碳纤维复合材料在航空领域的应用与发展展望

薛昊飞

摘 要 在社会科技快速发展的情况之下，我国的航空领域发展取得了空前的成就，航天领域也对材料各方面性能提出了更高的要求。基于此，相关的工作人员需要充分地对全新的碳纤维复合材料进行深入的研究和分析，然后将其有效地应用在航空领域当中。这样能够全面提升我国航空领域的制造技术和科技水平，同时也为航空领域当中新材料的有效应用打好基础。本文首先分析了现阶段航空领域碳纤维复合材料的实际应用情况，然后对航空领域当中碳纤维复合材料的应用进行了展望。

关键词 碳纤维复合材料；航空领域；应用；发展展望

中图分类号 TB3 文献标识码 A 文章编号 2095-6363（2017）17-0012-01

复合材料主要是由两种以上或者两种不同性质的特殊材料，经过化学处理或者物理处理之后，形成具有全新特性和性能的材料。在材料融合之后，能够充分地发挥不同材料的优势，从而最大限度地提升复合材料的协同效应。另外，由于复合材料本身具有优于原材料的特性，能够根据不同的要求和标准进行重新组合。在航空领域当中可以根据不同的要求，有效地运用不同的复合材料来完成制造。现阶段，我国航空领域的复合材料应用水平不断提高，其中碳纤维复合材料的应用较为

广泛。

1 现阶段航空领域当中碳纤维复合材料的实际应用情况

在航空领域当中有效的应用全新碳纤维复合材料，对不断的提升航空领域的整体技术水平和制造效率是十分必要的。全面的在飞机制造当中有效地应用碳纤维复合材料，能够更好的解决飞机使用寿命、可靠性、重量、性能等各个方面问题。航空领域当中碳纤维复合材料的应用可分为3个阶段，分别是复杂受力构件或主承力构件阶段；例如中央翼盒、机身的应用，承力较大构件或者次承力构件阶段，例如机翼的应用；非承力构件或者受力不大构件阶段，例如口盖、舵面等的应用。

在军用飞机制造的过程当中，国外碳纤维复合材料应用比例为25%～30%左右，例如，F-22“猛禽”战斗机制造的过程当中是以碳纤维复合材料为主体，复合材料用量达到25%；F-35“闪电Ⅱ”联合攻击战斗机制造过程当中的碳纤维复合材料使用量达到35%，从而使得战斗机的整体重量大幅降低。台风战斗机在制造的过程当中使用了较多先进的技术，并且本身的碳纤维复合材料应用达到40%，战斗机的方向舵、垂尾、机翼、机身基本是由碳纤维复合材料构成。与之相比，我国碳纤维复合材料在军用飞机制造过程当中的应用仅有10%，如歼-11B重型战机制造过程当中碳纤维复合材料的应用比例达到9%，其中水平尾翼、垂直尾翼、机翼等重要构件都采用了大量碳纤维复合材料。歼-10战斗机将碳纤维复合材料应用在鸭翼、水平尾翼的制造过程当中，从而使得战斗机的碳纤维应用比例达到10%。另外，FC-1枭龙战斗机、L-15、“猎鹰”教练机都使用了比例不等的碳纤维复合材料。

在民用飞机制造的过程当中，国外先进国家已经实现了超过50%的碳纤维复合材料应用，例如，波音公司的B787飞机。空客A350XWB宽体飞机系列机体制造当中使用了70%的先进材料，其中，碳纤维复合材料得比例达到25%左右。A380超大型客机在在制造的过程当中消耗了35吨的结构材料，其中22%是碳纤维复合材料。我国大型客机ARJ21翔凤客机在建造的过程当中采用的碳纤维复合材料只有2%，大型客机C919的中央翼部段部分、垂直尾翼、内外襟翼在制造的过程当中都使用了碳纤维复合材料，从而使得客机的整体材料应用比例达到7%。

2 航空领域当中碳纤维复合材料的发展展望

现阶段，我国航空领域的碳纤维复合材料的应用水平不断的提高，但我国的应用技术和生产水平仍然落后于国外发达地区和发达国家，碳纤维材料的制造和生产当中仍然存在着一定的问题。如，碳纤维复合材料生产技术较为落后，缺乏高端产品；碳纤维复合材料等应用领域有待拓展；材料的生产成本相对较高；产品的合格率相对较低，且质量较为不稳定；一体化成型技术水平有待发展。

在我国国防建设和国民经济发展的过程当中，碳纤维复合材料是其中重要的战略性材料，该材料的应用具有带动力强、辐射面广、技术含量高的特点，因此，能被广泛地应用在不同的领域当中。据相关数据统计得知，全球碳纤维材料2014年达到10万吨，而其中，占据大部分市场的碳纤维复合材料产品主要是由美、日企业生产的。相关人员根据数据预测得知碳纤维复合材料的需求量将以每年15%的速度不断地增长，市场需求增加到如今的两倍以上大约只需要五年的时间。而我国2030年的碳纤维复合材料的需求量将提升至30万到50万吨左右。为了更好地满足航空领域的材料使用要求，未来的碳纤维复合材料生产和应用将不断地向系列化、低成本化、多元化、高性能化发展。

这就意味着我国碳纤维复合材料生产领域具有较高的潜能，因此，相关人员需要全面地对碳纤维复合材料发展过程当中的实际问题进行深入的研究和分析，然后全面地加强对碳纤维复合材料的关键技术的研发力度。采取一系列有效的方法和手段不断地提升我国的碳纤维复合材料的发展创新水平、质量控制水平、生产效率应用水平、工艺技术水平，最大限度地降低碳纤维复合材料的生产成本，以确保碳纤维复合材料能够在航空领域以及其他领域当中获得全面的应用。

3 结论

碳纤维复合材料具有优于其他复合材料的力学性能，因此，能够被广泛地应用于航空领域的生产和制造过程当中。特别是在飞机构件的生产过程当中，全面的应用碳纤维复合材料能够最大限度地提升构件的耐腐蚀性、耐疲劳性，还能够在大大减轻飞机重量的情况之下全面提升飞机的强度。另外，全面的将碳纤维投入因为生产之后，不仅能够更好地满足航空领域的材料需求，同时也能最大限度地降低飞机建造过程当中的各种

成本。

參考文献

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16-17，90.endprint