解析复合材料在民用航空飞机中的运用

党诩昂

中航工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司

解析复合材料在民用航空飞机中的运用

党诩昂

中航工业哈尔滨飞机工业集团有限责任公司

科技永远是第一生产力，先进的科技可以带动各行各业的发展。新型复合材料在科技的发展中衍生出来，为为航空制造注入了新的动力，该材料创生后在民用航空领域的应用十分广泛。复合材料可以说以一种材料为准基，另一种材料为加强原有材料的性能的材料，将两种材料通过先进的技术手段组合在一起，相互互补，合成材料在各种性能方面都超出制配材料很多。复合材料因其优越的性能被越来越多的设计者所青睐，其中民用航空领域尤为重点，该材料的产生使得民用航空零件制造发生了巨大的改革，积极的促进了我国民用航空领域的发展。本文就是根据我国目前复合材料应用的实际情况，详细介绍复合材料在民用航空飞机中的运用。

复合材料；民用航空；材料性能

复合材料的稳定性良好，其它材料的刚度和强度于复合材料相比有着很大的差距，在我国航天领域的中的应用十分广泛，因其材料的特性，非常的适用于飞机的机翼和飞机前身的制造。复合材料能有效的减轻飞机部件自身的重量，，还能提高机体的抗腐蚀性能，同时还可以节约机体部件的制作成本，带来更多的经济效益。复合材料在我国民用航空领域的应用已经取得了一定的效果。是我国的民用航空飞机更为轻质化，同时各项综合性能也有很大程度的提升，在科技发展迅速的今天，我们应该重视对复合材料的研究，并将之应用到我国的航空领域中。

一、复合材料简介

复合材料，复合两个字就代表着材料不是由一种物质单一组成的，复合材料是由两种材料或是多种材料通过先进的工艺技术融合而成。复合材料合成后不仅可以保留原材料的特性，同时还具备原材料没有的性能，而且原有的特性上也会有所加强。材料的制作可以根据航空飞机部件对于材料性能的需求进行相应的设计。复合材料与单一的材料性能做简单的对比，复合材料的优越性显得尤为突出。在材料的重量上大幅度的降低，强度和抗拉性能大幅度的提升，抗损耗能力也是单一材料不能匹及的。飞机需要严格密封，同时机身对于抗雷击性能有着过高的要求，复合材料与传统的金属材料相比，无论是导电性能还是材料的可塑性都有着明显的差异。飞机部件的形状可以说千姿百态，十分的复杂，而复合材料的可塑性正好可以满足这一需求，而且它的比重小可以使原本较大部件的重量减少很多，有利于飞机配件组装过程。没有一项领域是可以停止不前的，航空飞机的制造也是一样，因为材料的困扰，使得设计者在设计方面有很大的拘束，不能更好的展现自己的设计理念，而复合材料的出现可以解决这一问题。复合材料有很强的设计性，能满足设计者部件设计的形态和结构上的需求，解放的设计师的设计理念。相反传统的金属材料，比重大，而且容易被腐蚀，在部件受损后不好修复，使得直升机在品质和使用年限上都有很大的影响。所以就更应该考虑到新型材料的运用。复合材料不仅可以完全弥补金属材料的不足，而且再设计功能分工之后，还以增加物体的抗震性能，还有抗坠毁性能。

二、复合材料在民航飞机上的功用

复合材料已经有了一段时间的发展，我国对于复合材料应用的研究一直给予很高的重视程度。可以说复合材料的有效应用完善了承载力构件之间的转换。由复合材料制作的飞机机身、飞机尾翼等结构在我国民用航空飞机制造中应用程度十分广泛。例如带整体油箱复合材料机翼等主承力结构已装机试飞成功，复合材料在我国民工航空制造工程中的应用已经取得了良好的成绩。特别是在飞机机翼制造上选用复合材料，使得飞机机翼的重量大幅度的减少，对于飞机的结构也有着较好的调整，使得飞机飞行的品质有着一定的程度的提升，选用复合材料已经渐渐成为提高飞机整体性能的有效途径。机翼结构是民用航空飞机的主承力结构，机翼承受着多种高载荷，翼面外形较为复杂。复合材料的应用保证了机翼表面光滑和外形的准确性，满足了翼面包括外翼和中翼的气动弹性要求，其刚度和强度满足了飞机的稳定性和寿命要求。而且复合材料的应用对民用航天飞机在检查维护过程中具有良好的使用维护性和可修理性。复合材料在民用航空飞机机身结构上的功用。机身是飞机的躯干，其上连接着机翼、尾翼等部件，它们互相连接固定在一起，组成了一架完整的飞机。复合材料在民用航空飞机机身结构上的应用保证了机身承受各装载物的质量力和各连接部件受力构件载荷的协调传递。

三、碳纤维复合材料在民航飞机上的应用

碳纤维是以化纤和石油产品经特殊工艺制成的纤维，是碳含量在百分之九十以上的高模量和高强度纤维。具有高强度、高模量、质量比铝轻、耐腐蚀等特性，碳纤维复合材料以其独特和卓越的理化性能在民用航空飞机领域有着广泛的应用。随着碳纤维和基体树脂性能和产量的不断提高，而碳纤维增强树脂基复合材料在耐湿热性能和断裂延伸率方面也得到显著改善和提高。由于其性能的改善，碳纤维和基体树脂在民用航天飞机上的应用已由次承力结构材料逐步发展到主承力结构材料，拓宽了碳纤维和基体树脂在民用航天飞机工业中的应用。将碳纤维／环氧和碳纤维／双马复合材料大大提高了耐腐蚀和抗疲劳的特性，而且因其质量轻具有明显的减重作用。目前，T300级和T700级小丝束碳纤维增强的复合材料已经实现了民用肮天飞机机体结构复合材料化。碳纤维增强树脂基复合材料应用在航天飞机舱门和压力容器，其中最关键是航天飞机的热瓦，可以保证其能安全地重复飞行，而增强碳／碳材料RCC可以使航天飞机承受大气层所经受的最高温度1700℃。

总结：复合材料完全可以代替重金属材料作为飞机部件材料的构成，而在在各个性能上都会有很大的提升，可以减少部件的重量，具有强烈的可塑性，而且它承受力的荷载巨大，耐损性强，各个优点，都可以明确的看到它作为一种新型材料，对我国的民用航空领域出了不可小看的贡献。同时相应的研究人员应该不断对复合材料进行更新，加强对复合材料的研究力度，创造出更优性能的复合材料，为我国民用航空领域的发展注入源源不断的新鲜血液。

[1]谢辉松.民用飞机飞行机组操作程序设计探讨[J].航空工程进展.2013(01)

[2]谢辉松.民用飞机飞行机组操作程序设计探讨[J].航空工程进展.2013(01)