碳纖維復合材料在民航飛機上的應用

沈嘉駿

摘要：科技的發展和社會的進步在不斷的推動我國航天事業發展，我國為了增加飛機使用的性能，只能在飛機生產上使用碳釬維復合材料，碳釬維復合材料能夠抗腐蝕、減輕飛機的重量以及比較耐熱的特點，但是因為碳釬維復合材料造價比較昂貴，而且我國的碳釬維的開發技術有限，從而影響了碳釬維發展的步伐。因此，希望我國研發人員能夠高度重視碳釬維復合材料的研發工作，將碳釬維復合材料能夠在民航飛機上到達理想的效果。

關鍵詞：碳釬維;復合材料;飛機

碳釬維復合材料能夠在我國民航空領域使用，碳釬維復合材料能夠對飛機減重、降低成本的作用。碳釬維復合材料還能實現飛機結構的輕質化、使用性能和小型化的作用，還有氣動彈性、抗震動、耐熱性能、抗沖擊損傷能力以及抗雷擊防護能力等有著廣泛的應用。但是由于碳釬維復合材料比較昂貴，而且我們國家在生產技術方面有一定的缺陷，導致碳釬維復合材料在我國的發展比較慢。因此，我們國家要支持碳釬維復合材料的研發工作。

一、碳釬維復合材料的簡介

碳釬維主要是有一種碳元素組成的一種特種纖維，它的含碳量與其他種類不同，它的含碳量一般都是在90%以上。碳釬維有著和其他碳素材料一樣的特點如耐摩擦、耐高溫、導熱、耐腐蝕以及導電等特點，與其他碳素材料不同的是外形特別的柔軟、可以加工成各種織物，而且碳釬維的比重比較小，有很高的強度。碳釬維主要是用金屬、陶瓷、樹脂等基體復合的。碳釬維是在五十年代出此應用于火箭、宇航和航空等高端科學技術的生產上，隨著時代的不斷發展，對新材料的技術和性能在不斷的增加，使科研工作者在不斷的鉆研，不斷的努力，不斷的提升，終于在八十年代初，有著超高性能的碳釬維問世了，這是科學技術上又一次創新和飛躍。碳釬維和環氧樹脂結合成的復合材料，因其比重比較小，強度高和剛性好成為一種先進的航空航天材料。在航天中飛行器的重量沒減掉1公斤，就可以使運載減輕500公斤，所以，在航空航天中一直都在使用這種先進復合型材料。

二、碳釬維復合材料在民航飛機上的應用

（一）碳復合材料和碳

碳是在碳材料中的一種增強劑，例如，碳氈其主要材料就是增強劑所以被稱為碳與碳復合材料。這種復合型材料有著很好的導熱性，其密度還比較低，如果在高溫條件下，還是有著很高的強度，并且化學性質也比較平穩。一般是在民航的剎車系統中廣泛使用，同時在鼻錐和機翼上也在使用這種材料。由于碳和碳復合型材料有著良好的性能，所以在航空模型和軍事上也在廣泛的使用。

（二）樹脂基碳釬維材料

碳釬維增強了樹脂基的復合材料，它具有耐高溫、化學性質穩定、持久性強、質量輕巧以及強度大等特點。增加了樹脂基在名航飛機的集體和機翼的使用，還能降低民航飛機的質量，和其他材料相比，它在爬行方面有了很大的提升，比以前的爬行高度高出約1.8倍。

如今，碳釬維樹脂纖維材料飛機上的使用越來越多，2007在俄羅斯反恐軍演上直—9型直升飛機就是以碳釬維復合材料組成的，占直行飛機總比重的60%;而日本就完全使用了碳釬維復合材料制造了OH—1“忍者”飛機的槳葉，機身上也是使用了40%碳釬維復合材料。在民航上面，而A380是世界上飛機重量占據復合材料最多的飛機，它的碳釬維復合材料占22%，因為碳釬維復合材料有著抗腐蝕性、抗疲勞以及質量輕的特點，大大降低了飛機的耗油量和排放量，A380擁有著絕對的市場競爭力。

三、碳釬維復合材料發展現狀

隨著時代不斷的發展，科學技術水平在不斷的提升，使得我國的航天事業的發展正在不斷的加快，對于碳釬維復合材料的需求量也在不斷的提升，使其朝著多功能、興高性能和多功能的方向發展，但是目前我們國家對于碳釬維的研究還處于初級階段，并且碳釬維的成本比較高，不能大范圍的推廣使用和研究，為了解決這個難題，我們必須要使用最先進的生產工藝，降低碳釬維材料的成本價格。但是從目前來說，碳釬維的價格沒有降低，還在一直程序上升的趨勢，所以，我們國家要勇于創新。

據調查，我國每年大約需要7000噸碳釬維復合材料進行研究和加工。數據表明，碳釬維一年的產量約3.5萬噸，而我們國家需要消耗全球的1/5碳釬維復合材料。我們國家的碳釬維技術與發達國家相比，其碳釬維技術和碳釬維的產量都比較低，另外我們國家還沒有關于碳釬維的專業知識和產權，所以，我國碳釬維的生產規模非常小，在生產質量上存在一定的缺陷。如果想要獲取高質量的碳釬維材料只能向其他國家買，使其增加了碳釬維材料的價格，從而也限制了碳釬維復合材料在我國的發展。因此，我們國家相關的專業人員一定要大力研發碳釬維復合材料，使得我們國家能夠在各個領域都能用得起碳釬維復合材料。

綜上所述：碳釬維復合材料能夠在民航飛機上有很多方面的優勢和使用，碳釬維不僅可以減輕民航飛機的質量，更可以增強飛機飛行的范圍和強度。民航飛機使用復合材料會使飛機變得更加強固、輕巧，延長了飛機的使用時間，還提高了燃油的使用效率，而且還提高了民航飛機的性能和經濟使用性，各種優點使得碳釬維復合材料將會在民航航空領域中使用的更加廣泛。