航空材料发展史
航空标准件发展史

航空标准件发展史一、早期航空零件制造航空标准件的起源可以追溯到20世纪初,当时飞机制造业正处于起步阶段。
由于技术限制,早期的航空零件制造主要依赖于手工制作,材料以木材和金属为主。
随着第一次世界大战的爆发,航空零件的需求急剧增加,推动了零件制造技术的快速发展。
二、材料科技进步随着科技的进步,航空材料也经历了多次变革。
早期飞机主要采用木材和金属材料,后来逐渐被铝合金和镁合金所取代。
到了20世纪50年代,复合材料开始应用于航空领域,为航空标准件的制造提供了更多的选择。
三、工艺技术革新在航空零件制造过程中,工艺技术的革新也起到了关键作用。
从传统的机械加工到数控加工,从热处理到表面处理,工艺技术的进步为航空标准件的制造提供了更高的精度和更稳定的性能。
此外,3D打印技术的出现也为航空零件的快速原型制造提供了可能。
四、国际标准与合作随着航空工业的不断发展,国际标准和合作变得越来越重要。
航空标准件的制造需要遵循国际标准,如ISO和AS9100等。
同时,各国航空企业也在不断加强合作,共同推动航空技术的发展。
五、数字化与智能化发展近年来,数字化和智能化技术对航空标准件的发展产生了深远的影响。
通过采用数字化技术,可以实现零件的虚拟设计和制造,提高制造精度和效率。
而智能化技术的应用则有助于实现生产线的自动化和智能化,进一步提高生产效率和产品质量。
六、环保与可持续发展要求随着全球环境问题的日益严重,航空标准件的制造也面临着越来越多的环保要求。
企业需要采取有效的措施来降低生产过程中的环境污染,推广环保材料和工艺,同时还需要考虑产品的可回收性和再利用性。
这些措施有助于推动航空标准件的可持续发展。
七、市场与竞争格局演变随着航空工业的发展,航空标准件的市场规模也不断扩大。
企业之间的竞争也越来越激烈,尤其是在材料、工艺、品质和价格等方面。
为了在竞争中获得优势,企业需要不断推陈出新,提高产品性能和降低成本。
同时,企业还需要关注市场需求的变化,积极开拓新的应用领域和市场。
航空铝发展史

航空铝发展史航空铝,一种轻盈且强度高的铝材料,在航空工业中发挥着至关重要的作用。
随着航空技术的飞速发展,航空铝也经历了从无到有,从初级到高级的演变历程。
下面将详细回顾航空铝的发展历史。
一、航空铝的起源19世纪末,铝作为一种新兴材料开始进入人们的视野。
随着冶炼技术的进步,铝的产量逐渐增加,价格逐渐降低,使得铝在各个领域得到广泛应用。
20世纪初,人们开始尝试将铝用于飞机制造。
与传统木材、钢等材料相比,铝具有重量轻、强度适中、耐腐蚀等优点,为航空工业带来了新的可能性。
二、航空铝的初期发展在航空铝的初期发展阶段,主要关注的是提高铝的冶炼技术和生产工艺。
这个时期的航空铝主要是铸造铝合金,通过改变铝的成分和铸造工艺,以获得更强的力学性能。
然而,由于技术限制和材料科学的认知不足,这个时期的航空铝存在一些问题,如韧性不足、易断裂等。
三、航空铝的成熟期随着科技的不断进步,人们对于材料科学的理解越来越深入。
在20世纪中期以后,航空铝进入了成熟期。
这个时期的航空铝主要是变形铝合金,通过轧制、锻造等工艺获得所需形状和性能。
变形铝合金的出现大大提高了航空铝的力学性能和使用范围。
此外,人们还研究了各种新型的铝合金,如高强度铝合金、耐高温铝合金等,以满足航空工业日益增长的需求。
四、航空铝的未来展望随着环保意识的日益增强和能源消耗的持续增加,航空工业面临着越来越大的压力。
未来,航空铝的发展将更加注重环保、节能和可持续发展。
新型的航空铝材料将不断涌现,以提高飞机的燃油效率、降低排放、减轻机身重量等为目标。
例如,研究开发具有更高强度的轻质铝合金、耐腐蚀性能更好的铝合金、可回收再利用的环保型铝合金等。
同时,随着3D打印等先进制造技术的普及和应用,航空铝的生产工艺也将迎来新的变革。
3D打印技术可以实现复杂结构的快速成型,减少材料浪费和加工时间,进一步提高航空铝的生产效率和材料性能。
五、结语回顾航空铝的发展历程,我们可以看到一种材料从无到有,从初级到高级的演变过程。
航空材料的发展历程

航空材料的发展历程航空材料的发展历程可以追溯到19世纪中叶,随着人类飞行技术的逐渐成熟,对于材料性能的要求也越来越高。
在航空工业的发展过程中,航空材料一直扮演着重要的角色,它对于飞机的性能、安全以及经济性起着决定性的影响。
本文将从铝合金、复合材料和新型航空材料三个方面介绍航空材料的发展历程。
20世纪初,铝合金成为了航空材料的主力。
铝合金具有重量轻、强度高、抗腐蚀性好等优点,因此广泛应用在航空器件中。
1920年代,铝合金开始应用于航空领域,如用来制造机身、发动机罩等部件。
在第二次世界大战期间,铝合金的应用进一步发展,大部分军用飞机都采用了铝合金制造。
然而,随着航空技术的进步,传统的铝合金材料已经难以满足对于更高性能的要求,因此人们开始研究新型的航空材料。
由于铝合金的强度、刚度等特性的限制,20世纪中期开始,从钛合金、镍基合金到复合材料等新型材料开始在航空工业中应用。
钛合金具有高强度、优良的耐高温性能和抗腐蚀性能,因此被广泛应用于航空发动机和机身结构中。
镍基合金则因其在高温下具有优异的性能而成为涡轮引擎中不可替代的材料。
复合材料由于其重量轻、强度高以及优良的抗腐蚀性能而成为了航空材料的热门选择,尤其是碳纤维复合材料的应用在升级换代的飞机中越来越普遍。
除了传统的金属和复合材料外,近年来新型航空材料也受到了人们的关注。
例如,高温复合材料可以在极端环境下工作,在航空发动机中具有广泛的应用前景。
新型的隐身材料可以有效减少雷达捕捉,提高战机的隐蔽性。
此外,还有智能材料、自修复材料等也在不断研究发展之中。
总的来说,航空材料的发展历程经历了从铝合金到复合材料再到新型航空材料的转变。
随着航空技术的进步和对材料性能要求的不断提高,航空材料的研究也将继续向更高、更安全、更经济的方向发展。
在未来,航空材料的发展将更加注重绿色环保和可持续发展的理念,以满足社会对可持续航空交通的需求。
航空材料发展

¾ 1924年,德国研制成功一种工业铝锂合金— —司克龙,含锂0.1%铝锌合金
¾ 1957年,英国研制成功含锂1.1%的X-2020 铝合金,用于美国超音速攻击机RA-5C, 重量减轻6%
¾ 1967后,由于冶金技术发展,出现含锂量 更大,密度更小,强度更高的铝锂合金, 目前应用在许多先进的战斗机和民航飞机 上
支柱和翼肋用云杉;螺旋桨用胡桃木;机 翼蒙皮采用麻布
第一架成功飞机——莱特兄弟“飞行者一号”
20世纪头十几年飞机的使用原则: 重要的承力件采用金属杆 大量部件和蒙皮都使用非金属材料
木质材料缺点: 很难做到强度、重量、性能上的最佳 木质材料吸湿性强、易燃、易腐蚀等
铝合金材料的出现
¾1906年,法国的威尔姆研制出了变形 铝合金(杜拉铝)
¾1916年,法国工程师居尼尔和美国的 普利斯顿发现了铝合金的时效硬化现 象
¾1919年德国容克斯公司设计制造出世 界上第一架全金属飞机F-13旅客机
机翼用9根杜拉铝管作翼梁以承担弯矩 用波纹铝板作蒙皮以承担扭矩
6.2 铝合金的发展
变形铝合金 ¾熔融法制锭,再经受金属塑性变形加
工,制成各种形态的铝合金。 ¾适宜于作飞机的结构材料 铸造铝合金 ¾可用金属铸造成形工艺直接获得零件
日本的零式战斗机,这种铝合金比钢 还硬,因为有了这种金属零式设计时 就采用了很细的飞机框架,并且敢于 在上面钻孔减重,此外铆钉尺寸也非 常小,在能保证战机强度的情况下大 大减轻了飞机重量
¾美国获得了零式飞机的合金样本,研 制了7075铝合金,用于B-29轰炸机
¾1943年美国埃肯公司研制成功新合金 75S,加入了铬,抗腐蚀性得到改善, 从40年代开始,广泛用于飞机结构材 料,是航空材料史上一次重大突破。
航空材料发展历程

航空材料发展历程
航空材料的发展历程可以追溯到二战期间,当时航空工业对于轻巧、强度高且耐腐蚀的材料的需求推动了航空材料领域的研究与发展。
以下是航空材料发展的一些里程碑事件:
1. 金属材料时代:最早的飞机构件使用的是金属材料,如铝合金和钛合金。
这些金属材料具有优异的强度和耐久性,但相对较重,限制了飞机的性能。
2. 复合材料的引入:20世纪60年代,复合材料开始应用于航空工业。
复合材料由纤维增强材料(如碳纤维或玻璃纤维)与树脂基体组成,具有高强度、低密度和良好的耐腐蚀性能。
这种材料的引入在提高航空器性能、减轻重量方面起到了重要作用。
3. 利用新材料提高性能:在过去几十年中,航空材料的研究重点逐渐转向了新材料的开发。
高温合金、超高强度钢、陶瓷基复合材料和纳米材料等新材料的应用,使得飞机具备更高的耐用性、更好的高温性能和更大的载荷能力。
4. 革命性的材料创新:最近的一些材料创新将航空领域推向了一个新的高度。
例如,碳纳米管材料的研究应用带来了先进的导电性和强度,用于改善飞机结构的性能。
此外,具有自修复功能的材料和轻质化材料的研究也为航空产业带来了巨大的潜力。
综上所述,航空材料的发展历程经历了金属材料时代、复合材
料的引入、利用新材料提高性能以及革命性的材料创新。
这些发展不断推动着航空领域的进步和创新。
飞行器材料技术的发展与应用

飞行器材料技术的发展与应用一、引言飞行器材料技术的发展与应用是飞行器工业的重要组成部分。
飞行器所需要的材料包括结构材料、功能材料、燃料材料等。
随着现代工业技术的不断发展,飞行器材料技术也在不断进化,以满足飞行器的高速、高空、极端环境下的使用需求。
本文将探讨飞行器材料技术的发展历程及其应用领域。
二、飞行器材料技术的发展历程1.初期阶段早期的飞行器都使用木材和铝合金材料来制造,这些材料经过简单的加工和焊接就能组装成成型。
但随着科技的不断发展和人们对飞行器性能的要求越来越高,这些传统的材料已经无法满足需求。
1960年代,随着新材料的发展,人们开始使用钛合金一类的材料来制造飞机,这些材料具有重量轻、强度高、抗氧化等优点,但是制造难度也加大,需要使用高技术成分的钣金加工及机械加工。
2.进阶阶段20世纪70年代,碳纤维复合材料被运用到航空产业中,因在维修难度以及成本费用等方面问题引起了人们关注。
但是,这种新材料具备更高的强度、刚度、重量等特点,并比之前使用的铝材料更耐腐蚀,这些优势让人们更倾向使用这类新材料。
一些先进军用飞机和民用飞机都开始使用该材料。
例如美国 F-22 及 F-35 隐形战斗机都采用了碳纤维复合材料制造。
3.现代阶段十年来,飞行器材料技术发展并没有停止,各种新材料陆续应用到飞行器生产过程中,如超高分子量聚乙烯材料、金属间化合物材料、高温合金材料等新型材料。
一些最新的技术模式包括3D打印、表面改性、纳米材料等技术能够实现大批量的复杂部件制造并解决材料界的难点问题。
这使制造出的飞行器更加轻便、强化、快速。
三、飞行器材料技术的应用领域1.航空领域航空领域是飞行器材料技术应用的重要领域。
航空飞行器需要材料既满足轻便、强度高、抗腐蚀等要求,同时要承受高速、高温、高压等恶劣环境的考验。
因此,碳纤维复合材料、钛合金、高温合金等材料被广泛应用在飞机的机身、发动机、起落架、螺旋桨等关键部件上,以保证飞机操作的安全性。
航空发动机材料的发展史

航空发动机材料的发展史一、引言航空工业是现代工业的重要组成部分,而航空发动机则是航空工业的核心。
航空发动机材料作为航空发动机的重要组成部分,对于提高发动机性能、延长使用寿命、降低维修成本等方面都具有至关重要的作用。
本文将从历史的角度出发,介绍航空发动机材料的发展史。
二、早期材料在20世纪初期,飞行器的速度和高度都比较低,因此对于材料的要求也不是很高。
当时主要使用铝合金和钢材作为航空发动机的材料。
这些材料虽然比较简单,但是在当时已经能够满足基本需求。
三、第一次世界大战后第一次世界大战后,飞行速度和高度都有了明显提升,对于航空发动机材料也提出了更高的要求。
这时候开始使用镁合金和钛合金等新型材料来制造航空发动机。
这些新型材料具有更好的强度和耐腐蚀性能,在当时被广泛应用。
四、第二次世界大战期间第二次世界大战期间,航空发动机材料的发展达到了一个新的高峰。
在这个时期,开始使用高温合金和复合材料等新型材料来制造航空发动机。
这些新型材料具有更好的抗热性能和轻量化特点,使得航空发动机的性能得到了极大的提升。
五、现代航空发动机材料随着科技的不断进步,现代航空发动机材料也在不断地更新换代。
目前主要使用的航空发动机材料包括镍基合金、钛合金、复合材料等。
这些新型材料具有更好的强度、抗腐蚀性能和轻量化特点,可以满足现代高速飞行器对于航空发动机材料的严格要求。
六、结论总之,随着科技的不断进步,航空发动机材料也在不断地更新换代。
从最早期简单的铝合金和钢材到现在应用广泛的镍基合金、钛合金和复合材料等新型材料,每一次技术革新都为航空工业带来了新的发展机遇。
未来,航空发动机材料的发展将继续引领着航空工业向前发展。
航空材料简史

航空材料简史航空材料发展史自从人类开始尝试遨游蓝天,"用什么样的材料制造飞机"就一直是摆在科学家和工程师面前的一个重大问题,航空材料的发展也在极大程度上推动了航空事业的进步。
一百多年来,航空材料的发展所经历的阶段如下表所示。
[1]航空材料发展历程在航空发展的萌芽阶段,木头和帆布是天然材料中强度、重量、刚度均最为适合制造飞机的。
因此,直至第一次世界大战,木头和帆布都是蓝天上的主宰。
其重量轻、强度、刚度较高,是自然材料中最适合用来制造飞机结构的。
到了一战末期,金属材料开始登上了航空舞台,以铝镁合金为主,辅以少量不锈钢的全金属飞机开始称霸地球的天空。
二战之后,随着人类对于飞行速度的不断追求,一种新的金属——钛合金,以其超高的刚度、强度以及耐高温性能登上了历史舞台。
当人们都认为金属材料将是未来天空的主宰时,复合材料的出现再一次掀起了一场航空材料革命,自20世纪七十年代至今,复合材料在飞机制造中的地位越来越强,并大有从配角变身主角的势头。
在诞生之初只被使用在尾翼、鸭翼等载荷较小位置的复合材料,如今在最新的客机——空客A350以及波音-787身上已经占到了50%左右,站上了主导地位。
波音787客机空客A350客机航空材料的特点作为航空器上所使用的材料,一方面,我们需要其"结实",另一方面,我们还希望其密度小,重量轻。
通常,我们用"强度"和"刚度"两个性质来描述一种材料"结实"与否,强度指的是受力后不易产生破坏的能力,而刚度指的是受力后不易产生变形的能力。
比如,蜘蛛丝可以承受非常大的拉力而不断裂,这意味着其强度很大,但是蛛丝受力后会产生很大的变形,因而其刚度很小;普通玻璃受力后变形很小,因此其具有较高的刚度,但是非常容易断裂破坏,因此我们用"强度低"来形容它。
在航空领域,通常,我们希望材料即具有高强度,又具有高刚度,还具有密度小,重量轻的特点,除此之外,工程师还提出了诸如耐高温,耐腐蚀,易加工等种种性能要求,可见,航空业对于材料的要求相当之高。
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航空材料发展史第一章远古的梦人类有史以来就向往着能够自由飞行。
古老的神话故事诉说着人类早年的飞行梦,直至1900年10月的一个傍晚,当威尔伯.莱特趴在易碎的滑翔机骨架上,迎着海风飘了起来,直至1903年12月17日,“飞行者一号”试飞成功。
人类从此开始了征服蓝天的旅程。
100多年间,航空领域迅速发展,各式的飞机层出不穷。
人类对飞机性能要求越来越高,早期的木质‘飞行者一号’早已经进入了历史的博物馆。
(1903年12月17日莱特兄弟驾驶他们制造的飞行器员进行首次持续的、有动力的、可操纵的飞行)最早的飞机机翼是木质骨架帆布蒙皮,其根本是由于材质轻盈。
这样才足以达到升力大于重力而飞行的最基本要求。
由于材料过于轻便,导致天气因素对于飞行影响较大,天空中总是存在风的,这就使得实现飞机飞行的关键在于如何调节飞机前后左右各个方向的受力平衡,特别是飞机的重心和升力受力点之间的关系。
如何解决平衡和操纵问题就成了阻碍人类飞行的第一个难题。
尽管莱特兄弟的‘飞行者一号’被一阵狂风掀飞遭到严重损坏,但是这已经促进了航空商业事业的萌发和未来的发展。
第二章战争的催化之后德国人和法国人注意到了飞机在军事上的重要作用,第一次世界大战初期,飞机首先用于战场上空指引炮兵射击、侦察和轰炸,飞机逐渐发展为装备有手枪、手榴弹而后发展成为机枪、炸弹而颇具攻击性得战场杀手。
这就是歼击机的鼻祖。
限于当时技术的影响,飞机的材料仍然局限于木质和帆布。
之后硬铝的出现给机体结构带来巨大的变化。
1910~1925年开始用钢管代替木材作机身骨架,用铝作蒙皮,制造全金属结构的飞机。
金属结构飞机提高了结构强度,改善了气动外形,使飞机性能得到了提高。
飞机的时代已经开始了。
第一次世界大战结束后,各国都没有停止对全金属结构的战斗机的探索,在二战中,飞机得到了更加广泛的使用。
人们此时更加致力于寻找材料可以使飞机的行动更加敏捷。
40年代全金属结构飞机的时速已超过600公里。
洛克希德P-38,击落山本五十六的功臣然而,在飞机不断提速过程中,如何冷却发动机和机身地严丝合缝,成为当时的首要难题。
当时发动机主要由铝合金、镁合金、高强度钢和不锈钢等制造,由于战争影响,民用航空飞机始终发展缓慢。
在两次世界大战之间各国逐渐发展了全金属结构的战斗机,重要的是不锈钢骨架铝合金蒙皮的结构,并且出现了翼盒的设计。
当然二战期间由于金属缺乏各国都采用过木质结构的飞机,但是不锈钢骨架铝合金蒙皮的全金属飞机已经成为主流。
铝合金密度低,但强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,可加工成各种型材,具有优良的导热性和抗蚀性,工业上广泛使用,使用量仅次于钢。
适合用于承载大重量的中等结构材料中。
铝合金示例。
铝合金的一些性能参数:铝合金的典型机械性能(Typical Mechanical Properties)铝合金牌号及状态拉伸强度(25°C屈服强度(25°C硬度500kg力10mm球延伸率(1/16in)厚度5052-H11217519560125083-H1802116514飞机上的蒙皮、梁、肋、桁条、隔框和起落架都可以用铝合金制造。
飞机依用途的不同,铝的用量也不一样。
着重于经济效益的民用机因铝合金价格便宜而大量采用,如波音767客机采用的铝合金约占机体结构重量81%。
军用飞机因要求有良好的作战性能而相对地减少铝的用量,如最大飞行速度为马赫数的F-15高性能战斗机仅使用%铝合金。
第三章新星:钛合金二战结束后,航空领域取得巨大进步,50年代末喷气式飞机的速度已超过2倍音速,给飞机材料带来了热障问题。
铝合金耐高温性能差,在200°C时强度已下降到常温值的1/2左右,需要选用耐热性更好的钛或钢,这主要是因为铝合金和钢在不少情况下已不能满足先进飞机在减轻结构重量和提高飞行速度(相应地提高零部件工作温度)等方面的新实求,而钛合金和复合材料仿优良性能恰恰适应了先进飞机发展的客观需要。
自然就产生了对以往选材格局的极大冲击。
钛合金的强度和使用温度上限与钢相近,密度却只有钢的57%左右,以钛代钢的减重效果显而易见。
铝合金的密度虽小,但由于强度显著低于钛合金,其“比强度”仍不及钛合金,尤其当零部件工作温度较高时,使用温度上限较低的铝合金更不得不让位给钛合金。
钛是20世纪50年代发展起来的一种重要的结构金属,钛合金是以钛为基础加入其他元素组成的合金。
钛有两种同质异晶体:882℃以下为密排六方结构α钛,882℃以上为体心立方的β钛。
钛合金因具有强度高、耐蚀性好、耐热性高等特点而被广泛用于各个领域。
钛合金具有如下特性:强度高:钛合金的密度一般在cm3左右,仅为钢的60%,纯钛的强度才接近普通钢的强度,一些高强度钛合金超过了许多合金结构钢的强度。
因此钛合金的比强度(强度/密度)远大于其他金属结构材料,可制出单位强度高、刚性好、质轻的零、部件。
目前飞机的发动机构件、骨架、蒙皮、紧固件及起落架等都使用钛合金。
热强度高:使用温度比铝合金高几百度,在中等温度下仍能保持所要求的强度,可在450~500℃的温度下长期工作这两类钛合金在150℃~500℃范围内仍有很高的比强度,而铝合金在150℃时比强度明显下降。
钛合金的工作温度可达500℃,铝合金则在200℃以下。
抗蚀性好:钛合金在潮湿的大气和海水介质中工作,其抗蚀性远优于不锈钢;对点蚀、酸蚀、应力腐蚀的抵抗力特别强;对碱、氯化物、氯的有机物品、硝酸、硫酸等有优良的抗腐蚀能力。
但钛对具有还原性氧及铬盐介质的抗蚀性差。
低温性能好:钛合金在低温和超低温下,仍能保持其力学性能。
低温性能好,间隙元素极低的钛合金,如TA7,在-253℃下还能保持一定的塑性。
因此,钛合金也是一种重要的低温结构材料。
化学活性大:钛的化学活性大,与大气中O、N、H、CO、CO2、水蒸气、氨气等产生强烈的化学反应。
含碳量大于%时,会在钛合金中形成硬质TiC;温度较高时,与N作用也会形成TiN钛合金制品硬质表层:在600℃以上时,钛吸收氧形成硬度很高的硬化层;氢含量上升,也会形成脆化层。
吸收气体而产生的硬脆表层深度可达~mm,硬化程度为20%~30%。
钛的化学亲和性也大,易与摩擦表面产生粘附现象。
导热系数小、弹性模量小:钛的导热系数λ=()约为镍的1/4,铁的1/5,铝的1/14,而各种钛合金的导热系数比钛的导热系数约下降50%。
钛合金的弹性模量约为钢的1/2,故其刚性差、易变形,不宜制作细长杆和薄壁件,切削时加工表面的回弹量很大,约为不锈钢的2~3倍,造成刀具后刀面的剧烈摩擦、粘附、粘结磨损。
钛合金主要用于制作飞机发动机压气机部件,其次为火箭、导弹和高速飞机的结构件。
它是航空航天工业中使用的一种新的重要结构材料,比重、强度和使用温度介于铝和钢之间,但比强度高并具有优异的抗海水腐蚀性能和超低温性能。
1950年美国首次在F-84战斗轰炸机上用作后机身隔热板、导风罩、机尾罩等非承力构件。
当零部件的工作温度较低时,铝合金又遇到了比钛合金更强劲的竞争对手——复合材料,原本属于它的“领地”又往往被“比强度”更优越的复合材料所“侵占”。
铝合金和钢在飞机上的用量就是在上述情况下逐渐缩小的。
好在铝合金和钢的成本要比钛合金和复合材料低得多,只要能满足预定飞机性能指标,铝合金和钢就仍有立足之地。
第四章近世的探索20世纪60年代以硼/环氧为代表的先进复合材料问世,这源于军机结构减重需要,复合材料逐渐得到了航空工业的认可和推广到其他非军事航空领域。
为满足航空航天等尖端技术所用材料的需要,先后研制和生产了以高性能纤维(如碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等)为增强材料的复合材料,其比强度大于4×106厘米(cm),比模量大于4×108cm。
根据飞机不同位置使用不同材料已达到最大化的减轻飞机重量并提高。
(飞机基本框架)根据飞机不同位置对材料的不同要求,使用不同材料以达到最大化的减轻飞机重量并提高飞行速度的目的。
这就是我们不断探索寻求新材料的目的。
现在,铝、钛、钢和复合材料已成为飞机的基本结构材料。
复合材料是由有机高分子、无机非金属或金属等几类不同材料通过复合工艺组合而成的新型材料。
它既保留原组成材料的重要特色,又通过复合效应获得原组分所不具备的性能。
可以通过材料设计使各组分的性能互相补充并彼此关联,从而获得更优秀的性能,与一般材料的简单混合有本质区别。
根据飞机的构造,我们致力于探寻机体材料(包括结构材料和非结构材料)、发动机材料和涂料,其中最主要的是机体结构材料和发动机材料。
机体主要由机翼和机身组成,由于复合材料热稳定性好,比强度、比刚度高,可用于制造飞机机翼和前机身、发动机壳体、航天飞机结构件等。
随着复合材料的广泛应用,飞机的性能也达到了一个新的高度,飞行变得越来越高速化、机动化、隐形化、智能化、微型化、无人化、电子化。
各式飞机都随之得到了改良。
飞行速度和飞行高度都得到提升。
尤其是飞行时克服天气因素及地理环境的影响的能力得到大幅度提升。
这在一定程度上得益于材料的发展。
用于构建飞机的复合材料,最基本要求具有强度高、模量高、耐高温、导电等一系列性能。
目前用于飞机的主要有树脂基复合材料、碳纤维复合材料等。
接下来,我们来了解一下他们的特点。
树脂基复合材料最早于1932年在美国出现,1944年3月在莱特-帕特空军基地试飞成功一架以玻璃纤维增强树脂为机身和机翼的飞机。
进入20世纪70年代,出现了先进复合材料(Advanced Composite Materials, 简称ACM)树脂基复合材料具有以下优点:1)比模量、比强度高:2)抗疲劳性好:一般情况下,金属材料的疲劳极限是其拉伸强度的20~50%,CF增强树脂基复合材料的疲劳极限是其拉伸强度的70~80%3)减震性好;4)过载安全性好;5)具有多种功能(耐烧蚀性好、有良好的耐摩擦性能、高度的电绝缘性能、优良的耐腐蚀性能、有特殊的光学、电学、磁学性能);6)成型工艺简单;7)材料的结构、性能具有可设计性树脂基复合材料具有各向异性、不均质、呈粘弹性、纤维(或树脂)体积含量不同,材料的物理性能差异、影响质量因素多,材料性能多呈分散性等特点。
树脂基复合材料可分为“热固性”与“热塑性”两大类。
由于热塑性复合材料具有工作温度高、韧性好和可重复成形等优点,但由于热塑性复合材料成本较高、预浸料硬挺和缺乏粘性而难以铺贴成工件等。
在航空领域的应用并没有热固性复合材料使用比例大。
应用于航天领域的树脂基复合材料主要有。
“环氧”和“双马来酰亚胺”(这两种都属于热固性树脂)和其他的高性能树脂等。
环氧树脂(epoxy Resin)指分子中含有两个或两个以上环氧基团的有机高分子化合物。
固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能,它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度,介电性能良好,变定收缩率小,制品尺寸稳定性好,硬度高,柔韧性较好,对碱及大部分溶剂稳定。