开创复合材料应用新时代——波音787飞机复合材料选材和制造工艺
【专业讲堂】盘点波音787飞机机身和主结构中的复合材料
【专业讲堂】盘点波音787飞机机身和主结构中的复合材料波音787在其机身和主要结构中比以往任何波音商用飞机都更多地使用了复合材料。
在没有事先构想的情况下进行设计过程，使波音工程师能够为整个机身的特定应用指定最佳材料，其结果是机身由将近一半的碳纤维增强塑料和其他复合材料组成。
与更传统的铝合金设计相比，这种方法平均减轻了20%的重量。
为特定应用选择最佳材料意味着在给定的运行环境和部件在整个使用寿命期间所承受的载荷的情况下，分析机身的每个区域以确定最佳材料。
例如，铝对拉伸负荷很敏感，但对压缩负荷处理得很好。
另一方面，复合材料在处理压缩载荷方面效率不高，但在处理张力方面表现出色。
与铝结构相比，复合材料的广泛使用，特别是在机身的高拉伸载荷环境中，大大减少了由于疲劳而导致的维护。
这类分析也导致钛的使用增加。
当负载表明金属是一种首选的材料系统，而环境因素表明铝是一个较差的选择时，钛是一种出色的低维护设计解决方案。
钛比铝更能承受类似的载荷，对疲劳的担忧最小，并且高度耐腐蚀。
787上的钛金属使用量已扩大到整个机身的14％。
787的每一个结构元素都经过了这种类型的生命周期分析，材料类型都是基于一个彻底和严格的选择过程。
除了降低飞机的总体重量外，采用复合材料主结构还可以减少航空公司的定期和非常规维护负担。
波音777的经验证明，与非复合结构相比，复合材料结构需要更少的定期维护。
例如，777复合材料尾翼比767的铝制尾翼大25％，但所需的计划维护工时减少了35％。
与金属相比，这种工时的减少是由于复合材料降低了腐蚀和疲劳的风险，从而减少了非常规维护。
777地板结构全部为复合材料，突出了这种材料在恶劣环境中的优势。
航空公司的运营商意识到传统铝制地板梁在疲劳开裂和腐蚀方面遇到的困难。
777机型已经使用了565架飞机，飞行了10多年，到目前为止，还没有更换一个复合材料地板梁。
波音公司还实施了严格的过程来评估铝的使用，该方法结合了腐蚀的可能性和腐蚀的后果。
浅析飞机复合材料生产制造工艺
浅析飞机复合材料生产制造工艺发布时间：2023-02-20T03:51:00.204Z 来源：《科学与技术》2022年19期作者： 1吴政凯 1刘伟 2鲁钟文 2杨洋 2李默[导读] 由于重量轻、强度大、模块化程度高、抗疲劳、腐蚀、设计、处理能力好、成本低，现代复合材料是飞机理想选择。
1吴政凯 1刘伟 2鲁钟文 2杨洋 2李默 1空装驻汉中地区军事代表室陕西汉中 723213 2陕西飞机工业有限责任公司陕西汉中 723213摘要：由于重量轻、强度大、模块化程度高、抗疲劳、腐蚀、设计、处理能力好、成本低，现代复合材料是飞机理想选择。
先进的复合材料技术、成熟性能优化和成本降低大大有助于复合材料在飞机上的应用。
分析了现代飞机复合材料的性能和发展情况，介绍了飞机生产制造技术，并讨论了今后的方向。
关键词：飞机；复合材料；加工工艺复合材料在飞机制造的使用现已成为飞机先进性和舒适性的重要指标，这也是世界领先飞机制造商争夺我国飞机发展的核心技术。
复合材料在飞机部件中的使用越来越多，复合材料的位置、面积和重量也随之增加。
通过在飞机设计中应用先进的复合材料，重量减轻了20%至30%，这是其他先进技术所无法做到的。
复合材料是铝、钢和钛快速发展的航空材料之一，能够增加其比例。
伴随着高成本复合材料和数字制造技术的开发和应用，设计面向大型飞机板、梁、机身等组件。
零件是使用自动铺放制造的。
它功能强大、高效、质量稳定，提高了设计公差并降低了结构重量。
一、飞机复合材料特性随着时间的推移，复合材料越来越多地用于飞机结构中。
复合材料的出现不仅解决了单一材料的缺点，而且还解决了单一材料无法提供的性能。
复合材料的强度高、抗疲劳和阻尼、设计性强、整体成型容易。
现代飞机一般寿命长，施工工艺差，可靠性高，复合材料要求高。
它们具有以下特性: 1.高比强度和比刚度。
飞行材料承载能力的重要指标。
值越大，材料越轻，相对强度和刚度越高。
当抗拉强度相等时，复合材料密度小于钛合金的三分之一。
787复合材料比例
787复合材料比例
波音787梦想飞机（Boeing 787 Dreamliner）是一种采用大量复合材料制造的商用飞机 。根据波音公司787飞机采用了大量的碳纤维增强复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer，简称CFRP）来制造机身、机翼和尾翼等结构部件。CFRP具有高强度、轻质和耐 腐蚀等优点，能够有效减轻飞机的重量，提高燃油效率和飞行性能。
除了机身和结构部件，787飞机的其他部分也采用了一些复合材料，例如复合材料制造的 进气口、舱门和舱盖等。这些复合材料的使用进一步提高了飞机的性能和效率。
787复合材料比例
总体而言，787飞机采用了大量的复合材料，使得飞机在重量、燃油效率和性能等方面都 有显著的优势。这也是787成为一款先进的商用飞机的重要原因之一。
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。
钛金属复合材料将被应用于波因787飞机的制造
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波音787复合材料构件生产
９２航空制造技术·２００８年第１５期
万方数据
的模胎上用铺带机将预浸带缠绕成 一个筒形件，模胎上有与长桁、大梁 外形一致的槽，将预成型的长桁与梁 （均由碳纤维预浸料铺设压实而成） 在缠绕前预先放在槽内，工作时模胎 随其心轴在设备上转动，并留出窗口 位置，缠绕后退出模胎，将机壳与梁、 长桁一同进入热压罐共固化，成为一 个整体的复合材料机身段。
铺丝机在２１世纪初全世界才 ２０台，其中波音在西雅图用于民机 制造就有２台。在波音７８７生产 中，意大利Ａｌｅｎｉａ ＡｅｒｏｎａｕｔｉｃＳ（生 产４４，４６段）和美国堪萨斯州Ｓｐｒｉｔ Ａｅｒｏｓｙｓｔｅｍｓ（生产前机身）都购 买了美国Ｉｎｇｅｒｓｏｌｌ Ｉｎｃ（美国伊利 诺斯帅Ｉ Ｒｏｃｋｆｏｒｄ）的铺丝机，其中
２００８年第１５期·航空制造技术９３
万方数据
波音787的复合材料构名： 年，卷(期)：
吴志恩， Wu zhien 哈尔滨飞机工业集团有限责任公司
航空制造技术 AERONAUTICAL MANUFACTURING TECHNOLOGY 2008(15)
本文链接：/Periodical_hkgyjs200815021.aspx
机身固化以后用专用的ＡＧＶ 自动小车将产品推到超声检验区， 那里有西班牙Ｍ．Ｔｏｒｒｅｓ生产的专 为波音７８７机身开发的ＴｏｒｒｅＳＳｏｎｉｃ 超声检测系统，设备沿着机身旋转扫 描，对蒙皮外轮廓（０ＭＬ）和机内桁 条内廓线（ＩＭＬ）进行扫描检查。
其他机身段分别安排在意大利 的Ａｌｅｎｉａ Ａｅｒｏｎａｕｔｉｃｓ、日本川崎、 美国堪萨斯的Ｓｐｒｉｔ Ａｅｒｏｓｙｇｔｅｍｓ以 及加拿大的Ｗｉｎｎｉｐｅｇ，根据曲面情 况分别用铺带机和铺丝机进行生产， 虽外形条件和设备有所不同，但程序 基本相同（如Ｓｐｉｒｉｔ Ａｅｒｏｓｙｓｔｅｍｓ用 的超声检测设备是位于美国密苏里 州ｓｔ ＬｏｕｉＳ的Ｂｏｅｍｇ Ａｕｔｏｍａｔｅｄ Ｓｙｓｔｅｍｓ Ｇｒｏｕｐ生产的ＮＤＩ ＡｕｓｓｘⅫ自动超声扫描系统１７代 产品）。
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]。
波音787中复合材料的应用及性能特点
• 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。
• 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，
• 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
波音787也被称为“准日本产机”
三大件中国制造
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2出色的耐热性可以耐受2000以上的高温7优秀的抗腐蚀与辐射性能波音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
波音787的复合材料构件生产
波音787的复合材料构件生产
吴志恩
【期刊名称】《航空制造技术》
【年(卷),期】2008(000)015
【摘要】@@ 波音787复合材料构件重量占全机结构重量的50%左右,是迄今为止复合材料用量最多的一个机型:其机身、机尾翼采用碳纤维层合结构;而升降舵、方向舵却保留了过去采用的碳纤维夹芯结构;发动机舱除受力大的发动机吊架外均采用碳纤维夹芯结构;整流罩采用玻璃纤维夹芯结构.
【总页数】3页(P92-94)
【作者】吴志恩
【作者单位】哈尔滨飞机工业集团有限责任公司
【正文语种】中文
【中图分类】V2
【相关文献】
1.洪都签订5700万美元波音787飞机零件转包生产合同 [J], 彭华
2.洪都签订5700万美元合同为波音787生产零部件 [J],
3.波音公司拟扩大787生产将再推出两款新型号 [J],
4.波音787梦想飞机恢复生产，第五架试飞飞机开始组装 [J], 七丁
5.东丽公司开始为波音787客机生产碳纤维 [J], 毕鸿章
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新型复合材料在飞行器制造中的应用研究
新型复合材料在飞行器制造中的应用研究在现代航空航天领域，飞行器的性能和质量要求不断提高，新型复合材料因其出色的性能特点，在飞行器制造中扮演着日益重要的角色。
这些材料不仅能够减轻飞行器的重量，提高燃油效率，还能增强结构强度和耐久性，为飞行器的设计和制造带来了全新的可能性。
一、新型复合材料的种类及特点1、碳纤维增强复合材料（CFRP）碳纤维增强复合材料是由碳纤维与树脂基体复合而成。
碳纤维具有高强度、高模量的特点，而树脂基体则提供了良好的韧性和耐腐蚀性。
CFRP 的比强度和比模量远高于传统金属材料，使其在减轻飞行器结构重量方面表现出色。
同时，它还具有良好的抗疲劳性能和抗腐蚀性能，能够延长飞行器的使用寿命。
2、玻璃纤维增强复合材料（GFRP）玻璃纤维增强复合材料由玻璃纤维和树脂基体组成。
虽然其性能不如碳纤维增强复合材料，但具有成本较低、加工性能好等优点。
在一些对性能要求不是特别高的飞行器部件中，如非承力结构件、内饰件等，GFRP 得到了广泛应用。
3、芳纶纤维增强复合材料（AFRP）芳纶纤维具有优异的抗冲击性能和耐高温性能，与树脂基体复合后形成的 AFRP 在防弹、抗冲击防护等方面具有独特的优势。
在飞行器制造中，AFRP 常用于制造飞机的舱门、机翼前缘等部位，以提高飞行器的抗冲击能力和安全性。
4、陶瓷基复合材料（CMC）陶瓷基复合材料具有耐高温、高强度、抗氧化等优异性能，适用于飞行器的高温部件，如发动机热端部件、燃烧室等。
CMC 能够承受高温燃气的冲刷和腐蚀，提高发动机的工作效率和可靠性。
二、新型复合材料在飞行器结构中的应用1、机翼和机身结构新型复合材料在机翼和机身结构中的应用可以显著减轻重量，提高结构效率。
例如，波音 787 客机的机身结构大量采用了 CFRP，其重量比传统铝合金机身减轻了 20%左右，大大降低了燃油消耗。
同时，复合材料的可设计性使得机翼和机身的气动外形能够得到更精确的优化，提高了飞行器的飞行性能。