先进复合材料飞机发展探秘

❶ 先进复合材料在军用飞机上,民用飞机上有什么应用

为了提高军用飞机性能，美国空军材料研究所早在20世纪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。

❷ 先进复合材料在军用飞机上,民用飞机上有什么应用

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。

❸ 飞机复合材料行业发展前景怎么样

复合材料在客机上的结构重量日益增加，如今已经开始广泛应用于民用航空制造业。一些先版进客机的复合材料重权量已经超过金属材料，占其总重量的50%以上，这也成为未来民机在材料选择方面的一种趋势。
据《中国复合材料行业发展前景预测与投资战略规划分析报告》显示，目前世界上最先进的民用飞机，如波音787、空客A350在复合材料的应用上都超过了整个机体材料的50%。复合材料已经可以部分替代飞机上的金属材料了，但是不可能全部替代。实际上，我国复合材料的研制水平与发达国家相比差距还很大，比如碳纤维材料本身。

❹ 美国的哥伦比亚号航天飞机在制造过程中应用了大量的先进复合材料，其中被覆在整个机身上的防热瓦片，使航

❺ 看看航空航天材料，才知道什么是先进材料

先来看看什么是复合材料和高性能复合材料？复合材料，是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法，在宏观上组成具有新性能的材料。各种材料在性能上互相取长补短，产生协同效应，使复合材料的综合性能优于原组成材料而满足各种不同的要求。复合材料的基体材料分为金属和非金属两大类。金属基体常用的有铝、镁、铜、钛及其合金。非金属基体主要有合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨、碳等。增强材料主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。复合材料应用广泛，主要在基础建设和建筑工程领域、交通运输领域、汽车复合材料、能源与环保领域、航空航天领域。其中，风电、高铁和汽车、高温气脱硫、军工用复合材料是发展热点领域。高性能复合材料顾名思义，就是性能较高的复合材料。按照合成的原料不同，高性能纤维主要分为碳纤维、芳纶纤维、特殊玻璃纤维、超高分子聚乙烯纤维等，其中碳纤维、芳纶纤维、超高分子聚乙烯纤维是当今世界三大高性能纤维，而碳纤维尤其值得关注。据美国市场研究机构提供的数字，2015年前，全球碳纤维市场需求将保持13%的增长，而我国对碳纤维的需求增速却明显快于全球。据估计，至2015年，我国对碳纤维总体需求将达1.6万吨。而根据新材料产业规划，“十二五”末我国碳纤维产能为1.2万吨。而目前碳纤维新材料已进入快速扩张期，未来航天航空、油气开发、汽车、电子等领域将带动碳纤维材料需求大幅增长。据了解，日、美、德等国技术垄断集中度较高，原丝、炭化等关键环节由日、美等国控制，其中，小丝束碳纤维生产基本上被东丽、东邦和三菱等日本企业所控制，三者市场占有率达到70%左右，大丝束则主要由美国卓尔泰克、德国西格里和日本东邦控制，市场占有率为80%左右。和其他的新材料面临的“技术壁垒”一样，从2000年开始，中国政府投入专项资金推动碳纤维技术的研发，目前利用自主技术研制的少数国产碳纤维产品已经达到了国际同类产品水平，但中国碳纤维产品数量的国有化率却依然不高。树脂基复合材料以有机聚合物为基体，添加相应的纤维增强体构成，也称纤维增强塑料，是目前技术较为成熟、应用最为广泛的一类复合材料。单一材料是日常生活中使用最多的物质，无论有机物还是无机物。随着科学技术的不断革新，人们对物质性能的要求越来越高。因此，复合材料的出现，受到了市场极大的欢迎。复合材料是由两种或两种以上不同物质以不同方式组合而成的，能够融合和发挥各种材料的优点，扩大材料的应用范围。而树脂基复合材料就是其中的一大类。树脂基复合材料以有机聚合物为基体，添加相应的纤维增强体构成，也称纤维增强塑料，是目前技术较为成熟、应用最为广泛的一类复合材料。根据纤维增强体的不同，树脂基复合材料可划分为玻璃纤维增强塑料、碳纤维复合材料、芳纶纤维增强塑料等。“玻璃纤维增强塑料在我国的市场、产值、应用都已达世界先进水平，各品种都能满足市场需求。而碳纤维复合材料则主要运用于航空航天领域，在国内发展很快。”中国材料研究学会咨询部主任唐见茂教授。复合材料横跨航天能源多领域树脂基复合材料早在1932年就出现在了美国，主要用于航空航天方面，直到第二次世界大战结束后，这种材料才开始扩展运用到民用领域。它的生产工艺也从最初的手糊成型技术，发展到目前纤维缠绕成型技术、真空袋和压力带成型技术、喷射成型技术多种工艺并存，树脂基复合材料的质量和生产效率大幅提高。而我国树脂基复合材料起步就显得较晚。从1958年才开始研究生产，首先用于军工制品，而后逐渐扩展到民用。另外，我国的生产工艺还是以国外引进为主。目前，树脂基复合材料产业作为新兴产业，已被列为我国“十二五新材料规划”的发展重点。规划提出了低成本、高比强、高比模和高稳定性的目标，希望攻克树脂基复合材料的原料制备、工业化生产及配套装备等共性关键问题。树脂基复合材料是多种物质的结合，具有多种物质的复合效应。具体表现方面，首先是质轻、力学性能好，具有比强度高、比模量大、抗疲劳性能及减震性能好等优点。其次，可设计性优良。能够通过改变纤维的质量分数和分布方向、添加适当添加剂使物质潜在的性能集中到必要的方向上。再次，复合材料的耐化学腐蚀性、电性能、热性能都能表现出优良的状态。正因为复合材料有上述特性，被广泛地运用于航空航天、能源工业、建筑工业、轨道交通等领域，生产的产品包括汽车部件、飞机机翼、雷达、复合管道、风电叶片等。在树脂基复合材料中，玻璃纤维增强塑料在中国的市场比较成熟，其市场、产值、应用都已达世界先进水平，应用较为广泛。而碳纤维复合材料则属于一种高端应用，代表了一个国家的整体科技水平和工业化水平，主要应用于航空航天等领域。根据规划，到2015年，树脂基复合材料产量将达到530万吨，其中热固性复合材料产量300万吨，热塑性复合材料用量230万吨，将重点发展基础设施和建筑、能源及环保、交通运输及航天航空等相关的复合材料系列产品及其装备制造，特别注重新能源领域、海洋石油开发领域、电力建设领域、环保领域以及碳纤维复合材料为代表的先进复合材料的基础研究和应用研究与开发。

❻ 先进复合材料在军用飞机上，民用飞机上有什么应用

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。

❼ 先进复合材料在航天航空工业中的主要应用

T300 碳纤维/树脂基复合材料已经在飞行器上广泛作为结构材料使用，目前应用较多的为拉伸强度达内到容5.5GPa，断裂应变高出T300 碳纤维的30％的高强度中模量碳纤维T800H纤维。军品碳纤维增强树脂基复合材料是生产武器装备的重要材料。在战斗机和直升机上，碳纤维复合材料应用于战机主结构、次结构件和战机特殊部位的特种功能部件。国外将碳纤维/环氧和碳纤维/双马复合材料应用在战机机身、主翼、垂尾翼、平尾翼及蒙皮等部位，起到了明显的减重作用，大大提高了抗疲劳、耐腐蚀等性能，数据显示采用复合材料结构的前机身段，可比金属结构减轻质量31.5%，减少零件61.5%，减少紧固件61.3%；复合材料垂直安定面可减轻质量32.24%。用军机战术技术性能的重要指标，结构重量系数来衡量，国外第四代军机的结构重量系数已达到27～28%。未来以F-22为目标的背景机复合材料用量比例需求为35%左右，其中碳纤维复合材料将成为主体材料。国外一些轻型飞机和无人驾驶飞机，已实现了结构的复合材料化。目前主要使用的是T300级和T700级小丝束碳纤维增强的复合材料

❽ 复合材料在航空、航天领域中有重要的应用，请举例说明。