揭秘：復合材料如何改變未來飛行？
日期：2013-05-21
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經(jīng)過幾十年的發(fā)展，復合材料在客機上的結(jié)構(gòu)重量日益增加，如今已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用于民用航空制造業(yè)，一些先進客機的復合材料重量已經(jīng)超過金屬材料，占其總重量的50%以上，這也成了未來民機在材料選擇方面的一種趨勢。
在2012年的珠海航展上，一輛蘭博基尼新一代旗艦超級跑車Aventador與眾多波音機模一起現(xiàn)身波音展臺，吸引了眾人的眼球。而跑車與航空有何關(guān)系呢？原來，盡管在動力、尺寸和外形方面，噴氣式飛機和跑車可謂相去甚遠，但出于提升性能、降低油耗和排放的考慮，兩者不約而同地選擇了復合材料作為主要結(jié)構(gòu)材料。波音787飛機與Aventador，正是這樣一對“復合材料至親”。
事實上，經(jīng)過幾十年的發(fā)展，復合材料在客機上的結(jié)構(gòu)重量日益增加，如今已經(jīng)開始廣泛應(yīng)用于民用航空制造業(yè)。一些先進客機的復合材料重量已經(jīng)超過金屬材料，占其總重量的50%以上，這也成了未來民機在材料選擇方面的一種趨勢。
“新寵”
復合材料是指由兩種或兩種以上不同性質(zhì)、不同形態(tài)的組分通過復合工藝組合而成的一種多相材料，它既保持了原組分材料的主要特點，又顯示了原組分材料所沒有的新性能，可以通過材料設(shè)計使各組分的性能相互補充并彼此聯(lián)系，從而獲得新的優(yōu)越性能。
如今，復合材料已經(jīng)成為航空材料的“新寵”。
美國貝奇飛機制造公司曾制造出上架全復合材料飛機。它使用了耐熱性能好的碳纖維層，中間夾有環(huán)氧化物。這種復合結(jié)構(gòu)要比目前普遍使用的鋁、鋼和鈦的合金材料輕一半，強度和耐熱性幾乎相同。
正是因為擁有這些優(yōu)點，民機制造巨頭波音和空客都在逐步加大復合材料在飛機上的使用比例，并且在復合材料的研發(fā)和生產(chǎn)上進行了大量的投入。
波音新研制的波音787夢想客機所使用的材料中，復合材料占比有很大提升，達到50%，遠超過鋁所占的20%，其中主要以碳纖維增強型復合材料（CFRP）為主。而波音777中復合材料約占12%，鋁占50%。此外，波音747系列的新機型波音747-8洲際客機和747-8貨機也應(yīng)用了很多新技術(shù)，其中就包括復合材料的使用。與波音777飛機一樣，波音747-8飛機廣泛采用新一代鋁合金，更重要的是，它還在襟翼、擾流板、短艙和方向舵中采用石墨復合材料。
波音的競爭對手空客是家在大型民用飛機上廣泛采用復合材料的飛機制造商。在其從事民機制造的近30年來，空客飛機的復合材料結(jié)構(gòu)重量日益增加，從初的空客A300飛機的不足5%，到空客A380飛機的25%，再到空客A350XWB的53%。空客飛機上次實現(xiàn)了復合材料的用量超過了金屬材料。空客A350XWB的復合材料、輕金屬材料和硬金屬材料的比例分別是53%、20%和21%。被稱為“空中巨無霸”的空客A380則約有25%由先進輕質(zhì)復合材料制造，其中22%為碳、玻璃或者石英纖維增強塑料，3%為GLARE（一種玻璃纖維
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