解析復合材料在民用航空飛機中的運用

黨詡昂

中航工業哈爾濱飛機工業集團有限責任公司

解析復合材料在民用航空飛機中的運用

黨詡昂

中航工業哈爾濱飛機工業集團有限責任公司

科技永遠是第一生產力，先進的科技可以帶動各行各業的發展。新型復合材料在科技的發展中衍生出來，為為航空制造注入了新的動力，該材料創生后在民用航空領域的應用十分廣泛。復合材料可以說以一種材料為準基，另一種材料為加強原有材料的性能的材料，將兩種材料通過先進的技術手段組合在一起，相互互補，合成材料在各種性能方面都超出制配材料很多。復合材料因其優越的性能被越來越多的設計者所青睞，其中民用航空領域尤為重點，該材料的產生使得民用航空零件制造發生了巨大的改革，積極的促進了我國民用航空領域的發展。本文就是根據我國目前復合材料應用的實際情況，詳細介紹復合材料在民用航空飛機中的運用。

復合材料；民用航空；材料性能

復合材料的穩定性良好，其它材料的剛度和強度于復合材料相比有著很大的差距，在我國航天領域的中的應用十分廣泛，因其材料的特性，非常的適用于飛機的機翼和飛機前身的制造。復合材料能有效的減輕飛機部件自身的重量，，還能提高機體的抗腐蝕性能，同時還可以節約機體部件的制作成本，帶來更多的經濟效益。復合材料在我國民用航空領域的應用已經取得了一定的效果。是我國的民用航空飛機更為輕質化，同時各項綜合性能也有很大程度的提升，在科技發展迅速的今天，我們應該重視對復合材料的研究，并將之應用到我國的航空領域中。

一、復合材料簡介

復合材料，復合兩個字就代表著材料不是由一種物質單一組成的，復合材料是由兩種材料或是多種材料通過先進的工藝技術融合而成。復合材料合成后不僅可以保留原材料的特性，同時還具備原材料沒有的性能，而且原有的特性上也會有所加強。材料的制作可以根據航空飛機部件對于材料性能的需求進行相應的設計。復合材料與單一的材料性能做簡單的對比，復合材料的優越性顯得尤為突出。在材料的重量上大幅度的降低，強度和抗拉性能大幅度的提升，抗損耗能力也是單一材料不能匹及的。飛機需要嚴格密封，同時機身對于抗雷擊性能有著過高的要求，復合材料與傳統的金屬材料相比，無論是導電性能還是材料的可塑性都有著明顯的差異。飛機部件的形狀可以說千姿百態，十分的復雜，而復合材料的可塑性正好可以滿足這一需求，而且它的比重小可以使原本較大部件的重量減少很多，有利于飛機配件組裝過程。沒有一項領域是可以停止不前的，航空飛機的制造也是一樣，因為材料的困擾，使得設計者在設計方面有很大的拘束，不能更好的展現自己的設計理念，而復合材料的出現可以解決這一問題。復合材料有很強的設計性，能滿足設計者部件設計的形態和結構上的需求，解放的設計師的設計理念。相反傳統的金屬材料，比重大，而且容易被腐蝕，在部件受損后不好修復，使得直升機在品質和使用年限上都有很大的影響。所以就更應該考慮到新型材料的運用。復合材料不僅可以完全彌補金屬材料的不足，而且再設計功能分工之后，還以增加物體的抗震性能，還有抗墜毀性能。

二、復合材料在民航飛機上的功用

復合材料已經有了一段時間的發展，我國對于復合材料應用的研究一直給予很高的重視程度。可以說復合材料的有效應用完善了承載力構件之間的轉換。由復合材料制作的飛機機身、飛機尾翼等結構在我國民用航空飛機制造中應用程度十分廣泛。例如帶整體油箱復合材料機翼等主承力結構已裝機試飛成功，復合材料在我國民工航空制造工程中的應用已經取得了良好的成績。特別是在飛機機翼制造上選用復合材料，使得飛機機翼的重量大幅度的減少，對于飛機的結構也有著較好的調整，使得飛機飛行的品質有著一定的程度的提升，選用復合材料已經漸漸成為提高飛機整體性能的有效途徑。機翼結構是民用航空飛機的主承力結構，機翼承受著多種高載荷，翼面外形較為復雜。復合材料的應用保證了機翼表面光滑和外形的準確性，滿足了翼面包括外翼和中翼的氣動彈性要求，其剛度和強度滿足了飛機的穩定性和壽命要求。而且復合材料的應用對民用航天飛機在檢查維護過程中具有良好的使用維護性和可修理性。復合材料在民用航空飛機機身結構上的功用。機身是飛機的軀干，其上連接著機翼、尾翼等部件，它們互相連接固定在一起，組成了一架完整的飛機。復合材料在民用航空飛機機身結構上的應用保證了機身承受各裝載物的質量力和各連接部件受力構件載荷的協調傳遞。

三、碳纖維復合材料在民航飛機上的應用

碳纖維是以化纖和石油產品經特殊工藝制成的纖維，是碳含量在百分之九十以上的高模量和高強度纖維。具有高強度、高模量、質量比鋁輕、耐腐蝕等特性，碳纖維復合材料以其獨特和卓越的理化性能在民用航空飛機領域有著廣泛的應用。隨著碳纖維和基體樹脂性能和產量的不斷提高，而碳纖維增強樹脂基復合材料在耐濕熱性能和斷裂延伸率方面也得到顯著改善和提高。由于其性能的改善，碳纖維和基體樹脂在民用航天飛機上的應用已由次承力結構材料逐步發展到主承力結構材料，拓寬了碳纖維和基體樹脂在民用航天飛機工業中的應用。將碳纖維／環氧和碳纖維／雙馬復合材料大大提高了耐腐蝕和抗疲勞的特性，而且因其質量輕具有明顯的減重作用。目前，T300級和T700級小絲束碳纖維增強的復合材料已經實現了民用骯天飛機機體結構復合材料化。碳纖維增強樹脂基復合材料應用在航天飛機艙門和壓力容器，其中最關鍵是航天飛機的熱瓦，可以保證其能安全地重復飛行，而增強碳／碳材料RCC可以使航天飛機承受大氣層所經受的最高溫度1700℃。

總結：復合材料完全可以代替重金屬材料作為飛機部件材料的構成，而在在各個性能上都會有很大的提升，可以減少部件的重量，具有強烈的可塑性，而且它承受力的荷載巨大，耐損性強，各個優點，都可以明確的看到它作為一種新型材料，對我國的民用航空領域出了不可小看的貢獻。同時相應的研究人員應該不斷對復合材料進行更新，加強對復合材料的研究力度，創造出更優性能的復合材料，為我國民用航空領域的發展注入源源不斷的新鮮血液。

[1]謝輝松.民用飛機飛行機組操作程序設計探討[J].航空工程進展.2013(01)

[2]謝輝松.民用飛機飛行機組操作程序設計探討[J].航空工程進展.2013(01)