纖維增強復合材料的應(yīng)用及在航空航天中的應(yīng)用實例
日期：2020-06-18
來源：《纖維復合材料》
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纖維增強復合材料的應(yīng)用
在50多年的時間里，纖維增強復合材料從無到有，它們的應(yīng)用深度和廣度是許多結(jié)構(gòu)和非結(jié)構(gòu)材料難以比擬的，而關(guān)鍵的應(yīng)用領(lǐng)域，無疑是充分利用了這類材料顯著的特點:輕而強。多的應(yīng)用是與運載工具的輕量化有關(guān)的，另外也有不少是利用其他特質(zhì)，如碳纖維增強復合材料的低熱膨脹率或者芳綸纖維增強復合材料的防彈性等。無論在何應(yīng)用領(lǐng)域，復合材料都在以超常規(guī)的速度擴展，充分顯示了它們巨大作用和發(fā)展?jié)摿Α?/span>航空器通常又進一步劃分固定翼( fixed wing)和旋轉(zhuǎn)翼( rotocraft) 兩大類，固定翼里有大型商用飛機、區(qū)域噴氣機、商務(wù)機和固定翼軍用飛機等，旋轉(zhuǎn)翼里也有民用和軍用兩大類。航空發(fā)動機發(fā)動機也是該領(lǐng)域的一個重要部分。在航空領(lǐng)域使用的先進復合材料較其他領(lǐng)域而言，無論是質(zhì)或者量都一直處于地位,這固然是和航空領(lǐng)域能承受這些材料的較高價格有關(guān)，但更重要的是復合材料能給航空器帶來它非常需要的減重效果。例如，按2013年的平均油價標準，飛機每減重1kg每年可以節(jié)省相當可觀的燃料費用，見表1-4。如前節(jié)所述，雖然玻璃纖維增強的復合材料從1942年的XBT-16就開始用在飛機零部件制造上，但是由于玻璃纖維取代鋁合金的減重效果較小，當時的應(yīng)用主要是出于抗腐蝕或部件整合等，基本上是探索性質(zhì)的使用。直到碳纖維復合材料的出現(xiàn)和復合材料性能的大幅提高，也就是進入先進復合材料階段，- -些重要的次承力結(jié)構(gòu)( secondary structure )才開始使用復合材料。隨后的發(fā)展一路攀升，先到次承力結(jié)構(gòu)再到主承力結(jié)構(gòu)( primary structure ) , 先軍機后民機，先小型機后大型機，直到今天以波音787和空客A350XWB為代表的大型復合材料飛機的問世和進入商業(yè)服務(wù), 顯示了復合材料在航空領(lǐng)域的廣闊前景。表1-5列出了- -些代表性服務(wù)年代，以期展示這樣一個發(fā)展軌跡。
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