Question

先进复合材料在军用飞机上,民用飞机上有什么应用？

Answer 1

　　为了提高军用飞机性能，美国空军材料研究所早在20世纪50年代中期就开始寻求比已经采用的铝合金、钛合金等金属材料的比强度、比刚度更大的材料。为此，研究开发了先进树脂基复合材料、铝锂合金等轻质高性能材料。先进树脂基复合材料在航空、航天飞行器结构上的应用获得了成功，现已成为与铝合金、钛合金、钢并驾齐驱的四大结构材料之一。先进树脂基复合材料的用量已经成为飞机先进性的一个重要标志。
　　复合材料飞机结构技术是以实现高结构效率和改善飞机气动弹性与隐身等综合性能为目的的高新技术。先进树脂基复合材料的应用，对飞机结构轻质化、小型化和高性能化起着至关重要的作用。复合材料结构特点和应用效果，在高性能战斗机实现隐身、超声速巡航、过失速飞行控制，前掠翼飞机先进气动布局的实际应用，舰载攻击/战斗机耐腐蚀性改善和轻质化，直升机长寿命和轻质与隐身化等诸多方面得到了展现。复合材料技术已成为影响飞机发展的关键技术之一。
　　美国空军F-117隐身战斗机采用碳纤维增强环氧复合材料做成骨架和外面的蒙皮，没有金属表面，也没有金属铆钉反射雷达波；美国1989年首飞的隐身轰炸机B-2，复合材料占结构用量的50%；F-22基本构型没有采用特殊的外形隐身措施，没有过多牺牲机动性，而它传奇般的隐身性能主要是通过复合材料和隐身涂料完成的。而F-35中应用复合材料已占到结构质量的30%～35%；“旅游者号”（Voyager）全复合材料飞机于1986年创下了不加油、不着陆连续环球飞行9天，航程40 252千米的世界纪录，其碳纤维结构用量大于90%，飞机的结构重量只有453 千克，载油量3吨。
　　军用飞机中复合材料结构件的成功应用，给民用飞机的材料选择带来了巨大的影响，波音、空客等干线客机中复合材料在结构材料中的应用比例也越来越高。空客A380是550座级超大型宽体客机，整机采用了较多的复合材料（23%），大大减轻了飞机重量，减少了油耗和排放，降低了营运成本。波音787“梦想”飞机则是200座～300座级飞机，航程随具体型号不同可覆盖6 500～16 000千米。它使用碳纤维、有机纤维、玻璃纤维增强树脂以及各种混杂纤维的复合材料制造了机翼前缘、压力容器、引擎罩等构件，不仅使结构重量减轻，还提高了飞机的各种飞行性能。波音787中复合材料的用量达50%，这可使其比目前同类飞机节省20%的燃油消耗。空客公司由于受到波音公司复合材料高用量的威胁，计划在A350飞机上将复合材料的用量再次提高到53%，以形成与波音787飞机的竞争。而倍受国人关注的国产大飞机C919复合材料的用量也将达到 20%以上。复合材料在飞机上的应用经历了从次承力构件—尾翼主承力构件—机翼—机身主承力构件的发展，已成为飞机结构的主要材料。