首先闡述了飛機(jī)結(jié)構(gòu)用復(fù)合材料的重要性與必然性，較全面介紹了先進(jìn)樹(shù)脂基復(fù)合材料在飛機(jī)上應(yīng)用及其發(fā)展歷程，指出了復(fù)合材料發(fā)展亟待解決的重要問(wèn)題，展望了復(fù)合材料的發(fā)展未來(lái)。大量事實(shí)表明：先進(jìn)復(fù)合材料用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)可同獲減重／功能雙重顯著效益，先進(jìn)復(fù)合材料在飛機(jī)結(jié)構(gòu)上用量已成為衡量飛機(jī)先進(jìn)性的一個(gè)重要標(biāo)志，先進(jìn)復(fù)合材料用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)仍有很大的發(fā)展?jié)撃?，?shù)脂基復(fù)合材料用于飛機(jī)結(jié)構(gòu)老化已不成問(wèn)題，復(fù)合材料更大發(fā)展時(shí)期已經(jīng)到來(lái)。

1飛機(jī)結(jié)構(gòu)用復(fù)合材料的必然性

     “輕質(zhì)化、長(zhǎng)壽命、高可靠、高效能、高隱身、低成本”是新一代飛機(jī)的發(fā)展目標(biāo)，先進(jìn)復(fù)合材料用作飛機(jī)結(jié)構(gòu)則是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的重要途徑。這是因?yàn)橄冗M(jìn)復(fù)合材料具有質(zhì)輕、高強(qiáng)、可設(shè)計(jì)、抗疲勞、易于實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)／功能一體化等優(yōu)點(diǎn)，因此，繼鋁、鈦、鋼之后迅速發(fā)展成為四大飛機(jī)結(jié)構(gòu)材料之一，如圖1所示。復(fù)合材料用量已是飛機(jī)先進(jìn)性的一個(gè)重要標(biāo)志，如先進(jìn)的F-22、F-35、B-2等軍機(jī)其復(fù)合材料用量均達(dá)到25%以上，民機(jī)也是如此，新研制的A380復(fù)合材料用量達(dá)25%，而B(niǎo)787高達(dá)50%。

      復(fù)合材料在飛機(jī)結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用首先帶來(lái)的是顯著的減重效益，復(fù)合材料尤其是碳纖維復(fù)合材料其密度僅為1.6g/cm3左右，如等量代替鋁合金，理論上可有42%的減重效果，對(duì)于為減輕1克重量而奮斗的飛機(jī)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)而言，這是目前其他任何先進(jìn)手段所無(wú)法達(dá)到的效果，也是先進(jìn)復(fù)合材料在飛機(jī)結(jié)構(gòu)上大量應(yīng)用的根本所在。重量的減輕意味著戰(zhàn)斗能力的提升、航程增加或者運(yùn)輸能力提高，如美國(guó)旅游者( Voyager)號(hào)飛機(jī)，90%以上為碳纖維復(fù)合材料，飛機(jī)結(jié)構(gòu)重量只有453kg，可連續(xù)環(huán)球飛行9天，飛行距離達(dá)40252km。飛機(jī)結(jié)構(gòu)每減少lkg重量，對(duì)于小型民機(jī)、直升機(jī)、戰(zhàn)斗機(jī)和運(yùn)輸機(jī)，其結(jié)構(gòu)受益分別可達(dá)50、100、450和900美元，飛機(jī)結(jié)構(gòu)應(yīng)用復(fù)合材料所帶來(lái)的效益顯而易見(jiàn)。

      近年來(lái)隨著復(fù)合材料技術(shù)的深入研究和應(yīng)用實(shí)踐的積累，人們清楚地認(rèn)識(shí)到：復(fù)合材料在飛機(jī)結(jié)構(gòu)上應(yīng)用效益絕不僅僅是減重，而且給設(shè)計(jì)帶來(lái)創(chuàng)新舞臺(tái)，通過(guò)合理設(shè)計(jì)，還可提供諸如抗疲勞、抗振、耐腐蝕、耐久性和吸透波等其它傳統(tǒng)材料無(wú)法實(shí)現(xiàn)的優(yōu)異功能特性，可極大地提高其使用效能，降低維護(hù)成本，增加未來(lái)發(fā)展的潛力和空間。尤其與鋁合金等傳統(tǒng)材料相比，可明顯減少使用維護(hù)要求，降低壽命周期成本，特別是當(dāng)飛機(jī)進(jìn)入老齡化階段后效果更明顯，據(jù)說(shuō)B787較之B767機(jī)體維修成本會(huì)降低300/，這在很大程度上應(yīng)歸功于復(fù)合材料的大量應(yīng)用。同時(shí)，大部分復(fù)合材料飛機(jī)構(gòu)件可以整體成型，大幅度減少零件數(shù)目，減少緊固件數(shù)目，減輕結(jié)構(gòu)質(zhì)量，降低連接和裝配成本，從而有效地降低了總成本，如F/A-1 8E/F零件數(shù)減少42%，減重158kg。復(fù)合材料整體成型技術(shù)還可消除縫隙、臺(tái)階和緊固件，無(wú)疑對(duì)提高軍機(jī)的隱身性能也具有非常重要的貢獻(xiàn)。

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