首飞测试 (3)2.5最新计划 (4)3、参数 (4)4、特点 (5)4.1巡航速度 (5)4.2生产周期 (5)4.3人性化设计 (5)4.4发动机 (5)4.5材料使用 (6)4.6机身设计 (6)5、国内相关机型比较 (7)参考文献 (7)1、简介波音787系列[1]属于200座至300座级客机，航程随具体型号不同可覆盖6500至16000公里。
波音公司强调波音787的特点是大量采用复合材料，低燃料消耗、较低的污染排放、高效益及舒适的客舱环境，可实现更多的点对点不经停直飞航线。
以及较低噪音、较高可靠度、较低维修成本。
波音787梦想飞机是航空史上首架超长程中型客机，打破以往一般大型客机与长程客机挂钩的定律。
预计2010年787的单位造价为$1.3-1.8亿美元。
[1]787在技术和设计上的突破，使中型尺寸的787具有在同座级的飞机中，无与伦比的航程能力与英里成本经济性。
倘若乘客偏爱不经停直飞服务及更高航班频率，那么787就是开辟这种新航线的完美机型，尤其是不适合大型飞机的客源少的远程航线。
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。
复合材料在航空航天中的应用
复合材料在航空航天中的应用
复合材料是一种由两种或两种以上的材料组成的新型材料，具有优异的性能，如高强度、高刚度、轻质化等。
因此，复合材料在航空航天领域得到了广泛的应用。
首先，在飞机制造中，使用复合材料可以减轻飞机的重量，提高燃油效率，从而节约燃料成本。
同时，复合材料还可以提高飞机的刚度和强度，使其更加耐用和安全。
此外，复合材料还可以降低飞机的噪音和振动，并提高飞机的舒适性。
其次，在航天器的制造中，复合材料同样发挥着重要的作用。
使用复合材料可以减轻航天器的重量，提高其抗震性能和耐久性。
此外，复合材料还可以提高航天器的温度稳定性和耐高温性，使其在极端环境下的工作更加可靠和安全。
总之，复合材料在航空航天领域的应用具有广阔的前景和巨大的潜力。
随着科技的不断进步和发展，相信复合材料将会越来越多地应用于航空航天领域，为人类的探险和发展作出更加重要的贡献。
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波音787飞机新技术的应用
波音787飞机新技术的应用摘要：随着科技的进步与不断的发展，各类新技术被应用于民机波音787，借鉴新技术的运用不仅可以提升我国飞机的国际竞争力，还可以研究新的电源系统、电子系统、飞行控制系统、环境控制系统以及液压刹车系统等多个系统，面对新形势，我国民用飞机要想捷足发展，必须吸取先进的发展经验，努力并不断研究，对技术进行变革与升级创新，方可面对未来的发展。
关键词：民用机；技术创新；国际竞争力上世纪末本世纪初，波音公司终于推出787飞机的最终定型架构，作为本世纪的第一款机型，大量的新技术和航空领域的最新成果都在上面得到应用和体现。
采用这些新技术在降低飞机运营成本和提高飞机可靠性方面发挥着至关重要的作用。
1波音787飞机新技术的概述1.1电源系统波音787的所有能量来自飞机的动力系统，消除了传统的空气供应系统。
该设计优化了飞机能量的使用并提高了发动机效率。
通过消除供气系统的各种部件（阀门，管道等），大大降低了飞机的重量，显着提高了系统的可靠性，并且可以有效地降低飞机的维护成本。
波音787的跳开关功能包括传统的跳开关和固态电路电源控制开关。
大多数跳转开关功能由固态电路控制开关实现。
该方法极大地方便了跳跃开关的控制，并且还可以集中显示跳开关的状态。
在驾驶舱内，可通过多功能显示屏集中控制跳开关。
同时，可以通过便携式维护控制显示器将跳开关控制在飞机上的任何位置，这极大地方便了飞机的维护工作。
这种固态电路跳转开关已应用于美国C-17军用运输机和空中客车A380。
1.2电子系统在波音787电子系统设计中，采用了大量互联网兼容系统和网络技术，特别是无线网络技术已广泛应用于波音787。
波音787上的数据传输将由核心网（CORENETWORK），通用核心系统（COMMONCORESYSTEM）和空地数据链路，外部数据通过核心网络进入公共核心系统。
波音公司正在进行的信息管理系统，如电子飞行包（EFB），电子记录簿（ELB）和飞机状态监测系统（AHM）都将成为波音787的标准配置。
航空器的多功能材料应用研究
航空器的多功能材料应用研究在现代航空领域，材料的发展和应用一直是推动航空器性能提升的关键因素之一。
随着科技的不断进步，多功能材料的出现为航空器的设计和制造带来了新的机遇和挑战。
本文将深入探讨航空器中多功能材料的应用，包括其类型、特性、优势以及面临的问题。
多功能材料是指那些具有多种优异性能的材料，能够在同一材料中实现多种功能，例如同时具备高强度、轻质、耐高温、耐腐蚀、隐身等特性。
这些材料的应用可以显著提高航空器的性能，降低重量，提高燃油效率，增强安全性和可靠性。
一、常见的航空器多功能材料1、复合材料复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料通过物理或化学方法组合而成的新材料。
在航空器中，碳纤维增强复合材料（CFRP）和玻璃纤维增强复合材料（GFRP）得到了广泛的应用。
CFRP 具有高强度、高模量、轻质的特点，被用于制造航空器的结构部件，如机翼、机身等，能够显著减轻航空器的重量，提高燃油效率和飞行性能。
2、钛合金钛合金具有高强度、低密度、耐高温、耐腐蚀等优良性能，在航空器发动机和高温部件中得到了广泛应用。
例如，钛合金可以用于制造发动机的风扇叶片、压气机盘等部件，能够提高发动机的工作温度和效率，同时减轻发动机的重量。
3、高温合金高温合金是能够在高温下保持良好力学性能和抗氧化性能的材料。
在航空器发动机中，高温合金被用于制造燃烧室、涡轮叶片等高温部件，能够承受高温燃气的冲刷和腐蚀，保证发动机的正常工作。
4、隐身材料隐身材料是能够降低航空器雷达反射截面积（RCS）的材料，包括吸波材料和透波材料。
吸波材料能够吸收雷达波，将电磁能转化为热能而消耗掉；透波材料则能够让雷达波穿透航空器，减少反射。
隐身材料的应用可以提高航空器的隐身性能，增强其在战场上的生存能力。
二、多功能材料的特性和优势1、轻质高强轻质高强是多功能材料在航空器应用中的重要特性之一。
减轻航空器的重量可以降低燃油消耗，提高飞行性能和航程。
例如，使用 CFRP 制造的机翼比传统的铝合金机翼轻约 30%，但强度却更高。
波音787客机的复合材料国际化制造
波音787客机的复合材料国际化制造周雷敏;孙沛【摘要】综述了复合材料在波音787客机上突破性创新应用的情况.表明作为全球第1架复合材料质量分数达到50％的飞机,波音787在复合材料的使用方面有很多独到之处,这些独到之处不仅仅体现在各种新材料及先进成型工艺的使用上,更体现在其先进的国际化制造理念上.同时,深入解析了波音公司国际化制造的管理模式,结合波音787制造过程中遇到的问题,分析了这种管理模式的优缺点.%In this Paper, the author summaries innovative applications for composite technology in Boeing 787. Boeing 787 is the first aircraft to use 50% composites. What is unique about it is that it not only applies new materials and advanced molding technology, but also advanced international manufacturing ideal. This article, starting with Boeing 787's use of composites, investigates the management pattern of Boeing Company for international manufacturing. It also analyzes the merits and demerits of this management pattern with regard to the existing problems in the process of manufacturing.【期刊名称】《高科技纤维与应用》【年(卷),期】2013(038)002【总页数】5页(P57-61)【关键词】波音787;复合材料;国际化制造;管理模式【作者】周雷敏;孙沛【作者单位】北京航空材料研究院,北京100095【正文语种】中文【中图分类】V258;V262.341 波音787客机的理念波音787客机被波音公司命名为“梦想”（Dreamliner），这不仅寓意着该型客机满足乘客追求未来更安静和更舒适航空旅行环境的梦想，也可理解为满足航空公司客户创造低成本、高性能产品的梦想，还可以认为是波音公司通过不断的技术和管理模式创新而实现在民用航空领域领先地位的梦想[1]。
复合材料在飞机、直升机中的应用
浅谈复合材料在飞机、直升机中的应用摘要：先进的复合材料自六十年代问世以来，由于其具有比强度高、比模量大、可设计性强、减震性、耐疲劳性、耐腐蚀性、过载时安全性好的优点，迅速在航空航天领域被广泛采用。
本文介绍了复合材料的发展过程，在分析复合材料在飞机上使用状况的基础上，总结我国现阶段复合材料应用上存在的问题，并提出解决问题的方法。
关键词：飞机直升机复合材料复合材料结构修理指南中图分类号：v25 文献标识码：a 文章编号：1672-3791（2013）01（b）-0000-001引言战斗机因高性能要求，需要综合应用各种高新技术。
因为先进复合材料的崛起源于飞机结构轻质化需求，而且复合材料飞机结构要求高，性能要求全面，设计难度大，涵盖面广，要求进行综合优化，其设计技术代表了先进复合材料技术发展的方向。
因此复合材料在战斗机结构中的应用代表了复合材料结构技术发展的最先进水平。
2复合材料的应用复合材料在飞机结构中的应用大致可分为三个阶段：第一阶段是应用于承载不大的简单部件，如各类口盖、舵面，阻力板、起落架舱门等。
对这类部件，据统计可减重20%左右。
第二阶段是应用于承力大的结构和主结构上，如安定面、全动平尾、前机身段、机翼等。
据统计可减重25%—30%。
第三阶段是应用于主承力和复杂受力结构，如机身、中央翼盒等，据统计可减重25%—30%。
2.1符合材料在军机上的应用先进复合材料具有比强度和比刚度高、性能可设计和易于整体成型等许多优异特性，将其用于飞机结构上可比常规的金属结构减轻飞机重量，并可明显改善气动弹性特征，提高飞机性能。
这是其他材料无法或难以达到的。
先进复合材料的广泛应用还可进一步推进隐身和智能结构设计技术的发展。
因此，先进复合材料在飞机上应用的部位和用量的多少已成为衡量飞机结构先进性的重要指标之一。
直升机上复合材料的用量已达到结构质量的60%—80%，如美国的武装直升机rah-66，其复合材料用量达到结构质量的50%以上，美国的垂直起降，倾转旋翼后又可高速巡航的v-22“鱼鹰”几乎是一个全复合材料直升机。
新型航空材料的力学性能与应用
新型航空材料的力学性能与应用在现代航空领域，材料的创新和发展始终是推动航空技术进步的关键因素之一。
新型航空材料的出现，不仅为飞机的设计和制造带来了更多的可能性，更在提高飞机性能、安全性和经济性等方面发挥着至关重要的作用。
其中，新型航空材料的力学性能是评估其适用性和可靠性的重要指标，而这些性能的有效应用则决定了航空技术的未来走向。
一、新型航空材料的种类及特点1、复合材料复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料通过物理或化学方法组合而成的新型材料。
在航空领域，常见的复合材料包括碳纤维增强复合材料（CFRP）和玻璃纤维增强复合材料（GFRP）等。
这些材料具有高强度、高模量、低密度等优点，能够显著减轻飞机结构的重量，提高飞机的燃油效率和飞行性能。
以碳纤维增强复合材料为例，其强度和模量可分别达到高强度钢的5 倍和 2 倍以上，而密度仅为钢的四分之一左右。
此外，复合材料还具有良好的抗疲劳性能和耐腐蚀性能，能够延长飞机结构的使用寿命。
2、钛合金钛合金具有高强度、低密度、耐高温等优良性能，是航空领域中广泛应用的一种金属材料。
与传统的铝合金相比，钛合金的强度更高，能够承受更大的载荷；同时，其密度仅为钢的约 60%，有助于减轻飞机的重量。
钛合金还具有良好的耐高温性能，能够在高温环境下保持较好的力学性能，适用于飞机发动机等高温部件的制造。
然而，钛合金的加工难度较大，成本较高，限制了其在某些领域的广泛应用。
3、高温合金高温合金是指能够在高温环境下（通常在 600℃以上）保持较高强度和抗氧化性能的合金材料。
在航空发动机领域，高温合金被广泛应用于制造涡轮叶片、燃烧室等关键部件。
高温合金通常含有大量的镍、铬、钴等元素，具有良好的高温强度、蠕变性能和抗氧化性能。
随着航空发动机性能的不断提高，对高温合金的性能要求也越来越高，新型高温合金的研发成为了航空材料领域的研究热点之一。
4、铝合金铝合金是航空领域中应用最为广泛的金属材料之一。
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• 由碳纤维和环氧树脂结合而成的复合材料， 由于其比重小、刚性好和强度高而成为一 种先进的航空航天材料
• 碳纤维复合材料的优势： • 1、高强度（是钢铁的5倍） • 2、出色的耐热性(可以耐受2000℃以上的 高温) • 3、出色的抗热冲击性 • 4、低热膨胀系数(变形量小) • 5、热容量小（节能） • 6、比重小（钢的1/5） • 7、优秀的抗腐蚀与辐射性能
• 碳素层板是一种由多层碳素纤维经聚合物 灌注而成的复合材料结构。在787上，碳素 层板结构由碳丝组成的带子经树脂（类似 黏胶）灌注而成。这些薄层再堆叠起来以 获得所应用结构需要的厚度和形状，并通 过持续数小时的高温高压工艺成型。
• 层合板亦称层压板(laminate)、叠层板或实心层压 板(solid laminate)、整体层压板(monolithic laminate)。层合板可制成多种结构形式，并可采 用多种工艺方法成形，可设计性强，因此在航空 航天飞行器结构中应用十分普遍。层合板是层合 结构的基本元素。层合结构系指经过适当的制造 工艺，如共固化、二次胶接、机械连接等，主要 由层合板形成的具有独立功能的较大的三维结构，
• 其他复合材料由多种材料组成，这些材料 被组合起来时，具有某些优势性的结构属 性。787上这类材料的例子包括玻璃纤维、 玻璃/碳素合成物等。
• 碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、 比模量综合指标，在现有结构材料中是最 高的。在密度、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，碳纤维复合材料都颇具优 势。
• 的损伤破坏和承载能力分析等领域。另一方面研究开发 有特色的具有自主知识产权的低成本碳纤维生产技术以 及成型费用低的复合材料制造新工艺。随着我国经济的 持续快速发展，碳纤维的市场需求与日俱增，发展我国 的碳纤维工业具有重大的现实意义和用于承力大的部件，如安定 面、全动平尾、前机身段、机翼等，据估 计可减重25%~30%。 • 第三阶段是应用于复杂受力部位，如机身 段、中央翼盒等，据估计可减重30%。787 飞机采用复合材料减重将达50%。
• 这种飞机和现今同等大小的飞机相比, 能够 节省燃油20 %, 在如今燃油价飞涨阶段, 这 一优点对航空业界有着不言而喻的意义, 并 且维修成本可节省30 %, 飞行的舒适性也有 很大提高。
• 如翼面结构的梁、肋、壁板、盒段，机身侧壁以 及飞行器部件等。 • 层合板设计是复合材料结构设计中最最关键的设 计工作之一，也是复合材料结构设计特有的工作 内容。层合板设计主要包括选取合适的铺层角， 确定各铺层角铺层的百分比和铺层顺序三方面内 容。
• 碳素夹心板是一种特殊级别的复合材料， 通过将两层纤薄硬质蒙皮附着在蜂巢版的 轻质厚核心层上制造而来。核心层材料通 常为低强度材料，但其较大的厚度可以为 夹心板复合材料提供高抗弯性，同时保持 整体低密度。
• 波音公司在研制波音787 客机的过程中, 大胆地采用了两大高技术措施:全球数字 化协同制造和机体主要结构大规模采用
复合材料, 在飞机结构中的应用情况大致可 以分为三个阶段： • 第一阶段是应用于受载不大的简单零部件， 如各类口盖、舵面、整流罩、雷达罩、阻 力板、起落架舱门等，据统计可减重20% 左右。
波音787也被称为“准日本产机”
三大件中国制造
• 碳纤维属高新技术、高附加值产品，具有广泛的用途和 良好的发展前景。碳纤维是一种可以形成庞大产业带的 基础产品，并随其成本的降低而在金属、陶瓷、玻纤等 材料的传统应用领域得到广泛应用。同时因其高科技含 量，又可在一定时期形成相对垄断产品。 • 目前, 国内外学者对于碳纤维复合材料的研究热点主要 集中于复合材料的制备与工艺优化以及复合材料及结构
波音787中复合材料的应用及 性能特点
• 2007 年7 月8 日, 世界航空界的目光聚集 在波音公司, 目睹美国飞机制造巨头的首 架波音787 梦想客机的下线揭幕仪式。 （美式写法：07/08/07）
• 2009年12月15日，波音公司的革命性作品， 被称为“梦想飞机”的波音787成功完成首 飞。
• 蜂窝夹层结构通常是由比较薄的面板与比较厚的 芯子胶接而成。一般面板采用强度和刚度比较高 的材料，芯子采用密度比较小的材料，如蜂窝芯、 泡沫芯、波纹板芯等。夹层结构具有重量轻，弯 曲刚度及强度大，抗失稳能力强，耐疲劳，吸音， 隔热等优点，因此在飞行器结构上得到了广泛应 用。对结构高度大的翼面结构，蒙皮壁板（尤其 是上翼面壁板）采用蜂窝夹层结构取代加劲板， 能明显减轻重量；对于结构高度小的翼面结构， 如操纵面，采用全高度夹层结构代替梁肋式结构， 能带来明显的减重效果。以复合材料层合板为面 板的夹层结构，由于材料的相容性，目前普遍采 用Nomex蜂窝芯子。 • 胶粘剂将面板和芯子胶接成整体，传递面板和芯 子之间的载荷；芯子支持面板承垂直于面板的压 缩应力，并能防止面板发展轴压引起的屈曲，此 时芯子承受压缩和剪切载荷。