飛機篇—碳纖維的應用_焦點報道_行業資訊

portant; overflow-wrap: break-word !important;">作為一項新興的材料技術，復合材料先在軍用飛機上得到廣泛應用。

portant; overflow-wrap: break-word !important;">60 年代，玻璃纖維增強復合材料先開始應用于飛機的整流罩、襟副翼中。此時，復合材料力學性能還相對較低，應用復合材料制造的飛機零部件尺寸小、受力水平小。

portant; overflow-wrap: break-word !important;">60 年代后期，硼纖維/環氧樹脂復合材料開始應用于飛機結構上。例如，F-14 于1971 年開始將硼纖維增強環氧樹脂復合材料應用在平尾上。

portant; overflow-wrap: break-word !important;">70 年代中期，誕生了以碳纖維為增強體的高性能復合材料，開啟了復合材料在飛機上的大規模應用。具有卓越高比強度、高比模量、耐腐蝕、耐疲勞性能的碳纖維增強復合材料非常適合航空裝備需求。軍機的垂尾、平尾等受力較大、尺寸較大的部件開始逐步使用碳纖維增強復合材料，如 F-15、F-16、Mig-29、幻影 2000、F/A-18 等飛機的復合材料尾翼、垂尾。從 70 年代至今，國外軍機尾翼已經全部采用復合材料。采用復合材料的平尾、垂尾一般占飛機全部結構重量的 5%-7%。

portant; overflow-wrap: break-word !important;">在尾翼進入復合材料時代后，復合材料的應用開始向軍機的機翼、機身等結構受力大、尺寸大的主要構件發展。1976 年，麥道公司率先研制了 F/A-18 復合材料機翼，并于 1982 年正式進入服役，把復合材料用量提高到 13%。此后各國所研制的軍機的機翼也幾乎全部采用了復合材料。例如美國的 AV-8B、B-2、F/A-22、F/A-18E/F、F-35、法國的“陣風”、瑞典的 JAS-39、歐洲四國聯合研制的“臺風”，俄羅斯的 S-37 等。

portant; overflow-wrap: break-word !important;">目前先進軍機中復合材料用量占全機結構重量的 20%-50%不等，主要應用復合材料的部位包括整流罩、平尾、垂尾、平尾翼盒、機翼、中前機身等。如果復合材料占飛機總重量的 50%左右，則全機絕大部分結構件由復合材料制成，如 B-2 隱形轟炸機。

portant; overflow-wrap: break-word !important;">2020 年航天領域的碳纖維需求量占航空航天領域碳纖維需求的比例為 1.80%，需求基數不大但高性能需求強，應用廣泛，同時隨著我國遠程戰略武器的快速發展，有望擴大碳纖維復材的應用占比。吸波隱身：普通碳纖維對電磁波是反射體，不具備吸波功能，通過對碳纖維進行表面改性（如鍍鎳、涂覆碳化硅涂層等）、研制新型碳纖維（如異形截面碳纖維、螺旋碳纖維、多孔碳纖維、碳納米管等），能顯著改善其電磁性能。

portant; overflow-wrap: break-word !important;">特種碳纖維用于制造隱身飛機，如 B-2 隱身轟炸機，其整體機身除了主梁和發動機機艙采用鈦復合材料外，其余部分均采用碳纖維復合材料。美國隱身戰機 F-22， CFRP 用量達到 24%，英國 Typhoon 戰機復合材料用量高達 40%。結構型碳纖維吸波復合材料結合了復合材料輕質高強的結構優勢和吸波特性，是雷達隱身材料的重要發展方向。碳纖維吸波材料屬于功能和結構一體化的優良吸波材料，隨著隱身結構材料的完善和提高，碳纖維復合材料的需求還將持續增長。

portant; overflow-wrap: break-word !important;">我國四代機之前，復合材料的應用范圍僅限于尾翼、鴨翼等次承力結構上，用量占比不到 10%，四代機復合材料用量有了明顯突破，復材用量達到整機結構件的 20%左右。