先进复合材料在航空航天领域的应用
先进复合材料在航空航天领域的应用
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复合 材料 等 ， 以树 脂 基 复 合 材料 在 航 空 工 业 中 的 尤 应用 最 为广泛 ｌ 。 ＿ ７ ］
２ １ 先 进 树 脂 基 复 合 材 料 ．
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１ 先 进 复 合 材 料 的特 性
复合 材 料是 由有 机 高分 子 、 机 非金 属 或 金属 无
等几 种不 同物 理 、 学性 质 的材 料 ， 过 复 合 工艺 ， 化 通 以微 观 、 观或 宏观 等不 同 的结 构尺 度与 层次 ， 细 经过
的基 本 材料之 一 。本 文 简要 概述 了先 进 复合 材 料 的特 性 ， 着重介 绍 了先 进树 脂 基 复 合 材料 、 属基 复合 金
材 料 、 瓷 基 复 合 材 料 、 ／ 复 合 材 料 等 的 特 点 和 研 究 进 展 ， 及 先 进 复 合 材 料 在 航 空航 天 领 域 的 应 用 。 陶 碳 碳 以 关键 词 ： 进 复合材 料 ； 空航 天 ； 用 先 航 应 中 图 分 类 号 ： ３ ＴＢ ３ 文献标 志码 ： Ｂ
ｐ ｌｍｅ ｔｉ ｏ ｏ ｉｅ ， ｔｌ ｔｉ ｏ ｐ ｓｔｓ ｅａ ｃｍａｒｘｃ ｍｐ ｓｔｓａ ｄｃ ｒ ｏ ／ ａｂ ｎｃ ｍｐ ｓｔｓｗｅｅｍａｎ ｙ ｏｙ ｒｍａｒｘｃ ｍｐ ｓｔｓ ｍｅａ ｍａ ｒ ｃ ｍ ｏ ｉｅ ，ｃ ｒｍｉ ｔｉ ｏ ｏ ｉ ｎ ａ ｂ ｎ ｃ ｒ ｏ ｏ ｏ ｉ ｒ ｉｌ ｘ ｅ ｅ
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％ 。
航空航天先进复合材料应用教案
2 滹沱河和我第一部分：1．给下面加点字注音：滹沱河（）拽（）狗吠（）吞噬（）2．释词。
吞噬：翕动：3．祖母、母亲和姐姐都说我是个小滹沱河，结合后文，说说为什么。
4．课文第一段在内容上的作用是，在写法上的作用是。
5．说说下列句子的含义。
几十年来，每当濒于绝望时，我常常被它的呼吼声惊醒过来。
6．指出下列句子的修辞手法。
⑴那是灰灰的沙滩，无知无觉地躺在那里，除去沙土之外，尽是大大小小的石头。
（）⑵看不见飞溅的明亮的水花，是千千万万匹野兽弓起脊背在飞奔。
（）⑶但是，我又能把它深深地藏在心里，包括它那深褐色的像蠕动的大地似的河水，那战栗不安的岸，还有它那充满天地之间的吼声和气氛。
（）读选文，回答问题：祖母双手伸开，拦着不让我去。
她哪里能拦阻得住我，我不是个小滹沱河吗？滹沱河的声息越来越大，大水仿佛淹没了我们的村子。
我听见有谁立在房顶上闷声闷气地喊：“后生们，快堵水云，带上铁锹，带上四齿铁耙！”我当然是个小后生，照吩咐的扛上锹，跑向大门外。
人们全都朝大河那里跑，我融入了人流之中……前几天，不断下暴雨，今天并没有云，天却令人感到是黑沉沉的，而且很低。
我不歇气地随着大人们跑着，一过关头（一段古城墙），赫然地望见了滹沱河。
它不像水在流动，是一大块深袍色的土地在整个地蠕动。
看不见飞溅的明亮的水花，是千千万万匹野兽弓着脊背在飞奔。
它们由于飞奔，一伸一缩的身躯拉长了多少倍，形成了异常宽广的和谐的节奏。
滹沱河分成明显的上下两部分。
下面是凝重的水的大地，上面是飞奔的密密匝匝一色的野兽，它们仿佛空悬地飞奔在水的大地上。
我所听到的那淹没一切的声音，正是这千千万万匹野兽的狂吼，还有它们践踏的水的大地的喘息声。
姐姐和宝大娘挖野蒜的那片树林子已不见了，引起过我伤感的惶恐的灰灰的沙和石头全都不见了，显然都被滹沱河吞没。
我现在才明白姐姐说的岸是什么，岸是河时刻想吞噬的战栗不安的大地，岸并不安稳。
大后生们不准我人别的小后生们走向岸边，但我还是钻过了赤裸的与滹沱河同色的脊梁和腿脚的栅栏，走到河的跟前。
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。
先进复合材料在航空航天领域的应用
先进复合材料在航空航天领域的应用1概述现阶段，我国航空航天事业得到前所未有的发展，航空航天领域对材料的要求不断提升，为了满足航空航天领域对材料性能的要求，应该研发新型、高性能的材料，先进复合材料应运而生，其具有多功能性、经济效益最大化、结构整体性以及可设计性等众多特点。
将先进复合材料应用在航空航天领域，能够有效地提高现代航空航天器的性能，减轻其质量。
和传统钢、铝材料相比，先进复合材料的应用，能够减轻航天航空器结构重量的30%左右，在提高航空航天器性能的同时，还能降低制造和发射成木。
现阶段，先进復合材料己经成为飞船、卫星、火箭、飞机等现代航空航天器的理想材料，同时，先进复合材料己经和高分子材料、无机非金属材料及金属材料并列为四大材料。
因此，文章针对先进复合材料在航空航天领域应用的研究具有重要的现实意义。
2我国先进复合材料发展现状自20世纪70年代开始，我国就开始了对复合材料的研究工作，经过40多年的研究与发展，我国先进复合材料的技术水平不断提高，并且取得了可喜的进步。
现阶段，我国先进复合材料在航空航天领域中的应用，逐渐实现了从次承力构件向主承力构件的转变，被广泛地推广和应用在军机、民机、航空发动机、新型验证机和无人机、卫星和宇航器、导弹以及火箭等领域，即先进复合材料己经进入到实践应用阶段。
但是，我国先进复合材料技术的发展和研究成果与国外发达国家的水平还具有一定的差距，现阶段我国先进复合材料的设计理念、制备方法、加工设备、生产工艺以及应用规模等都相对落后。
例如，我国军用战斗机中复合材料的用量低于国外先进战斗机的复合材料用量，仅有少数的军用战斗机超过20%,例如J-20其复合材料的用量约为27%。
我国成功研制的C919大型民用飞机，单架飞机的先进复合材料的用量超过16吨，标志着我国先进复合材料在航空航天领域的应用水平在不断提高。
3先进复合材料简介3.1先进复合材料的组成复合材料是由金属、无机非金属、有机高分子等若干种材料采用复合工艺组成的新兴材料，先进复合材料不仅能够保留原有组成材料的特点，还能够对各种组成材料的优良性能进行综合，各种材料性能的相互补充和关联，能够赋予新兴复合材料无法比拟的优越性能。
复合材料在航空领域的用途
复合材料在航空领域的用途航空工业是现代工业的重要组成部分，而复合材料作为一种新型材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，被广泛应用于航空领域。
本文将介绍复合材料在航空领域的用途。
一、飞机结构件复合材料在飞机结构件中的应用是航空领域中最为重要的应用之一。
传统的金属材料在飞机结构件中存在重量过大、疲劳寿命短等问题，而复合材料的轻质高强度特性使其成为替代金属材料的理想选择。
例如，复合材料可以用于制造飞机的机翼、尾翼、机身等部件，能够减轻飞机的重量，提高飞机的燃油效率和飞行性能。
二、航空发动机航空发动机是飞机的核心部件，也是航空领域中对材料性能要求最高的部分。
复合材料在航空发动机中的应用主要体现在叶片、外壳等部件上。
复合材料的高温耐性、抗腐蚀性和高强度使其成为制造发动机叶片的理想材料。
此外，复合材料还可以用于制造发动机外壳，提高发动机的整体性能。
三、航空电子设备航空电子设备是现代飞机的重要组成部分，而复合材料在航空电子设备中的应用也越来越广泛。
复合材料可以用于制造航空电子设备的外壳、支架等部件，具有重量轻、绝缘性能好等优点。
此外，复合材料还可以用于制造航空电子设备的散热器，提高设备的散热效果。
四、航空航天器航空航天器是航空领域中最为复杂和高端的产品，而复合材料在航空航天器中的应用也是最为广泛的。
复合材料可以用于制造航空航天器的外壳、结构件、热防护材料等，具有重量轻、耐高温、抗腐蚀等优点。
例如，复合材料可以用于制造航天器的导热板，提高航天器的热控制能力。
综上所述，复合材料在航空领域的应用非常广泛，涉及飞机结构件、航空发动机、航空电子设备、航空航天器等多个方面。
随着科技的不断进步和复合材料技术的不断发展，相信复合材料在航空领域的应用将会越来越广泛，为航空工业的发展带来更多的机遇和挑战。
复合材料在航空领域的应用
复合材料在航空领域的应用
复合材料是指由两种或两种以上不同的材料组成的新材料，具有多种
材料的优点和互补性能。
在航空领域，复合材料具有重量轻、强度高、耐
腐蚀、热稳定性好等优点，因此被广泛应用于飞机的结构件、外壳、发动
机舱等部位。
本文将从复合材料在飞机结构中的应用、外壳及涂层中的应
用以及在发动机舱中的应用等方面进行论述。
首先，复合材料在飞机结构中的应用广泛，主要体现在机翼、尾翼、
襟翼等部位。
由于复合材料具有较高的强度和刚度，可以减少结构重量，
提高飞机的机动性和燃油效率。
例如，波音公司的777客机采用了大量的
复合材料结构件，使整机减重约20%，燃油效率提高了10%以上。
此外，
复合材料还具有良好的耐腐蚀性能，可以延长飞机使用寿命，减少维护成本。
其次，复合材料在飞机外壳中的应用也非常重要。
飞机外壳是保护乘
客和货物免受外界环境影响的重要部位。
复合材料具有优异的抗疲劳性能
和耐腐蚀性能，可以提供更好的保护。
此外，复合材料的制备工艺灵活，
可以制造出各种形状和尺寸的外壳，以满足不同型号和用途的飞机的需求。
例如，波音公司的787梦想飞机采用了大量的复合材料外壳，使整机的飞
行距离和航程得到了大幅度的增加。
总之，复合材料在航空领域的应用非常广泛，不仅可以减少飞机的自重，提高燃油效率，还可以提供更好的抗疲劳性能和防腐蚀性能。
未来，
随着航空科技的不断发展和复合材料技术的进一步成熟，相信复合材料在
航空领域的应用将会进一步扩大。
复合材料在航空领域的用途
复合材料在航空领域的用途航空工业是一个高度技术化和创新性的领域，复合材料作为一种轻质、高强度、耐腐蚀的新型材料，在航空领域得到了广泛的应用。
复合材料由两种或两种以上的材料组合而成，具有优异的性能，能够满足飞机在强度、刚度、耐热性、耐腐蚀性等方面的要求。
本文将探讨复合材料在航空领域的用途，以及其在飞机制造、航空器结构、航空航天技术等方面的重要作用。
一、复合材料在飞机制造中的应用1. 复合材料在飞机机身中的应用飞机机身是飞机的主要结构之一，承担着飞行载荷和保护乘客的重要任务。
传统的金属材料虽然强度高，但密度大，容易生锈，而且加工复杂。
相比之下，复合材料具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，能够大幅减轻飞机自重，提高飞机的燃油效率和飞行性能。
因此，复合材料在飞机机身中得到广泛应用，使得飞机更加安全可靠。
2. 复合材料在飞机机翼中的应用飞机机翼是飞机的另一个重要部件，直接影响飞机的升力和飞行稳定性。
复合材料具有优异的强度和刚度，能够有效减轻机翼的重量，提高飞机的升力系数和飞行效率。
同时，复合材料还具有良好的抗疲劳性能和耐腐蚀性能，能够延长机翼的使用寿命，降低维护成本。
因此，复合材料在飞机机翼中的应用也越来越广泛。
二、复合材料在航空器结构中的应用1. 复合材料在航空器机身中的应用除了民用飞机，军用飞机和无人机等航空器也广泛采用复合材料作为机身结构材料。
复合材料具有优异的隐身性能，能够有效减小雷达反射截面，提高飞机的隐身性能。
同时，复合材料还具有良好的抗弹性和抗冲击性能，能够提高航空器的生存能力和作战效果。
因此，复合材料在航空器机身中的应用对于提高航空器的综合性能具有重要意义。
2. 复合材料在航空器翼面中的应用航空器的翼面是承受飞行载荷和提供升力的重要部件，对于航空器的飞行性能和稳定性起着至关重要的作用。
复合材料具有优异的强度和刚度，能够有效减轻翼面的重量，提高航空器的升力系数和飞行效率。
同时，复合材料还具有良好的耐热性能和耐腐蚀性能，能够适应复杂的飞行环境和恶劣的气候条件。
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先进复合材料在航空航天领域的应用
作者：周庆庆
来源：《科技风》2017年第17期
摘要：复合材料是在随着科技发展所衍生出的一种新型材料，尤其是先进复合材料目前已经被广泛应用到了航空航天领域，并发挥着至关重要的作用价值。
本文简要介绍了先进复合材料的特性，而后重点就先进复合材料在航空发动机、无人机等航空领域，以及导弹结构、运载火箭结构、卫星和宇航器结构等航天领域中的具体应用展开了深入的探究工作。
关键词：先进复合材料；航空航天；应用
伴随着当前科技水平的不断提高，尤其是航空航天领域的快速发展，材料的应用环境愈发恶劣，对于材料本身也提出了更为严苛的要求。
新型材料的研发是为了更好的满足于高新技术发展的需求，其中复合材料是目前在材料科学领域中的一个主要发展方向，同时也是新材料发展最好的一个分支，随着复合材料的快速发展，其目前已经成为了与高分子材料金属材料、无机非金属材料所并列的四大材料体系之一。
一、复合材料的特性
先进复合材料有着十分明显的优势特性，具体可概括为结构整体化、经济效益最大化、可设计性以及功能多样性，现具体分析如下：
（1）结构整体化。
先进复合材料能够被加工为整体部件，也就是应用先进复合材料部件来取代金属部件。
在一些较为特殊的轮廓及表层比较复杂的部件当中，利用金属制造往往可行性相对较差，而应用先进复合材料往往便可有效满足于实际的工作需求。
（2）经济效益最大化。
将先进复合材料应用于航空航天领域内，可实现对产品数量的大幅度精减。
因对复杂部件的连接往往无需采取焊接、铆接等方式，因而对于连接部件的需求量也便可以大大减少，进而使得材料的装配成本与时间也能够有效降低，从而实现经济效益的最大化。
（3）可设计性。
应用纤维、树脂、复合结构等方式可得到多种性能、形状存在明显差异化的复合材料，选取出适当的材料及铺层次序便可加工出没有膨胀系数的复合材料，同时其尺寸稳定性也要明显优于一般的金属材料。
（4）功能多样性。
随着先进复合材料材料的不断发展，其不断融合了许多优异的物理性能、化学性能、生物性能、力学性能等。
如先进复合材料所具备的阻燃性能、吸波性能、防热性能、屏蔽性能、半导性能及超导性能，而且各类先进复合材料其本身的构成也不尽相同，在功能方面也会产生出一定的差异性，目前综合性及多功能性现已成为先进复合材料发展的一项主流趋势。
二、先进复合材料在航空航天领域中的应用
（一）航空领域
1.航空发动机中的应用
在航空发动机的结构设计中，高性能系统对于材料本身在轻型化与耐高温方面有着更加严苛的要求。
新型材料与工艺技术的快速发展是为了服务于新一代航空发动机的发展要求，特别是先进复合材料的应用在航空发动机中已经得到了大规模的应用，如将陶瓷基复合材料应用与发动机的空气流动通道中，便可促使发动机的高温区域仅需少部分甚至无需冷却气体，从而也便可促使涡轮扇发动机的重量大大降低，发动机的运转效率也将达到更大水平，相应的发动机性能、耐久能力、燃油经济性等也便能够得到大幅度的提升。
2.无人机中的应用
在未来的航空领域发展过程中，无人机将是至关重要的一个发展方向，无人机的主流发展趋势便是飞行高度更高、时间更长、隐身效果更好，要想提高无人机制造效率、较小制造成本，复合材料的应用便是其中至关重要的一项技术手段。
例如在无人机的尾翼部位采用石墨/环氧复合材料，相较于传统的铝合金混合结构其重量可减小60%以上。
此外，设计人员应用复合材料还能够实现传统金属材料所难以企及的空气动力学设计，如超声速飞行的前掠翼飞机。
（二）航天领域
1.导弹结构材料
应用碳纤维/环氧复合材料所制成的导弹结构相较于铝结构其重量将降低40%以上。
目前在导弹发射筒的制造上许多发达国家也开始采用先进的复合材料，如美国的“MX”导弹，俄罗斯的“白杨M”导弹等。
由于采用先进复合材料所制造出的导弹发射筒通过大幅度降低自身重量后能够显著提升导弹的灵活性。
目前我国在这一方面也开展了相关的研究工作，并研发出了应用先进复合材料所制造的仪器舱，能够显著提升战略导弹的灵活性与机动性，有着十分优异的应用效果。
2.运载火箭结构材料
一些发达国家早在上世纪50年代便开始采用纤维缠绕成型的玻璃钢壳体来取代以往所采用的钢壳。
应用这一材料能够减轻超过50%以上的结构自重，在这一基础上，美国紧接着又研发了“MX”三级发动机壳体，其采用了芳纶/环氧复合材料，此种结构形式的壳体重量相较于纤维缠绕成型的玻璃钢壳体其重量又可进一步降低50%左右。
在先进复合材料的快速发展过程中，将之应用于运载火箭发动机壳体当中的优势价值愈发突出。
当前我国在运载火箭发动机壳体制造方面也开始逐渐采用先进复合材料，现已能够将芳纶/环氧材料以及玻璃纤维/环氧复合
材料成功应用于运载火箭的发动机壳体之内。
在运载火箭结构设计方面充分应用以先进复合材料，可实现对运载火箭发动机重量的大幅度减小，促进其发动机性能的显著提升。
3.卫星和宇航器结构材料
卫星结构质量将会直接影响到卫星本身的功能特性，针对卫星结构采取轻型化设计现已成为卫星结构发展的一个主流趋势。
对通讯卫星的推力桶应用先进复合材料制造，其重量相较于传统的铝结构可减小30%左右，所减小的终了可新增450条以上的电话线，并且还能够大幅度降低卫星发射费用，有着极高的经济性价值。
三、结语
总而言之，在历经了几十年的发展后当前我国的先进复合材料工业已形成了一个相对较为完备的体系，而且部分复合材料也已被广泛的应用到了航空航天器的生产当中，并取得了十分优异的应用效果。
然而，就从目前的整体现状来看我国在先进复合材料方面技术水平与发达国家仍存在着不小的差距。
因此，我国还应在此方面不断加大研究力度，积极借鉴、汲取国外的先进经验与技术，以促进我国航空航天器性能的全面提升。
参考文献：
[1]唐见茂.航空航天复合材料发展现状及前景[J].航天器环境工程，2013，30（4）.
[2]马保全，周正干.航空航天复合材料结构非接触无损检测技术的进展及发展趋势[J].航空学报，2014，35（7）.
[3]孙虎，周丽.基于分形维数的复合材料结构损伤成像[J].仪器仪表学报，2013，34（2）.
作者简介：周庆庆（1987），四川双流人，硕士，助教，研究方向：材料成型及控制工程。