树脂基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中的应用探究
随着 国内外 航空 、 航天产业 的迅猛 发展 ， 对航空 、 航 天用材 料 的使用性能要求也越来越 高 ，单一 的材料 已经很难完全满足 其对材料综合性能的要求 ，材料 复合化成 为新材料 的重要发展 方向， 目前 已经 发展成为继金属 材料 、 无 机非金属材料 、 高分子 材料后 的第 四大材料体系［ １ １ 。 复合材料是一种最具生命力的材料分支 ，它是新型材料 的 重要组成部分 ， 随着航空航天工业 的发展 ， 复合材料 的用量 已经 成 为飞机先进性评判 的依据之一。 在我国刚发布 的《 十三五国家 科技仓 ０ 新规划》 中也多次 提到了复合材料 ， 它仍然是 我国材料 界
２ ． １ 树 脂基 复合 材 料
展的关键 支撑材料之一 。 ２ ． ４ 碳 基 复 合 材 料 碳基复合 材料是一种 以碳纤维（ 织物 ） 或碳 化硅 等陶瓷纤维 （ 织物 ） 为增强体 ， 以碳为基体 的复合材料 的总称 。 它兼有碳的惰 性和碳纤维 的高强度 ， 具有热膨胀系数小 、 热 导率 较低 、 抗热 冲 击性能好 、耐烧蚀性好 和耐含 固体微粒燃气的冲刷等一系列 的 优异性能 ， 而且其质 轻 ， 比强度和 比弹性模量 都很 高 ， 更 重要 的 是这种 材料在惰 性环境下 随着温度 的升高 （ 可达 ２ ２ ０ ０ ％） 其强 度不降低 ， 甚 至比室温条件下还高 ， 这些都是其他材料无法 比拟 的。 目前， ， 它在国内外 已被公认为是高级载人飞行器 鼻锥 和固体 火箭发动机喷管等关键 部位最理想 的耐烧蚀 、 防热材料 。 它在工 程应用也 日趋成熟 ， 已用于美 国民兵 Ⅲ洲际导弹弹头 ， 火箭发动 机 喷管 ， 卫星 ， 飞船等尖端科 技领域 。 ３ 复 合材 料 在 航 空航 天 领 域 的 应 用 ３ ． １ 复 合 材料 在 军机 领 域 的应 用 为 了满足新一代军机对材料 高性能 的要求 ，尤其在超音 速 巡航及 隐身等方面 ， 各 国加大 了复合材料的研究 力度 ， 希望 占领 先进复合材料领域的制高点 ， 获得军事应用与产业发展的先机 。 目前 ， 复合材料所使用 的比例越来越大 。 ２ ０ １ ３年服役的 Ａ ４ ０ ０ Ｍ新一代大 型军 用运输机 中先进 复合 材 料 占结构重量 的 ３ ５ ％～ ４ ０ ％ｔ ， 美国第 ４代歼击机 Ｆ 一 ２ ２ ， 其 树 脂 基复合材料用量达 ２ ５ ％， 中国 自主研发 的歼 一 ２ ０战机碳纤 维 复合材料用量高达 ３ ０ ％， 法德合作研制的虎式武装直升机 ， 复合 材料在其机身结构材料 中的用量达到 ４ ５ ％； 美国 Ｒ Ａ Ｈ 一 ６ ６轻型
航空复合材料的分类，工艺技术以及在航空领域的应用情况研究
航空复合材料的分类，工艺技术以及在航空领域的应用情况研究近几十年来，随着复合材料技术的进步，复合材料因在航空领域的广泛应用，继铝、钢、钛等金属材料之后成为四大航空基本结构材料之一。
用复合材料去带取代传统的机械金属结构能够减轻20%~30%的结构重量，减低飞机制造成本。
本文通过研究了航空复合材料的分类、制造航空复合材料的工艺技术、复合材料在航空领域的应用情况等角度分析航空复合材料的性能特点在飞机上的应用，复合材料的制备技术对航空结构的影响、航空复合材料在飞机上的应用发展情况。
关键词：航空；复合材料；航空运用；研究一、航空复合材料1.1树脂基复合材料树脂基复合材料，具有良好的化学稳定性、超高韧性和高耐热性；碳纤维是一种基于有机聚合物的纤维增强材料，具有质量轻、强度高、韧性强、机械性能优良等优点，是一种能够灵活设计结构的理想材料。
1.2陶瓷基复合材料陶瓷基复合材料是一种耐热结构复合材料，具有高强度、比重大、体积小、抗氧化、耐高温性能好、热膨胀系数低、抗腐蚀能力强，其缺点是受力易产生裂纹，脆性大[1]。
通过采用高强度、高弹性的纤维和基体复合，得到有优良韧性的纤维增强陶瓷基复合材料能够解决应力状态下会产生裂纹的问题。
硼化物陶瓷基复合材料具有优异的性能，如熔点高、硬度高、导热率高等，广泛应用在超高温的发动机部位，美国空军将其应用在液体火箭发动机高温静止部件上[2]。
二、航空复合材料技术随着飞行器向更高、更快、智能化、无人化、低成本化演变，航空复合材料技术研究的目标是扩大复合材料在航空结构中的应用范围，以尽可能低的使用成本生产高性能的航空零部件。
复合材料制造技术的不断突破和性能不断提高在解决复合材料过高的制造成本起着重要作用，这是目前复合材料在应用上的一个大难题。
复合材料的制造技术分为以下几种。
2.1零件成形技术（1）树脂传递模塑成型技术（RTM）自上世纪90年代之后，已经开发了应用于高强度主承力结构技术的低成本制造技术，如今已应用在F-35战斗机的垂尾上。
树脂基复合材料和应用
树脂基复合材料和应用树脂基复合材料是由树脂（如环氧树脂、聚酯树脂等）作为基体以及增强材料（如玻璃纤维、碳纤维等）混合而成的一种材料。
由于树脂基复合材料具有良好的机械性能、化学稳定性和耐腐蚀性能，广泛应用于航空航天、汽车、建筑、电子等领域。
首先，树脂基复合材料在航空航天领域中应用广泛。
传统的金属材料由于其密度高、强度低，在飞行器的设计中存在很多限制。
树脂基复合材料具有高强度、低密度的特点，可用于制造飞行器的结构件，如机翼、机身等。
他们不仅能够减轻飞行器的重量，还可以提高其机动性和燃油效率。
其次，树脂基复合材料在汽车制造领域具有广泛的应用前景。
汽车行业对材料的要求是具有足够的强度和刚度，同时要求材料重量轻、耐腐蚀且易加工。
树脂基复合材料正好具备这些特点。
例如，碳纤维增强树脂基复合材料可以用于制造汽车的车身和底盘，可以有效提高车辆的安全性和燃油经济性。
此外，树脂基复合材料在建筑领域也有广泛应用。
传统的建筑材料如砖、混凝土等重量大、强度低。
而树脂基复合材料由于其轻质、高强度的特点，逐渐成为建筑行业的新宠。
例如，玻璃纤维增强聚酯树脂基复合材料可用于制造建筑外墙板、屋顶、地板等。
这不仅可以提高建筑物的结构强度，还可以减轻建筑物自身的负载。
最后，树脂基复合材料在电子行业中也有广泛的应用。
电子产品对材料要求很高，需要具有良好的绝缘性能、尺寸稳定性和导热性能。
树脂基复合材料可以满足这些要求。
例如，环氧树脂基复合材料可用于制造电子元器件的外壳，可以有效地隔离电器元件和外界环境，提高电器元件的稳定性和可靠性。
总的来说，树脂基复合材料具有广泛的应用前景。
随着科技的不断进步和发展，树脂基复合材料将得到越来越广泛的应用，为人类创造更多的奇迹和贡献。
碳纤维增强树脂基复合材料
碳纤维增强树脂基复合材料碳纤维增强树脂基复合材料是一种具有高强度、高模量、耐腐蚀性和轻质化等优良性能的新型材料，广泛应用于航空航天、汽车、船舶、体育器材等领域。
本文将对碳纤维增强树脂基复合材料的制备工艺、性能特点及应用前景进行介绍。
首先，碳纤维增强树脂基复合材料的制备工艺包括原材料选取、预处理、成型、固化等多个环节。
在原材料选取方面，需要选择优质的碳纤维和树脂，并对其进行表面处理以提高其界面粘合性。
在成型过程中，可以采用手工层叠、自动纺织、注塑成型等方法，根据不同的产品要求进行选择。
固化工艺则是利用热固化或者光固化技术，使得树脂基复合材料达到预期的性能指标。
其次，碳纤维增强树脂基复合材料具有优异的性能特点。
首先是高强度和高模量，碳纤维本身具有很高的强度和模量，与树脂复合后可以进一步提高材料的整体性能。
其次是耐腐蚀性，碳纤维不易受到化学腐蚀，使得复合材料在恶劣环境下依然能够保持稳定的性能。
此外，碳纤维增强树脂基复合材料还具有轻质化的特点，可以大幅减轻产品重量，提高使用效率。
最后，碳纤维增强树脂基复合材料在航空航天、汽车、船舶、体育器材等领域有着广阔的应用前景。
在航空航天领域，碳纤维增强树脂基复合材料可以用于制造飞机机身、发动机零部件等，以提高飞行器的整体性能。
在汽车领域，该材料可以用于制造车身结构、悬挂系统等，以提高汽车的安全性和燃油经济性。
在船舶领域，碳纤维增强树脂基复合材料可以用于制造船体、桅杆等，以提高船舶的耐久性和航行性能。
在体育器材领域，该材料可以用于制造高性能的运动器材，如高尔夫球杆、网球拍等，以提高运动员的比赛水平。
综上所述，碳纤维增强树脂基复合材料具有广泛的应用前景，制备工艺成熟，性能优异，是一种具有发展潜力的新型材料。
随着技术的不断进步和应用领域的不断拓展，相信碳纤维增强树脂基复合材料将会在更多领域展现出其独特的优势和价值。
2023年树脂基复合材料行业市场分析现状
2023年树脂基复合材料行业市场分析现状树脂基复合材料是一种具有优越性能和广泛应用领域的材料，目前在工业、建筑、航空航天、汽车等行业中得到了广泛的应用。
本文将对树脂基复合材料行业的市场分析现状进行阐述。
首先，树脂基复合材料具有轻量化、高强度、耐腐蚀等优点，因此在汽车、航空航天、船舶等行业中得到了广泛的应用。
树脂基复合材料可以大幅度降低产品的重量，同时提供足够的强度和耐久性，符合节能环保的要求。
在汽车行业中，树脂基复合材料可以用于汽车车身、座椅等部件，减轻整车重量，提高燃油经济性。
在航空航天行业中，树脂基复合材料可以用于飞机机身、翼面等部件，大幅度降低飞机的重量，提高飞行效率。
在船舶行业中，树脂基复合材料可以用于船体、甲板等部件，提高船舶的载重能力和航行速度。
其次，树脂基复合材料在建筑行业中也有广泛的应用。
由于其优越的性能，树脂基复合材料可以用于建筑外墙、屋顶、地板等部件，提高建筑物的抗震性能、保温性能和耐久性，同时降低建筑物的能耗和维护成本。
此外，树脂基复合材料还可以用于景观设计、装饰材料等方面，为建筑物增添美观性和创意性。
再次，树脂基复合材料在电子电气行业中也有广泛的应用。
由于其具有优良的绝缘性能和耐高温性能，树脂基复合材料可以用于电池、电机、电路板等部件，提高电子设备的性能和可靠性。
此外，树脂基复合材料还可以用于光伏电池、液晶显示器、LED封装等方面，提高能源利用效率和产品质量。
最后，树脂基复合材料行业面临的挑战和发展机遇也值得关注。
一方面，树脂基复合材料的生产过程中需要大量的能源和化学品，对环境造成一定的污染。
因此，如何减少生产过程中的能耗和环境污染，实现可持续发展成为行业发展的重要课题。
另一方面，树脂基复合材料的研发和生产技术还有待进一步提高，如何开发出更多种类、更高性能的树脂基复合材料，满足不同行业的需求也是一个重要的发展方向。
综上所述，树脂基复合材料行业是一个具有广阔发展前景的行业。
树脂基复合材料
树脂基复合材料
树脂基复合材料是一种性能优越的材料，由树脂基体和增强材料组成。
树脂基体通常是一种高分子化合物，如环氧树脂、聚丙烯、聚酰胺等，而增强材料可以是碳纤维、玻璃纤维等。
树脂基复合材料具有轻质、高强度、耐磨、耐腐蚀等优点，在航空航天、汽车制造、建筑等领域有广泛应用。
首先，树脂基复合材料具有轻质的特点。
由于树脂基体是一种轻质的高分子化合物，与金属相比，树脂基复合材料的密度较低。
这使得树脂基复合材料在航空航天等领域中得到广泛应用，能够减轻飞机、卫星等载具的重量，提高载具的性能。
其次，树脂基复合材料具有高强度的特点。
增强材料中的纤维是一种高强度的材料，能够提供较高的抗拉、抗压、抗剪强度。
而树脂基体的作用是将纤维固定在一起，形成一个更加坚固的结构。
因此，树脂基复合材料具有较高的强度，能够抵抗外力的作用，保证结构的稳定性。
此外，树脂基复合材料还具有耐磨、耐腐蚀的特点。
树脂基体能够起到保护纤维的作用，防止纤维受到磨损和腐蚀。
在汽车制造领域，使用树脂基复合材料能够延长汽车的使用寿命，提高汽车的耐久性。
在海洋工程中，树脂基复合材料可以取代传统的金属材料，有效解决腐蚀问题。
总之，树脂基复合材料具有轻质、高强度、耐磨、耐腐蚀等多种优点。
它在航空航天、汽车制造、建筑等领域有广泛应用，提高了产品的性能和使用寿命。
随着科技的不断发展，树脂基
复合材料的性能会进一步提升，为各个行业的发展带来更多的机遇和挑战。
树脂基复合材料在航空航天领域的应用
树脂基复合材料在航空航天领域的应用首先，树脂基复合材料在航空领域主要用于制造飞机结构件。
相比传统的金属材料，树脂基复合材料具有更高的强度和刚度，能够在保证飞机结构安全的前提下减轻飞机重量，提高飞机的燃油效率。
例如，A350XWB 飞机采用了大量的树脂基复合材料来制造机翼、机身等部件，使得整个飞机重量比传统飞机轻约25%。
此外，树脂基复合材料还具有良好的气动性能，能够降低飞机的阻力，提高飞机的速度和航程。
其次，树脂基复合材料在航天领域的应用也非常广泛。
航天器需要具备较高的载荷能力和耐重复载荷的能力，树脂基复合材料具有优异的强度和疲劳性能，能够满足这些要求。
因此，树脂基复合材料常被用于制造航天器的结构件，如航天飞机的机翼、机身、舱壁等。
此外，由于树脂基复合材料具有良好的隔热性能，还常被用于制造航天器的热防护材料，能够保护航天器在再入大气层时受到的高温影响。
除了以上应用之外，树脂基复合材料还被用于制造航空航天设备和工具。
在航空领域，树脂基复合材料被广泛应用于制造飞机的内饰、机舱覆盖板、维修工具等。
这些设备和工具需要具备轻重量、高强度、耐磨损的特点，树脂基复合材料能够满足这些要求。
在航天领域，树脂基复合材料也被用于制造各种航天器的支撑结构、卫星的外壳等。
总之，树脂基复合材料在航空航天领域具有广泛的应用。
通过采用树脂基复合材料来替代传统的金属材料，可以减轻结构重量、提高强度和疲劳性能，从而有效提高飞机和航天器的性能。
随着科技的不断进步，树脂基复合材料在航空航天领域的应用将会越来越广泛。
先进树脂基复合材料的发展和应用
先进树脂基复合材料的发展和应用一、概述先进树脂基复合材料是近年来在材料科学领域取得重要突破的一种新型材料。
它以树脂为基体，并掺入一定量的增强材料，通过复合工艺制备而成。
先进树脂基复合材料具有轻质、高强度、高刚度、耐热、耐腐蚀等优良性能，在航空航天、汽车工业、建筑工程等领域得到了广泛的应用。
二、发展历程2.1 早期研究早在20世纪60年代，学者们开始研究树脂基复合材料的制备方法和性能优化。
最早的树脂基复合材料是通过手工层叠或浸渍法制备的，虽然具有一定的强度和刚度，但工艺复杂、生产效率低，限制了该材料的进一步应用。
2.2 工艺改进随着技术的不断进步，研究者们开发了更高效、更稳定的制备工艺，如压缩成型、注射成型和浸渍成型等。
这些新的制备方法大大提高了树脂基复合材料的生产效率和质量稳定性，为其广泛应用奠定了基础。
三、树脂基复合材料的优势3.1 轻质高强树脂基复合材料由轻质增强材料与高性能树脂基体组成，具有较低的密度和优异的机械性能。
相比传统金属材料，树脂基复合材料的比强度和比刚度更高，能够大幅减少结构的自重。
3.2 耐热耐腐蚀树脂基复合材料具有优异的耐高温性能，能够在高温环境下稳定工作。
同时，树脂基复合材料也具有良好的耐腐蚀性能，能够抵抗酸、碱等腐蚀物质的侵蚀，提高材料的使用寿命。
3.3 界面改性树脂基复合材料的界面结构经过改性处理后，能够提升材料的性能。
界面改性可以增加增强材料与基体之间的黏合力，减少界面的剥离和裂纹扩展，提高材料的整体性能。
3.4 结构多样性树脂基复合材料可以根据实际需求设计不同的结构形式，满足复杂工程结构的要求。
通过改变增强材料的形状、层数和取向等参数，可以实现对材料性能的精确调控。
四、应用领域4.1 航空航天由于树脂基复合材料具有轻质高强的特点，被广泛应用于航空航天领域。
在飞机制造中，树脂基复合材料可以减轻飞机自重，提高燃油经济性和运载能力。
同时，它还可以用于导弹、卫星等宇航器件的制造，提高整体性能。
环氧树脂复合材料的应用
环氧树脂复合材料的应用环氧树脂是先进复合材料中应用最广泛的树脂体系，它可适用于多种成型工艺，可配制成不同配方，可调节粘度范围大；以便适应于不同的生产工艺。
它的贮存寿命长，固化时不释出挥发物，固化收缩率低，固化后的制品具有极佳的尺寸稳定性、良好的耐热、耐湿性能和高的绝缘性，因此，目前环氧树脂统治着高性能复合材料的市场。
(一) 环氧树脂复合材料在航空工业中应用40年代初，电子工业的需要，寻找一种适宜的材料，做防护军用飞行器的雷达天线，特别是防护战斗机及轰炸机上的雷达天线。
采用雷达罩是用来防护气候对精密电子仪器的影响。
玻璃钢具有优良的透雷达波性能，足够的机械强度和简便的成型工艺，使它成为理想的雷达罩材料。
这是历史上第一次采用玻璃钢制造雷达罩，同时又大大地促进了玻璃钢材料的研究。
60年代玻璃钢技术在直升机领域的应用有所突破，如西德M．B．B．公司研制玻璃钢旋翼桨叶，逐步取代金属铝蒙皮／铝蜂窝夹层结构的金属桨叶。
但由于玻璃钢的模量低，不能制造高强度的飞机结构件。
70年代初，随着硼纤维、碳纤维、芳纶纤维等相继出现，这些高级增强纤维的比刚度、比强度、耐疲劳性能等优于金属材料，由它们来增强环氧树脂组成的复合材料，已在飞机的主结构件(主受力件)上得到应用。
近10多年来，考虑到这些高级增强纤维的价格都比较高，为了更合理的用材，大力开发混杂复合材料(Hybrid Composites)的研究。
以复合材料在飞机发动机中的应用为代表。
美国两家喷气发动机制造厂：通用电器—飞机发动机事业集团公司(GE—AEBG)和普惠公司，以及其它一些二次承包公司，都在用高性能复合材料取代金属制造飞机发动机零部件。
如发动机舱系统的许多部紧推力反向器、风扇罩、风扇出风道导流片等都用复合材料制造。
如发动机进口气罩的外壳是由美国聚合物公司的碳纤维环氧树脂预混料(E707A)叠铺而成，它具有耐177℃高温的热氧化稳定性科壳表面光滑如镜面，有利于形成层流。
浅谈复合材料在航空航天领域中的应用
浅谈复合材料在航空航天领域中的应用摘要：复合材料是由两种或多种有机聚合物、无机非金属或金属以及其他不同性质的材料通过特殊工艺组合而成的人造材料，具有轻质量，耐腐蚀、高耐热行，各向异性，隔音效果好、抗震动能力强、材料结构可设计，易加工等特点，是制造航空飞机、火箭的理想材料。
人类在发现复合材料之后，就不断把其卓越的优势性能应用在飞机上。
关键词：航空复合材料；工艺技术；航空领域一、前言进入21世纪以来，复合材料技术在航空领域应用激增，不管是在军用飞机上还是民用飞机上的应用不断增加，其目的都是在提高飞机飞行速度的同时尽可能的减低飞机重量，减少制造飞机的成本。
随着复合材料及其结构研究的不断地深入，科研人员也在不断的实验中把复合材料在飞机上的应用范围的不断扩大，从细小的零部件到飞机整体结构，到了今天，飞机上复合材料的占比还在不断增加[1]。
在飞机的设计上，用复合材料设计的航空结构替代传统的金属材料设计的结构能够减轻20~30%的重量，材料成本节约15~30%。
近年来复合材料发展迅速，制备技术也在不断进步，研究如何提高其取代传统金属在飞机上的占比，在国内空天科技前沿领域具有重要战略意义。
二、航空用复合材料航空领域对飞机上的材料要求非常严格，除了牢固、高强度之外，还不能太重，而复合材料的发现正好满足了航空飞机对轻质高强度的结构材料的需求[2]。
目前和以后很长一段时间的复合材料的研究核心都是能够用于生产航空或航天飞行器结构件的树脂基复合材料。
碳基复合材料是一种以陶瓷纤维为增强体，以碳为基体的复合材料的总称，具有超强的耐热能力、烧蚀性能、抗蠕变能力良好，热导率低等优点。
若要发挥碳基复合材料的全部性能，氧化保护措施是重中之重的[3]。
防止氧化的方法主要有3种：一种利用化学气相渗透法（CVI）形成C/（C/SiC）混杂基体复合材料，提高抗氧化能力；一种是采用料浆浸渍-热解工艺；最后一种是改变表面涂层工艺。
避免出现烧蚀现象，提高耐热能力。
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图2 飞机运营成本分解图
除了费用以外，安全因素也是民用飞机设计 选材时必须考虑的重要因素，任何一种新材料在 民用飞机上的应用都是漫长的（常为5-10年）和 昂贵的（为常用材料的1-5倍）。但是，航空安全 对材料性能的苛刻要求又促使先进材料的发展， 迫使工业界采取最先进的制造技术来提高材料的 性能和降低成本。 民用飞机中复合材料部件的使用率一直在不 断增加。
5%
15% Composites
65% Composites 15% Steel 15% Aluminium
飞机 机体 结构 材料
65% Aluminium
15% Steel
5% Titanium
2000年
2020年（预测）
2.3 在航空发动机上的应用
随着航空发动机性能不断提高，特别是质量不
断减轻，在依靠整体叶盘、整体叶环、空心叶片和 对转涡轮等新颖结构的同时，还将越来越多的依赖 于高比强度、低密度、高刚度和耐高温能力强的先 进复合材料，见图3。经过多年的实验和经验积累，
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
4
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
图1 战斗机上典型的复合材料部件
F-18是一种舰载战斗机，绰号 “大黄蜂”． F-18战斗机
15
16
2.2 在民机上的应用
因为材料的选择将直接影响到飞机的购买费用 （原材料费用和加工成本）、燃油费用（飞机重量） 和维护费用（检查和维修），所以在民用飞机的设 计当中，对材料的选择非常关键。图2 给出了典型 的民用飞机直接运营成本的分解情况，从图中可以 看出，民机的选材将直接影响民机的运营费用。师 姐表明，用树脂基复合材料制造飞机部件比传统航 空材料通常减重20%-30%,使用和维护成本比金属材 料低15%-25%。
民机应用——A380
• • • • • 复合材料22% Glare 3% 铝61% 钛和钢 10% 其他5%
波音767客机
21
22
民机应用——B787
机 身 结 构
Carbon laminate Carbon sandwich Fiberglass Aluminum
Primary Structure Weight by Material Aluminum/steel/titanium pylons
图4 卫星结构示意图
卫星和空间站
3、结语
先进树脂基复合材料在航空工业中的应用是技术推动和 需求牵引双重作用下的结果。一方面随着材料性能提高、工 艺改进、成本降低等方面取得重大进展，先进树脂基复合材 料在航空工业中的应用更加广泛，从而提高了军民用飞机及 发动机的技术性能和经济性能；另一方面新一代军民用飞机 及发动机的发展又对材料性能提出了更高要求，迫使工业界 采取最先进的设计和制造技术来提高材料的性能和降低成本， 从而又促使先进树脂基复合材料的发展。所以，随着材料技 术的发展和新型飞行器的研制，先进树脂基复合材料将在航 空工业中得到越来越广泛的应用。
2、树脂基复合材料的应用
在军事领域的应用 在民机上的应用 在航空发动机上的应用 在卫星结构中的应用
2.1在军事领域的应用
军机应用
EF2000 40%
F35 35% F22 25%
飞机结构复合材料用量 是飞机先进性的重要标志
F16 2%
直升机应用
V-22 50%
Tiger 80%
无人机应用
航空发动机上越来越多的部件采用复合材料部件，
而且各国纷纷都向这个方向努力。
图 在卫星结构中的应用
树脂基复合材料在卫星结构中应用的部位一般归纳为4 类： 1）卫星本体结构，包括卫星外壳、中心承力筒、各种 仪器安装结构板； 2）太阳电池阵结构，包括太阳电池基板和连接架； 3）天线结构，包括反射器、支撑结构和馈源结构； 4）桁架结构，包括接头和杆件等。 上述4类卫星结构部件广泛应用树脂基复合材料，主要有 碳/环氧复合材料、凯芙拉/环氧复合材料和蜂窝夹层结构件 等，在卫星结构中基本应用情况见图4。
弹性模量
5
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
6
高性能树脂基复合材料以其典型的轻量特性， 卓越的比强度、比模量，独特的耐烧蚀和隐蔽性、 材料性能的可设计性、制备的灵活性和易加工性等 受到世界各国的青睐。 采用复合材料可实现武器系统的轻量化，从而 提高快速反应能力，并在高威力、大射程、精确打 击等方面起到巨大作用，尤其在以航空为主的国防 工业已得到普遍应用。目前采用复合材料制造的零、 部件现已成为航空、航天、兵器、船舶等国防产品 结构的主要组成部分。
树脂基复合材料 在航空航天中的应用
2016
田露 2016.03.09
主要内容
1、引言 2、树脂基复合材料的应用 3、结语
1、引言
密度
10
复 合 材 料 的 性 能 比 较
8 6 4 2 0
7.8 4.5 2.8 2 1.45 1.6 1.4 2.1 2.65
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 3 硼纤维/铝复合材料
Steel 10% Other 5%
Titanium 15%
Composites 50%
机 翼 结 构
Aluminum 20%
民机应用——B787
Boeing787 第一个全尺寸复合材料机身段，长7m 宽6m，减重20%
机 翼 结 构
中央翼盒
应用趋势
——复合材料成为飞机结构最为重要的基本材料 Titanium
• • • • • 全球鹰（Global Hawk） 捕食者(Predator） 暗星（Dark Star） 先锋（Pioneer） 搜索者（Searcher）
Predator
X-45C 90%
为满足新一代战斗机高机动性、超音速巡航及
隐身的要求，进入20世纪90年代以后，美国战机无
一例外的大量采用了复合材料结构，用量一般都在 20%以上，有的甚至达到35%，结构减重效率达30%。 复合材料应用部件几乎遍布飞机的基体，包括垂直 尾翼、水平尾翼、机身蒙皮以及机翼的壁板和蒙皮 等。图1给出了战斗机典型的复合材料部件。