波音787中复合材料应用及性能特点剖析共17页
波音787飞机性能简介
毕业设计(论文)波音787飞机性能简介学院名称宇航学院学生姓名王国鹏班级学号********卷面成绩2013年12 月摘要波音787，又称为“梦想客机”（英语：Dreamliner），中型双发（动机）宽体中远程运输机，是波音公司1990年启动波音777计划后14年来推出的首款全新机型，由波音民用飞机集团（BCA）负责开发，在2004年4月正式启动。
经多次延期后，于美国时间2009年12月15日成功试飞，标志着787飞机的制造项目进入交付使用前最后一个阶段，2010年交付使用。
2011年9月27日零时20分，波音787“梦想飞机”交付全日空。
2013年1月16日，由于连续出现安全故障，美国联邦航空局宣布暂时停飞所有波音787“梦想”客机。
关键词：梦想客机、试飞、安全故障目录1、简介 (1)2、研发情况 (1)2.1研发背景 (1)2.2项目成立 (2)2.3研发发展 (2)2.4首飞测试 (3)2.5最新计划 (4)3、参数 (4)4、特点 (5)4.1巡航速度 (5)4.2生产周期 (5)4.3人性化设计 (5)4.4发动机 (5)4.5材料使用 (6)4.6机身设计 (6)5、国内相关机型比较 (7)参考文献 (7)1、简介波音787系列[1]属于200座至300座级客机，航程随具体型号不同可覆盖6500至16000公里。
波音公司强调波音787的特点是大量采用复合材料，低燃料消耗、较低的污染排放、高效益及舒适的客舱环境，可实现更多的点对点不经停直飞航线。
以及较低噪音、较高可靠度、较低维修成本。
波音787梦想飞机是航空史上首架超长程中型客机，打破以往一般大型客机与长程客机挂钩的定律。
预计2010年787的单位造价为$1.3-1.8亿美元。
[1]787在技术和设计上的突破，使中型尺寸的787具有在同座级的飞机中，无与伦比的航程能力与英里成本经济性。
倘若乘客偏爱不经停直飞服务及更高航班频率，那么787就是开辟这种新航线的完美机型，尤其是不适合大型飞机的客源少的远程航线。
复合材料及其在飞机结构中的应用 ppt课件
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CC22643020.ppt
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远程轰炸机
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B2轰炸机复合材料38%
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RTM整体 CoRTM整体
尾翼
进气道
三维编织 π型加筋
进气道 纤维铺放
Z-pin X-Cor
π型连接前机
设备
身整体结构
大型整体机翼蒙皮
F-35战斗机复p合pt课材件料用量36%
Systems
CP-07 CP-08
Propulsion CP-06
CP-01
CP-05 CP-04
CP-02
CP-03
Airframe
开展性能演化和疲 劳机理研究，为结 构可靠性奠定基础
Composites
Workforce by Challenge Problem
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计划指出：由于缺
乏对材料蜕变、损 伤演化和疲劳等内 在物理机制的理解， 不能有效预测服役 环境下结构可靠性。 导致复合材料部件 设计依赖经验和安 全系数过大等方法
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装袋与固化 (13%)
修边 (6%)
模具 (12%)
铺贴 (46%)
NDI (15%) 铺层切割
(8%)
制造成本
材料和制造 50%
降低成本的潜力
紧固件和装配 50%
总成本
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降低成本的途径
制造方法
低成本高质量的铺贴 (特别是大型复合材料制件) 和高精度可重现
60年代 70年代
85%
波音787飞机性能简介
毕业设计(论文)波音787飞机性能简介学院名称宇航学院学生姓名王国鹏班级学号********卷面成绩2013年12 月摘要波音787，又称为“梦想客机”（英语：Dreamliner），中型双发（动机）宽体中远程运输机，是波音公司1990年启动波音777计划后14年来推出的首款全新机型，由波音民用飞机集团（BCA）负责开发，在2004年4月正式启动。
经多次延期后，于美国时间2009年12月15日成功试飞，标志着787飞机的制造项目进入交付使用前最后一个阶段，2010年交付使用。
2011年9月27日零时20分，波音787“梦想飞机”交付全日空。
2013年1月16日，由于连续出现安全故障，美国联邦航空局宣布暂时停飞所有波音787“梦想”客机。
关键词：梦想客机、试飞、安全故障目录1、简介 (1)2、研发情况 (1)2.1研发背景 (1)2.2项目成立 (2)2.3研发发展 (2)2.4首飞测试 (3)2.5最新计划 (4)3、参数 (4)4、特点 (5)4.1巡航速度 (5)4.2生产周期 (5)4.3人性化设计 (5)4.4发动机 (5)4.5材料使用 (6)4.6机身设计 (6)5、国内相关机型比较 (7)参考文献 (7)1、简介波音787系列[1]属于200座至300座级客机，航程随具体型号不同可覆盖6500至16000公里。
波音公司强调波音787的特点是大量采用复合材料，低燃料消耗、较低的污染排放、高效益及舒适的客舱环境，可实现更多的点对点不经停直飞航线。
以及较低噪音、较高可靠度、较低维修成本。
波音787梦想飞机是航空史上首架超长程中型客机，打破以往一般大型客机与长程客机挂钩的定律。
预计2010年787的单位造价为$1.3-1.8亿美元。
[1]787在技术和设计上的突破，使中型尺寸的787具有在同座级的飞机中，无与伦比的航程能力与英里成本经济性。
倘若乘客偏爱不经停直飞服务及更高航班频率，那么787就是开辟这种新航线的完美机型，尤其是不适合大型飞机的客源少的远程航线。
从结构用途方面阐述复合材料在国内外民用飞机上的应用情况
从结构用途方面阐述复合材料在国内外民用飞机上的应用情况篇一一、引言随着航空技术的飞速发展，民用飞机对于材料性能的要求也日益提高。
复合材料，由于其优异的力学性能、轻量化特性以及设计灵活性，在民用飞机制造中得到了广泛应用。
本文将从结构用途的角度，详细阐述复合材料在国内外民用飞机上的应用情况。
二、复合材料在民用飞机结构中的应用概述复合材料在民用飞机结构中的应用主要体现在以下几个方面：机身、机翼、尾翼、发动机短舱以及内部构件等。
通过复合材料的应用，民用飞机实现了结构轻量化，提高了飞行性能，同时降低了运营成本。
三、国内外民用飞机复合材料应用的具体情况机身结构：复合材料在机身结构中的应用主要体现在蒙皮和桨叶上。
采用碳纤维增强复合材料制造的机身蒙皮，具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，显著提高了飞机的燃油经济性和飞行性能。
国内外主流民用飞机制造商如波音、空客等均在机身结构中大量采用复合材料。
机翼结构：机翼是飞机的重要承载部件，其性能直接影响到飞机的飞行安全。
复合材料在机翼结构中的应用，可以实现机翼的轻量化设计，提高机翼的升力系数和飞行稳定性。
例如，波音787梦想飞机的机翼采用了碳纤维复合材料制造，使得机翼重量大幅减轻，同时提高了飞行效率。
尾翼结构：尾翼是控制飞机飞行方向的关键部件。
复合材料在尾翼结构中的应用，可以降低尾翼的重量，提高尾翼的控制精度和响应速度。
国内外多款民用飞机如空客A350、C919等均采用复合材料尾翼结构。
发动机短舱：发动机短舱是民用飞机发动机的重要保护装置，需要具有良好的耐高温、耐腐蚀等性能。
复合材料在发动机短舱中的应用，可以显著提高短舱的耐高温性能和结构强度，保证发动机的安全运行。
例如，CFMI公司的LEAP-1C发动机就采用了碳纤维复合材料制造的发动机短舱。
四、复合材料在民用飞机应用中的挑战与前景尽管复合材料在民用飞机上得到了广泛应用，但仍面临一些挑战，如制造成本、维修难度等。
然而，随着技术的进步和产业规模的扩大，复合材料的制造成本将逐渐降低，维修技术也将不断完善。
波音787
波音787百科名片波音787梦想飞机效果图波音787，又称为“梦想客机”（英语：Dreamliner），中型双发(动机)宽体中远程运输机，是波音公司1990年启动波音777计划后14年来推出的首款全新机型，由波音民用飞机集团（BCA）负责开发，在2004年4月正式启动。
经多次延期后，于美国时间2009年12月15日成功试飞，标志着787飞机的制造项目进入交付使用前最后一个阶段，预计2010年交付使用。
目录[隐藏]波音787简介基本参数发展历程特点硬件设施技术及设计特点经济性主要机型波音787简介基本参数发展历程特点硬件设施技术及设计特点经济性主要机型波音787与中国[编辑本段]波音787简介波音787波音787系列属于200座至300座级客机，航程随具体型号不同可覆盖6500至16 000公里。
波音公司强调波音787的特点是大量采用复合材料，低燃料消耗、较低的污染排放、高效益及舒适的客舱环境，可实现更多的点对点不经停直飞航线。
以及较低噪音、较高可靠度、较低维修成本。
波音787梦想飞机是航空史上首架超长程中型客机，打破以往一般大型客机与长程客机挂勾的定律。
预计2010年787的单位造价为$1.38--1.88亿美元。
最早于2005年1月28日，波音787在拥有正式名称之前，被称为「7E7」。
2 004年4月，随着全日空确认订购50架波音787飞机，该项目正式启动。
波音787原型机2006年开始生产，2009年12月15日成功试飞，预计2010年交付使用。
波音787787在技术和设计上的突破，使中型尺寸的787具有在同座级的飞机中，无以伦比的航程能力与英里成本经济性。
倘若乘客偏爱不经停直飞服务及更高航班频率，那么7 87就是开辟这种新航线的完美机型，尤其是不适合大型飞机的客源少的远程航线。
波音787除了让中型飞机尺寸与大型飞机航程的实现结合，还以0.85倍音速飞行，这也使其点对点远程不经停直飞能力得以更好的体现，从而能在450多个新城市对之间执行点到点直飞任务，这让运营商能更灵活地把机型与市场相匹配。
波音787飞机新技术的应用
波音787飞机新技术的应用摘要：随着科技的进步与不断的发展，各类新技术被应用于民机波音787，借鉴新技术的运用不仅可以提升我国飞机的国际竞争力，还可以研究新的电源系统、电子系统、飞行控制系统、环境控制系统以及液压刹车系统等多个系统，面对新形势，我国民用飞机要想捷足发展，必须吸取先进的发展经验，努力并不断研究，对技术进行变革与升级创新，方可面对未来的发展。
关键词：民用机；技术创新；国际竞争力上世纪末本世纪初，波音公司终于推出787飞机的最终定型架构，作为本世纪的第一款机型，大量的新技术和航空领域的最新成果都在上面得到应用和体现。
采用这些新技术在降低飞机运营成本和提高飞机可靠性方面发挥着至关重要的作用。
1波音787飞机新技术的概述1.1电源系统波音787的所有能量来自飞机的动力系统，消除了传统的空气供应系统。
该设计优化了飞机能量的使用并提高了发动机效率。
通过消除供气系统的各种部件（阀门，管道等），大大降低了飞机的重量，显着提高了系统的可靠性，并且可以有效地降低飞机的维护成本。
波音787的跳开关功能包括传统的跳开关和固态电路电源控制开关。
大多数跳转开关功能由固态电路控制开关实现。
该方法极大地方便了跳跃开关的控制，并且还可以集中显示跳开关的状态。
在驾驶舱内，可通过多功能显示屏集中控制跳开关。
同时，可以通过便携式维护控制显示器将跳开关控制在飞机上的任何位置，这极大地方便了飞机的维护工作。
这种固态电路跳转开关已应用于美国C-17军用运输机和空中客车A380。
1.2电子系统在波音787电子系统设计中，采用了大量互联网兼容系统和网络技术，特别是无线网络技术已广泛应用于波音787。
波音787上的数据传输将由核心网（CORENETWORK），通用核心系统（COMMONCORESYSTEM）和空地数据链路，外部数据通过核心网络进入公共核心系统。
波音公司正在进行的信息管理系统，如电子飞行包（EFB），电子记录簿（ELB）和飞机状态监测系统（AHM）都将成为波音787的标准配置。
波音787客机的复合材料国际化制造
波音787客机的复合材料国际化制造周雷敏;孙沛【摘要】综述了复合材料在波音787客机上突破性创新应用的情况.表明作为全球第1架复合材料质量分数达到50％的飞机,波音787在复合材料的使用方面有很多独到之处,这些独到之处不仅仅体现在各种新材料及先进成型工艺的使用上,更体现在其先进的国际化制造理念上.同时,深入解析了波音公司国际化制造的管理模式,结合波音787制造过程中遇到的问题,分析了这种管理模式的优缺点.%In this Paper, the author summaries innovative applications for composite technology in Boeing 787. Boeing 787 is the first aircraft to use 50% composites. What is unique about it is that it not only applies new materials and advanced molding technology, but also advanced international manufacturing ideal. This article, starting with Boeing 787's use of composites, investigates the management pattern of Boeing Company for international manufacturing. It also analyzes the merits and demerits of this management pattern with regard to the existing problems in the process of manufacturing.【期刊名称】《高科技纤维与应用》【年(卷),期】2013(038)002【总页数】5页(P57-61)【关键词】波音787;复合材料;国际化制造;管理模式【作者】周雷敏;孙沛【作者单位】北京航空材料研究院,北京100095【正文语种】中文【中图分类】V258;V262.341 波音787客机的理念波音787客机被波音公司命名为“梦想”（Dreamliner），这不仅寓意着该型客机满足乘客追求未来更安静和更舒适航空旅行环境的梦想，也可理解为满足航空公司客户创造低成本、高性能产品的梦想，还可以认为是波音公司通过不断的技术和管理模式创新而实现在民用航空领域领先地位的梦想[1]。
复合材料在飞机上的应用
复合材料在飞机上的应用摘要复合材料在降低结构重量、改善机体结构、提高安全性、减震性和使用耐久度等多个方面有着自己特有的贡献。
随着我国航空强国战略方针的实施，大型民航客机对高性能、功能强、结构功能一体化的高性能先进复合材料的需求日益提升，关键复合材料和结构制件成为限制相关领域进一步发展的瓶颈。
我国对复合材料的研究与制造无疑对飞机蒙皮各方面性能的提升有着至关重要的作用。
关键词：新型复合材料；航空引言在航空行业日益发展的今天，无时无刻都有飞机飞行在蓝天之上。
某时间点中国领空及周边民航运输机分布图如图1所示图1某时间点中国领空及周边民航运输机分布图那么面对如此数量庞大的运输线，如此错综复杂的航行高度，如此变化莫测的气象环境，我们的民航客机又是怎样来克服重重困难的呢？这就要介绍出我们的主角——复合材料。
复合材料具有许多极其重要的性能特质，如比重小；抗疲劳性优良，耐久度高，使用寿命长；减震性能优良，耐高温，安全性好，与金属材料相比不易腐蚀；可设计性灵活，可减小机身重量，有利于施工和维护，因此对航线维护和定检维护提供了巨大的便利与可操作性。
复合材料主要种类复合材料机体主要包括金属和非金属。
增强材料主要有植物纤维、碳纤维、玻璃纤维、硼纤维、晶须、金属。
应用于不同的场景和位置，它们所发挥的功能是不一样的，复合材料的种类和特性也是纷繁杂多的。
总的来说，目前航空航天领域使用较为广泛的复合材料主要包括碳基复合材料，强树脂基复合材料和金属基复合材料。
同时也在逐步拓宽对植物纤维复合材料的使用。
非金属材料与金属材料对比先进复合材料中采用最广泛的纤维材料是碳、石墨、芳纶和硼。
在该类复合纤维材料中，碳纤维是在先进加强件上所投入使用的最通用的纤维材料，很多航空器的零部件和内外装饰都运用到了碳纤维复合材料，可见其用途之广。
在此综合部分常见的复合材料来进行性能对比，如玻璃纤维复合材料、碳纤维环氧复合材料、有机纤维环氧复合材料、硼纤维环氧复合材料、硼纤维铝复合材料、钢、铝合金、钛合金。
波音787中复合材料的应用及性能特点
• 蜂窝夹层结构通常是由比较薄的面板与比较厚的 芯子胶接而成。一般面板采用强度和刚度比较高 的材料，芯子采用密度比较小的材料，如蜂窝芯、 泡沫芯、波纹板芯等。夹层结构具有重量轻，弯 曲刚度及强度大，抗失稳能力强，耐疲劳，吸音， 隔热等优点，因此在飞行器结构上得到了广泛应 用。对结构高度大的翼面结构，蒙皮壁板（尤其 是上翼面壁板）采用蜂窝夹层结构取代加劲板， 能明显减轻重量；对于结构高度小的翼面结构， 如操纵面，采用全高度夹层结构代替梁肋式结构， 能带来明显的减重效果。以复合材料层合板为面 板的夹层结构，由于材料的相容性，目前普遍采 用Nomex蜂窝芯子。
• 碳素层板是一种由多层碳素纤维经聚合物 灌注而成的复合材料结构。在787上，碳素 层板结构由碳丝组成的带子经树脂（类似 黏胶）灌注而成。这些薄层再堆叠起来以 获得所应用结构需要的厚度和形状，并通 过持续数小时的高温高压工艺成型。
• 层合板亦称层压板(laminate)、叠层板或实心层压 板(solid laminate)、整体层压板(monolithic laminate)。层合板可制成多种结构形式，并可采 用多种工艺方法成形，可设计性强，因此在航空 航天飞行器结构中应用十分普遍。层合板是层合 结构的基本元素。层合结构系指经过适当的制造 工艺，如共固化、二次胶接、机械连接等，主要 由层合板形成的具有独立功能的较大的三维结构，
• 碳纤维复合材料的优势： • 1、高强度（是钢铁的5倍） • 2、出色的耐热性(可以耐受2000℃以上的
高温) • 3、出色的抗热冲击性 • 4、低热膨胀系数(变形量小) • 5、热容量小（节能） • 6、比重小（钢的1/5） • 7、优秀的抗腐蚀与辐射性能
波音787也被称为“准日本产机”
三大件中国制造
在密度刚度重量疲劳特性等有严格要求的领域在要求高温化学稳定性高的场合碳纤维复合材料都颇具优由碳纤维和环氧树脂结合而成的复合材料由于其比重小刚性好和强度高而成为一种先进的航空航天材料2出色的耐热性可以耐受2000以上的高温7优秀的抗腐蚀与辐射性能波音787也被称为准日本产机三大件中国制造碳纤维属高新技术高附加值产品具有广泛的用途和良好的发展前景
理智看待高比例复合材料飞机的得失
理智看待高比例复合材料飞机的得失波音最新一代的“梦想”787客机依靠极高比例的复合材料应用，实现了极其优异的飞行性能。
然而在安全和环保方面，以787为代表的新一代飞机却仍然潜藏着不少隐患。
一：飞机上的复合材料多指纤维增强塑料，重量轻强度高传统的飞机制造以钢、铝、钛合金为主要材料，这三者各有千秋，在结构中各司其职。
超高强度合金钢的密度最大（超过7.8克/立方厘米），相同体积下最重，但在三者中能达到的绝对强度指标最高，适用于对尺寸和强度要求都最为苛刻的部位。
比如除了轻型、超轻型飞机外，现代高性能起落架的材料，唯有使用超高强度合金钢进行锻造一途可选。
所谓3D打印、钛合金起落架之类的新闻，都是宣传上的噱头，不足为信。
图：波音747起落架（飞友网飞鹰摄影）相同体积下铝合金部件的重量最轻（密度2.8克/立方厘米），但是强度也最低，此外它对于高温的耐受能力很差。
而钛合金（密度4.5克/立方厘米）则介于钢、铝合金之间，同体积部件比钢材轻很多，强度和耐热性比铝合金高很多。
它适合用于飞机上的主承力结构、高温结构——比如发动机燃烧室附近；可以取代钢材、镍基合金以减轻重量，取代铝合金以减少空间占用。
但是由于加工困难，钛合金部件的成本一直很高。
而现在越来越流行的复合材料，它的主要取代对象正是传统飞机上应用比例最大、构成轻质结构主体的铝合金，在要求较低的场合下也能取代一部分钛合金。
在谈及飞机等航空器时，我们所指的复合材料主要都是指纤维增强塑料（fiber reinforced plastic）；它是以高性能纤维作为增强体，用树脂作为基体将纤维粘结在内部并固化成型的高性能塑料。
PAN（聚丙烯腈）碳纤维丝这就是碳纤维丝放大后的截面由于玻璃纤维性能较低，钨丝芯硼纤维高毒性、高成本，而芳纶纤维对环境耐受性不好（水分、紫外线）等诸多因素；目前在复合材料中应用最广、最具有代表性的则是PAN（聚丙烯腈）碳纤维。
图：波音787铺设复合结构机身，图中黑色束状物就是由预浸过树脂的碳纤维所组成飞机制造上应用广泛的7050、7075等铝-锌系高强度铝合金，在放弃韧性等其它重要性能的极端情况下，最高强度也只能接近0.65GPa，一般在0.43-0.46GPa左右。
复合材料在航空航天领域的应用
复合材料在航空航天领域的应用
火箭支承舱
火箭支承舱是运载火箭搭载卫星的关键主承力部件，位于火箭末级动力舱和卫星之间，是火箭结构中重要的承载和连接结构。
通过采用碳纤维复合材料泡沫夹芯结构设计方案，实现卫星发射复杂载荷条件下的减重目标，在民用运载火箭研制中具有较高的商用价值。
碳纤维层压板
碳纤维增强复合材料板，也称为碳纤维层压板，在航空航天和国防工业中有许多应用，作为机身、个人防护设备和各种其他产品的主要部件。
碳纤维层压板是一种独特的弹性材料，由交织的碳纤维层组成，用基体材料粘合在一起，通常是硬化塑料，如环氧树脂。
碳纤维层压板是制造高性能材料(如碳纤维增强复合材料)的关键部件。
火星探测器
碳纤维增强的环氧基形状记忆聚合物复合材料可应用于火星探测任务。
，可在有效减轻载荷的同时实现自主变形，极大地提高结构的智能化水平，将推动我国深空探测工程的技术革新。
未来，相关技术有望应用于我国空间站建设、探月工程、载人登月、火星探测、木星探测、小行星探测、冰巨星探测等重大航天工程领域。
碳纤维热塑性复合材料储罐
商业太空时代已经到来并正在迅速发展，不仅追求更多的卫星
和空间站，还在朝着如小行星采矿、太空制造和外星定居点等诸多新型方向探索。
太空飞行器在回收后重复发射，可以节省大量成本。
除了削减成本，运载火箭的另一个关键目标是增加有效载荷。
与传统金属油箱相比，碳纤维增强聚合物(CFRP)油箱可以减轻20-40%的重量，同时满足了重复使用的要求。
波音787客机的复合材料国际化制造
１ 波音７ ８ ７ 客机 的理念
波 音７ ８ ７ 客机 被波 音 公 司命 名 为 “ 梦想” （ Ｄ ｒ ｅ ａ ｍｌ ｉ ｎ ｅ ｒ ），这 不仅 寓意着 该型 客机 满足乘 客
追求 未 来 更 安静 和 更舒 适 航 空旅 行 环 境 的梦 想 ，
空客 Ａ３ ３ ０ 等 机 型 的对 决后 ，在 这个 世 纪之 交 ，空
客 开始 投 入 巨资 ，开 发拥 有 ５ ５ ０个 座 位 的 “ 空 中
巨无 霸 ”Ａ３ ８ ０ 。 空 客 开 发Ａ３ ８ ０ 客 机 的 主 要 理 念 是 ，实现 枢 纽 城 市之 间 的集 中运输 ，保 证 每 次 飞 行 可 以携 带 更 多 乘客 ， 并为 乘 客提 供 更 舒 适 的 空 间， 同 时减 少 了飞行 次 数 ，人 员和 燃 料 成 本 也 将
Ｂｏ ｅ ｉ ｎ ｇ ７ ８ ７ ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ ’ ｉ ｎ ｔ ｅ ｒ ｎ ａ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｔ ｕ ｒ ｉ ｎ ｇ
ＺＨＯＵ Ｌｅ ｉ — ｍｉ ｎ ， Ｓ ＵＮ Ｐ ｅ ｉ
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Ｋ ｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ ： Ｂｏ ｅ ｉ ｎ ｇ ７ ８ ７ ； ｃ ｏ ｍｐ ｏ ｓ ｉ ｔ ｅ ｓ ； ｉ ｎ ｔ ｅ ｎａ ｒ ｔ ｉ ｏ ｎ ａ ｌ ｍａ ｎ ｕ ｆ ａ ｃ ｕｒ ｔ ｉ ｎ ｇ ； ｍａ ｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ ｐ ａ ｔ ｔ ｅ ｍ
复合材料在航空航天领域的应用研究
复合材料在航空航天领域的应用研究复合材料是一类优异材料，由两种或两种以上的材料组成，在它们的结合体中保留了各自的特性。
它有着超群的材料特性，被广泛应用于市场上的高端产品。
航空航天领域也是复合材料应用的重点领域，因为那里需要使用低密度、高强度、高刚度的材料来减轻飞行器质量，提高性能。
本文将探讨复合材料在航空航天领域的应用研究。
一、复合材料在飞机制造中的应用1.1 碳纤维复合材料碳纤维复合材料具有高的比强度、比刚度和低的密度，它的优势就在于比如可以代替机身部件重量更重的金属材料，从而使飞机的重量减轻20-30%，并减少了耗费燃料的能量。
由于光照也是飞机旅程中的主要耗费来源，这些复合材料的使用直接影响了飞行器的经济效益。
另外，在要求更高、对减轻结构重量更为苛刻的卫星等应用领域中，碳纤维复合材料的应用也是十分重要的。
1.2 玻璃纤维复合材料玻璃纤维复合材料是较为便宜的一类复合材料，可以通过手工制造，替代部分航空零部件的铝合金，并且能够承受冲击、磨损和化学腐蚀。
2000年之前，航空器中曾经广泛使用玻璃纤维复合材料。
但由于其相对较低的强度和刚度，玻璃纤维复合材料在航空领域的应用越来越少，逐渐被碳纤维复合材料所取代。
二、复合材料在火箭制造中的应用2.1 增材制造增材制造，也称为3D打印，已经成为火箭制造领域的重要一部分。
在这个过程中，通常使用复合材料，在3D打印机中将复合材料层层叠加，直至形成需要的部件。
这种技术可以节省费用和时间，并减少浪费的材料。
这种技术目前主要用于生产低质量和小批量的零部件。
2.2 碳纤维增强复合材料在现代火箭推进系统中，尤其是在发动机喷嘴和推力向量控制方面，强度高、轻量的复合材料是及其必要的。
这种具有向心力的负载被偏向更有效的复合材料，轻质、强度高的碳纤维增强复合材料在此领域中广泛应用。
三、复合材料在航空航天领域的未来随着3D打印和其他新技术的发展，未来的复合材料将更创新，更具工程度。
波音787中复合材料的应用及性能特点剖析课件
复合材料的抗疲劳性能主要归功于其多层次的材料结构和优化的制造工艺。这些 复合材料经过精密设计和加工，能够有效地分散和吸收飞机运行过程中产生的交 变载荷，降低应力集中，延缓疲劳裂纹的产生和扩展。
复合材料的轻量化效果
总结词
波音787中使用的复合材料具有显著的轻量化效果，有助于提高飞机的燃油效率和性能。
2023
PART 04
波音787中复合材料的性 能特点
REPORTING
复合材料的强度与刚度
总结词
波音787中使用的复合材料具有高强度和刚度，能够承受较大的载荷和抵抗变 形。
详细描述
复合材料由多种材料组成，通过优化材料配比和层间组合，实现了高强度和刚 度的特性。这种特性使得复合材料在承受飞机运行时的气动载荷、惯性载荷和 结构载荷时表现出良好的稳定性。
详细描述
由于复合材料的密度较低，同时具有高强度和刚度，因此能够实现飞机的轻量化。这不仅减少了飞机 的起飞重量，提高了燃油效率，还有利于减少排放，降低对环境的影响。同时，轻量化还有助于改善 飞机的飞行性能和机动性。
2023
REPORTING
PART 05
波音787中复合材料的应 用对飞机性能的影响
对飞机结构强度的影响
波音787简介
REPORTING
波音787飞机的发展历程
2003年10月，波音 公司正式启动波音 787计划，确定新型 中远程客机方案。
2013年6月，波音 787系列飞机正式进 入商业运营阶段。
2006年12月，波音 787首架飞机完成总 装，并于2009年12 月实现首飞。
波音787飞机的市场地位
多领域应用
复合材料的应用领域将不断扩大，不仅限于航空 航天领域，还将拓展到汽车、船舶、轨道交通等 领域。 Nhomakorabea 2023
复合材料在飞机上的应用
复合材料在飞机航空中的应用与发展学校：西安航空职业技术学院专业：金属材料与热处理技术学号：12806216**：**摘要复合材料在飞机上的用量和应用部位已成为衡量飞机结构先进性的重要指标之一；复合材料构件的整体成型、共固化技术不断进展，复杂曲面构件不断扩大应用；复合材料的数字化设计，设计、制造一体化，以及基于三维模型铺层展开的专用设计／制造软件等技术的开发是先进复合材料发展的基本技术保障.复合材料在飞机航空中的应用与发展复合材料大量用于航空航天工业和汽车工业，特别是先进碳纤维复合材料用于飞机尤为值得注意。
不久前，碳纤维复合材料只能在军用飞机用作主结构，但是，由于技术发展的进步，先进复合材料已开始在民航客机止也应用作主结构，如机身、机翼等。
一．飞机结构用复合材料的优势现今新一代飞机的发展目标是“轻质化、长寿命、高可靠、高效能、高隐身、低成本”。
而复合材料正具备了上面的几个条件，成为实现新一代飞机发展目标的重要途径。
复合材料具有质轻、高强、可设计、抗疲劳、易于实现结构/功能一体化等优点，因此，继铝、钛、钢之后迅速发展成为四大飞机结构材料之一。
复合材料在飞机结构上的应用首先带来的是显著的减重效益，复合材料尤其是碳纤维复合材料其密度仅为1.6g/cm3左右，如等量代替铝合金，理论上可有42%的减重效果。
近年来随着复合材料技术的深入研究和应用实践的积累，人们清楚地认识到：复合材料在飞机结构上应用效益绝不仅仅是减重，而且给设计带来创新舞台，通过合理设计，还可提供诸如抗疲劳、抗振、耐腐蚀、耐久性和吸透波等其它传统材料无法实现的优异功能特性，可极大地提高其使用效能，降低维护成本，增加未来发展的潜力和空间。
尤其与铝合金等传统材料相比，可明显减少使用维护要求，降低寿命周期成本，特别是当飞机进入老龄化阶段后效果更明显，据说B787较之B767机体维修成本会降低30％，这在很大程度上应归功于复合材料的大量应用。
同时，大部分复合材料飞机构件可以整体成型，大幅度减少零件数目，减少紧固件数目，减轻结构质量，降低连接和装配成本，从而有效地降低了总成本，如F/A-18E/F零件数减少42%，减重158kg。
有关复材方面的项目,着重展现一下复材方面
复材（Composite materials）是一种由两种或两种以上的材料组合而成的新材料，通常是由增强材料和基体材料组成。
复材可以根据需要调配不同性能的增强材料和基体材料，因此具有优异的综合性能，被广泛应用于航空航天、汽车制造、建筑材料、体育用品等领域。
在工程实践中，复材的应用越来越受到重视，本文将着重展现一下复材方面的项目。
一、复材在航空航天领域的应用复合材料在航空航天领域有着广泛的应用，其中碳纤维复合材料是一种应用广泛的增强材料。
在航空航天领域，碳纤维复合材料主要用于制造飞机结构件、发动机零部件和航天器件。
相比于传统的金属材料，碳纤维复合材料具有重量轻、强度高、耐腐蚀和抗疲劳性能好的优点，能够大幅度减轻飞机自重，提高飞行性能。
波音787 Dreamliner飞机的机身结构就采用了大量的碳纤维复合材料，使得飞机自重减轻20以上，燃油效率得到了显著提升。
二、复材在汽车制造领域的应用复合材料在汽车制造领域具有独特的优势，因此被广泛应用于汽车的车身、内饰、底盘、发动机等部件。
玻璃纤维复合材料、碳纤维复合材料和聚合物基复合材料都被用于汽车制造，通过高强度、轻质的特性改善汽车的安全性能和燃油经济性。
复合材料还可以降低汽车的尾气排放，并且延长汽车的使用寿命。
特斯拉电动汽车采用了大量碳纤维复合材料，使得车身强度更高、重量更轻，提高了电动汽车的续航里程和安全性。
三、复材在建筑材料领域的应用随着工业化和城市化的发展，建筑材料对于节能环保和安全性能的要求越来越高，复合材料因其轻质高强的特性逐渐在建筑领域得到应用。
玻璃纤维增强水泥板是一种优秀的外墙材料，具有隔热、隔音、阻燃等特性，同时还具有较好的抗风压性能和耐久性。
混凝土中添加碳纤维可以提高混凝土的抗折强度、抗裂性能和耐久性，被广泛应用于桥梁、隧道和建筑结构中。
四、复材在体育用品领域的应用复合材料在体育用品领域也有着广泛的应用，例如高尔夫球杆、网球拍、滑雪板、自行车等。
理智看待高比例复合材料飞机的得失
理智看待高比例复合材料飞机的得失第一篇：理智看待高比例复合材料飞机的得失导语：波音最新一代的“梦想”787客机依靠极高比例的复合材料应用，实现了极其优异的飞行性能。
然而在安全和环保方面，以787为代表的新一代飞机却仍然潜藏着不少隐患。
一：飞机上的复合材料多指纤维增强塑料，重量轻强度高传统的飞机制造以钢、铝、钛合金为主要材料，这三者各有千秋，在结构中各司其职。
超高强度合金钢的密度最大（超过7.8克/立方厘米），相同体积下最重，但在三者中能达到的绝对强度指标最高，适用于对尺寸和强度要求都最为苛刻的部位。
比如除了轻型、超轻型飞机外，现代高性能起落架的材料，唯有使用超高强度合金钢进行锻造一途可选。
所谓3D打印、钛合金起落架之类的新闻，都是宣传上的噱头，不足为信。
图：波音747起落架（飞友网飞鹰摄影）相同体积下铝合金部件的重量最轻（密度2.8克/立方厘米），但是强度也最低，此外它对于高温的耐受能力很差。
而钛合金（密度4.5克/立方厘米）则介于钢、铝合金之间，同体积部件比钢材轻很多，强度和耐热性比铝合金高很多。
它适合用于飞机上的主承力结构、高温结构——比如发动机燃烧室附近；可以取代钢材、镍基合金以减轻重量，取代铝合金以减少空间占用。
但是由于加工困难，钛合金部件的成本一直很高。
而现在越来越流行的复合材料，它的主要取代对象正是传统飞机上应用比例最大、构成轻质结构主体的铝合金，在要求较低的场合下也能取代一部分钛合金。
在谈及飞机等航空器时，我们所指的复合材料主要都是指纤维增强塑料（fiber reinforced plastic）；它是以高性能纤维作为增强体，用树脂作为基体将纤维粘结在内部并固化成型的高性能塑料。
PAN（聚丙烯腈）碳纤维丝这就是碳纤维丝放大后的截面由于玻璃纤维性能较低，钨丝芯硼纤维高毒性、高成本，而芳纶纤维对环境耐受性不好（水分、紫外线）等诸多因素；目前在复合材料中应用最广、最具有代表性的则是PAN（聚丙烯腈）碳纤维。
波音787制造
波音787飞机生产所体现的先进制造技术波音787复材机身段的制造技术碳纤维合成技术已有数十年的历史，自20世纪80年代以来，广泛应用于试验飞行和军事航空领域。
不过，波音787是第一种主要采用碳纤维材料制造的商业客机：70%机体使用合成材料制造。
碳纤维丝被植入树脂中，然后将一层层的碳纤维夹在别的材料之间，以便令碳纤维丝处于不同方位。
利用这种技术制造的材料既轻又坚硬——强度至少是钢材的四倍。
金属机身一般由长方形金属板构成，然后用成千上万个铆钉固定，使用合成材料，整个机身的管状截面可以作为整体制造出来——基本上是在一个巨型炉子(称为高压釜)烧制碳合成材料。
接着，只要通过更少的扣件就能将更少的部件固定。
这使得波音公司可以重新考虑整个制造过程。
波音不是像以前那样，将机身结构组装完毕，然后再安装所有的布线、管线和其他机载系统，而是将机身整个部分外包，造好以后再在埃弗雷特进行组装。
由于复合材料结构有着许多众所周知的优点，在对复材结构做了大量成功的研究试验基础上，波音公司决定787机体主要结构大规模地采用复合材料。
由777飞机复材用量的12%一步跨越到50%，即机身和机翼壳体几乎都由碳纤维增强。
由于复合材料结构有着许多众所周知的优点，在对复材结构做了大量成功的研究试验基础上，波音公司决定787机体主要结构大规模地采用复合材料。
由777飞机复材用量的12%一步跨越到50%，即机身和机翼壳体几乎都由碳纤维增强复合材料制成，仅少数机体部位应用铝合金或其他材料。
而空客公司原来的A350设计方案是在A330飞机基础上进行的，机身仍是以铝合金的铆接结构为主，复材用量仅为35%，这样，波音787就大幅度地拉大与A350复材用量的差距。
对于波音的竞争对手空客公司来说，客机的超大型机身复材部件的制造技术是一个难于逾越的巨大挑战。
这种由复材组成机身的787客机，是全球第一款利用高科技碳纤维复合材料打造的客机，机身段省去1500块铝合金钣料零件和4~5万个连接件，使机体结构件尺寸变小，但更轻盈坚固。
787飞机采用复合材料舷窗框
787飞机采用复合材料舷窗框
空信
【期刊名称】《军民两用技术与产品》
【年(卷),期】2007(000)003
【摘要】据报道．在进行了全球复合材料制造商的评估后，波音公司选择了诺尔达姆公司生产787飞机舷窗框。
为满足波音的技术要求，诺尔达姆公司开发了新的制造技术并与赫克塞尔公司合作，采用创新型的复合材料产品HexMC片状模塑料．其原料为高强碳纤维，环氧预浸带。
【总页数】1页(P21)
【作者】空信
【作者单位】无
【正文语种】中文
【中图分类】F471.265
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3.波音公司完成787-9梦想飞机碳纤维复合材料牢固结构 [J], 毕鸿章
4.美国Spirit空间系统选择美国HITCO公司制造B787飞机用复合材料梁 [J],
5.“成都造”787-9复合材料飞机方向舵交付 [J],
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