复合材料在飞机上的应用
复合材料在民用航空飞机中的应用
复合材料在民用航空飞机中的应用
复合材料在民用航空飞机中的应用越来越广泛，主要是为了实现飞机的减重、耐腐蚀和降低成本。复合材料结构具有轻质化、小型化和高性能化等特点，可以提高飞机的抗震动动稳定性、气动弹性、超声速巡航、过失速飞行控制、耐热性能、抗冲击损伤能力、前翼飞机先进气动布局和抗雷击防护等方面的实际应用效果。
复合材料是由两种或两种以上的原材料通过各种工艺方法组合成的新材料。与单一均质材料相比，复合材料具有质量轻、抗震动、抗裂纹、耐热、抗冲击、防雷击等方面的优越性。与金属材料相比，在导电性和成形工艺等方面也有显著差异。复合材料飞机密封、静电防护和抗雷击方面的作用十分重要。
在民用航空飞机中，增强纤维主要有碳纤维、玻璃纤维、芳纶和硼纤维等。碳纤维因其产量高、性能好、纤维类型规格多、成本低经济实惠等特点，在民用航空飞机结构上应用最为广泛。碳纤维增强树脂基复合材料在航天飞机舱门、机械臂和
压力等方面有着重要的应用。几种飞机结构上常用纤维的性能比较如表1所示。
复合材料在民航飞机上的应用功用主要是为了实现飞机的减重、耐腐蚀和降低成本。波音飞机777/787和空中客车
A330/A340/A380上复合材料的应用，标志着航空飞机复合材料结构设计发展已经成熟。复合材料飞机结构技术是以实现高结构效率、减轻飞机重量、改善飞机气动弹性和结构的坚固性等综合性能为目标的高新技术。
Carbon fiber rced resin-XXX and pressure vessels。with the most critical being the thermal tiles of the space shuttle。which can ensure its safe repeated flight。while the rced carbon/carbon material RCC can enable the space XXX 1700℃ XXX.
复合材料在军用飞机上的应用
复合材料在军用飞机上的应用
复合材料（Composite Materials）是由两种或两种以上不同的材料组成的复合体，通过元素间或化学结合力或物理吸附形成。在军用飞机中，复合材料作为一种新型材料，已广泛应用在飞机的结构和系统中，其具有轻质、高强度、抗腐蚀等优点，可提高飞机的载荷能力和机动性，同时又可以减少飞机的自重，提高飞机的使用寿命和效率。
1.复合材料的应用于飞机的结构
复合材料的应用于飞机的结构是在传统金属材料基础上的一种创新材料，这种材料能够有效地提高飞机的强度和刚性，进而提高飞机的飞行效率。这种材料甚至可以替代一些传统材料制造成的零件。飞机中广泛采用了如下结构件：
（1）机翼结构：复合材料的特点是轻、薄、强，对于机翼来说，薄型高扬力机翼和高空载荷选择复合材料作为结构是一种很好的选择。
（2）机身结构：复合材料的特点是轻量化、强度和刚度高，使得它成为非常好的材料。另外，复合材料比传统金属材料更好地对抗高空环境带来的危害，比如氧化和侵蚀等。
（3）飞行控制系统：飞行控制系统中广泛采用复合材料，比如垂直尾翼、水平稳定翼等。这些控制表面需要具有轻量化、高强度和可靠性等特点，复合材料能
够满足这些要求。
2.复合材料的应用于飞机的系统
复合材料的应用于飞机的系统是将材料应用于飞机系统中，提高系统性能和可靠性。具体包括以下几个方面：
（1）燃油系统：复合材料能够提供抗腐蚀、耐热、耐磨损等特点，应用于燃油系统中能够减少经常性的维护工作。
（2）舱壁内夹层隔板：复合材料具有良好的隔音、隔热和防震性，因此在隔板中广泛应用。
复合材料在航空工程中的应用
复合材料在航空工程中的应用
复合材料是由两种或两种以上的材料组成的，它们具有各自的
优点和缺点。航空工程是一个十分精密和复杂的领域，要求所有
的部件都要非常轻巧，同时还要承受巨大的负荷。利用复合材料
来制造航空部件已经成为业内的主流。在这篇文章中，我们将探
讨复合材料在航空工程中的应用。
1.复合材料的种类
复合材料的种类很多。最常见的种类是石墨纤维双向编织复合
材料，它以其高强度、高刚度及抗腐蚀等特点优势，被广泛应用
于航空工程。另一个种类是碳纤维增强材料，由于其具有高强度、轻质、高温耐性等特点，在飞机上的应用也越来越广泛。
2.复合材料在航空工程中的应用
航空工程是一个非常具有挑战性的领域，要求所有的航空部件
都必须轻便而且强壮。因此，复合材料在航空工程中得到了广泛
的应用。
（1）飞机机身
在航空工程中，飞机机身是由航空铝合金和复合材料构成的。
除了铝合金材料用于机身底部的固定和支撑外，其余的部分都用
复合材料构成。这大大降低了机身的重量，同时也提升了机身的强度和耐用性。
（2）飞机尾翼
尾翼是飞机的关键部分之一。它对飞机的飞行稳定性有着巨大的影响。在航空工程中，复合材料在尾翼的应用越来越广泛。在飞机的水平和垂直尾翼上，广泛应用了纤维增强复合材料，这可以减轻飞机的重量并提高其机动性。
（3）飞机引擎舱壳体
在航空工程中，飞机站下强烈的气流冲击和飞行时的高温高压环境，因此引擎舱壳体的强度和耐用性至关重要。复合材料因其高的强度和抗氧化性，成为了制造引擎舱壳体的首选材料。
（4）飞机螺旋桨
在航空工程中，螺旋桨通常是高度标准化的精密零件。而复合材料的高强度和轻量化优势，使其成为螺旋桨制造的理想材料。现在大多数商用飞机使用的都是复合材料螺旋桨。
复合材料在航空领域的用途
复合材料在航空领域的用途
航空工业是现代工业的重要组成部分，而复合材料作为一种新型
材料，具有轻质、高强度、耐腐蚀等优点，被广泛应用于航空领域。
本文将介绍复合材料在航空领域的用途。
一、飞机结构件
复合材料在飞机结构件中的应用是航空领域中最为重要的应用之一。传统的金属材料在飞机结构件中存在重量过大、疲劳寿命短等问题，而复合材料的轻质高强度特性使其成为替代金属材料的理想选择。例如，复合材料可以用于制造飞机的机翼、尾翼、机身等部件，能够
减轻飞机的重量，提高飞机的燃油效率和飞行性能。
二、航空发动机
航空发动机是飞机的核心部件，也是航空领域中对材料性能要求
最高的部分。复合材料在航空发动机中的应用主要体现在叶片、外壳
等部件上。复合材料的高温耐性、抗腐蚀性和高强度使其成为制造发
动机叶片的理想材料。此外，复合材料还可以用于制造发动机外壳，
提高发动机的整体性能。
三、航空电子设备
航空电子设备是现代飞机的重要组成部分，而复合材料在航空电
子设备中的应用也越来越广泛。复合材料可以用于制造航空电子设备
的外壳、支架等部件，具有重量轻、绝缘性能好等优点。此外，复合材料还可以用于制造航空电子设备的散热器，提高设备的散热效果。
四、航空航天器
航空航天器是航空领域中最为复杂和高端的产品，而复合材料在航空航天器中的应用也是最为广泛的。复合材料可以用于制造航空航天器的外壳、结构件、热防护材料等，具有重量轻、耐高温、抗腐蚀等优点。例如，复合材料可以用于制造航天器的导热板，提高航天器的热控制能力。
综上所述，复合材料在航空领域的应用非常广泛，涉及飞机结构件、航空发动机、航空电子设备、航空航天器等多个方面。随着科技的不断进步和复合材料技术的不断发展，相信复合材料在航空领域的应用将会越来越广泛，为航空工业的发展带来更多的机遇和挑战。
复合材料在航空工程中的应用
复合材料在航空工程中的应用
航空工程是一个高度复杂而又充满挑战的领域，随着科技的不断进步，复合材
料在航空工程中的应用越来越广泛。复合材料由两种或多种不同材料的组合而成，具有独特的优势和特性，因此被广泛用于航空工程中的设计和制造。
首先，复合材料在航空工程中的应用主要体现在飞机机身结构上。相比于传统
的金属结构，复合材料具有更轻质和更高的强度，能够提高飞机的整体性能。例如，碳纤维复合材料具有优异的机械性能和耐久性，可以承受高负荷和极端环境条件，从而提高了飞机的飞行效率和使用寿命。此外，复合材料的设计灵活性也使得飞机的外形更加流线型，减少了阻力，提升了飞行速度和燃油效率。
其次，复合材料在航空工程中的应用还涉及到飞机部件的制造。在过去，航空
工程中的部件制造需要通过焊接或螺栓固定来完成。而现在，复合材料的使用则实现了更为高效和精确的制造过程。例如，使用复合材料可以通过模压而非传统的切割和焊接来制造机翼，提高了部件的一致性和质量。此外，复合材料的可塑性和可切割性也使得航空工程中的部件制造过程更加灵活和可靠。
另外，复合材料在航空工程中的应用也有助于改善飞机的飞行安全性。航空工
程对于材料的要求非常高，需要能够在极端条件下保持稳定性和强度。复合材料由于其良好的抗冲击性和抗腐蚀性，在飞机领域具有巨大潜力。例如，用于制造飞机机身的复合材料能够有效减少振动和噪音，并增加乘客的舒适度。同时，复合材料也能够抵抗腐蚀和疲劳，延长飞机的使用寿命，提高整体的安全性能。
在航空工程中，复合材料的应用还能够降低生产成本。尽管复合材料的制造相
碳纤维复合材料在飞机上的应用
碳纤维复合材料在飞机上的应用
1.碳纤维复合材料在飞机上广泛用于制造机身和机翼。
Carbon fiber composites are widely used in aircraft for manufacturing fuselage and wings.
2.碳纤维复合材料具有轻量化和高强度的特性，能够减轻飞机的重量并增加其飞行性能。
Carbon fiber composites have the characteristics of lightweight and high strength, which can reduce the weight of the aircraft and increase its flight performance.
3.碳纤维复合材料还具有优异的耐腐蚀性能，能够延长飞机的使用寿命。
Carbon fiber composites also have excellent corrosion resistance, which can prolong the service life of the aircraft.
4.部分飞机结构采用碳纤维复合材料制造，能够提高飞机的整体刚性和稳定性。
Some aircraft structures are made of carbon fiber composites, which can improve the overall rigidity and stability of the aircraft.
5.由于碳纤维复合材料的优异性能，飞机燃油消耗量减少，降低了运营成本。
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
复合材料在航空领域的用途
复合材料在航空领域的用途
航空工业是一个高度技术化和创新性的领域，复合材料作为一种
轻质、高强度、耐腐蚀的新型材料，在航空领域得到了广泛的应用。
复合材料由两种或两种以上的材料组合而成，具有优异的性能，能够
满足飞机在强度、刚度、耐热性、耐腐蚀性等方面的要求。本文将探
讨复合材料在航空领域的用途，以及其在飞机制造、航空器结构、航
空航天技术等方面的重要作用。
一、复合材料在飞机制造中的应用
1. 复合材料在飞机机身中的应用
飞机机身是飞机的主要结构之一，承担着飞行载荷和保护乘客的重要
任务。传统的金属材料虽然强度高，但密度大，容易生锈，而且加工
复杂。相比之下，复合材料具有重量轻、强度高、耐腐蚀等优点，能
够大幅减轻飞机自重，提高飞机的燃油效率和飞行性能。因此，复合
材料在飞机机身中得到广泛应用，使得飞机更加安全可靠。
2. 复合材料在飞机机翼中的应用
飞机机翼是飞机的另一个重要部件，直接影响飞机的升力和飞行稳定性。复合材料具有优异的强度和刚度，能够有效减轻机翼的重量，提
高飞机的升力系数和飞行效率。同时，复合材料还具有良好的抗疲劳
性能和耐腐蚀性能，能够延长机翼的使用寿命，降低维护成本。因此，复合材料在飞机机翼中的应用也越来越广泛。
二、复合材料在航空器结构中的应用
1. 复合材料在航空器机身中的应用
除了民用飞机，军用飞机和无人机等航空器也广泛采用复合材料作为
机身结构材料。复合材料具有优异的隐身性能，能够有效减小雷达反
射截面，提高飞机的隐身性能。同时，复合材料还具有良好的抗弹性
和抗冲击性能，能够提高航空器的生存能力和作战效果。因此，复合
复合材料对航空的意义
复合材料在航空领域的应用具有重要意义，它们对航空工业的发展产生了深远影响。以下是复合材料在航空领域的一些关键作用：
1. 减轻重量：复合材料通常比传统金属轻，但同样坚固，这有助于减少飞机的重量，从而降低燃油消耗，提高燃油效率。
2. 提高性能：复合材料具有良好的强度和刚度特性，可以优化飞机的设计，提高其性能，如增加航程、提升载荷能力和机动性。
3. 耐腐蚀性：与金属相比，复合材料对环境因素的抵抗力更强，不易腐蚀，这有助于延长飞机的使用寿命，减少维护成本。
4. 设计灵活性：复合材料可以按照设计要求定制，制造出复杂形状的部件，这为飞机设计提供了更大的自由度。
5. 减少部件数量：由于复合材料的集成特性，可以制造一体化部件，减少零部件的数量，简化装配过程，降低制造成本。
6. 降低生命周期成本：虽然复合材料的初期成本可能高于传统材料，但由于其轻量化、耐腐蚀和低维护需求，飞机的整体生命周期成本得以降低。
7. 环保性：由于复合材料有助于减少燃油消耗和排放，它们在航空领域的应用有助于实现更可持续和环境友好的航空运输。
因此，复合材料的应用不仅提高了飞机的性能和经济性，而且有助于实现航空工业的可持续发展目标。随着材料科学和制造技术的进步，预计复合材料在未来的航空领域中会发挥更加重要的作用。
复合材料在飞机上的应用与发展
复合材料在飞机上的应用与发展
引言：
随着科技的不断进步和飞行安全的要求日益提高，复合材料在飞机制造业中的应用越来越广泛。本文将就复合材料在飞机上的应用和发展进行探讨。
一、复合材料在飞机上的应用
1.1 结构件
复合材料在飞机结构件方面的应用是最为广泛的。由于复合材料具有优良的强度和轻质化特性，可以显著减轻飞机的重量，提高飞机的燃油效率和载重能力。例如，复合材料被广泛应用于飞机的机翼、机身、尾翼等结构件上，取得了显著的效果。
1.2 内饰件
除了结构件，复合材料还被广泛应用于飞机的内饰件上。由于复合材料具有优良的耐磨、耐腐蚀、耐高温等特性，可以提高飞机内部的舒适性和安全性。例如，复合材料被用于制造座椅、卫生间、厨房等内饰件，不仅减轻了飞机重量，还提高了乘客的舒适度。
1.3 电子设备
复合材料还可以用于飞机的电子设备上。由于复合材料具有良好的电磁屏蔽性能和绝缘性能，可以有效保护飞机的电子设备免受外界干扰。同时，复合材料还可以提供良好的散热性能，保证电子设备
的正常工作。因此，复合材料在飞机的雷达、导航系统等电子设备中得到了广泛应用。
二、复合材料在飞机上的发展
2.1 新材料的研发
随着科技的不断发展，新型复合材料的研发正在不断进行。例如，新型碳纤维复合材料具有更高的强度和更轻的重量，正在逐渐取代传统的玻璃纤维复合材料。此外，纳米复合材料、层状复合材料等也是当前研究的热点。这些新材料的研发将进一步推动复合材料在飞机上的应用。
2.2 制造工艺的改进
为了提高复合材料的制造效率和质量，制造工艺也在不断改进和优化。传统的手工制造正在逐渐被自动化制造所取代，如自动化纤维放置、自动化层压等技术的应用，大大提高了生产效率和一致性。同时，精密模具的设计和制造也是提高制造质量的关键。这些制造工艺的改进将进一步推动复合材料在飞机制造业的发展。
飞机复合材料
飞机复合材料
飞机复合材料是一种由两种或两种以上的材料组合而成的新材料，具有轻质、
高强度、耐腐蚀等优点，因此在航空航天领域得到了广泛应用。复合材料可以分为有机基复合材料和无机基复合材料两大类，其中有机基复合材料主要是以树脂为基体，增强材料为增强体，而无机基复合材料则是以金属或陶瓷为基体，碳纤维、玻璃纤维等为增强体。
飞机复合材料的应用范围非常广泛，主要包括飞机机身、机翼、尾翼、舱门等
部件。相比传统的金属材料，复合材料具有更高的比强度和比刚度，可以减轻飞机的自重，提高载荷能力，同时还具有更好的抗腐蚀性能和疲劳寿命。因此，飞机制造商越来越多地采用复合材料来替代传统的金属材料，以提高飞机的性能和经济效益。
在飞机机身方面，复合材料的使用可以减轻飞机的重量，提高飞行效率，延长
使用寿命。同时，复合材料的成型灵活性也为设计师提供了更多的空间，可以打造出更加流线型的机身，减少气动阻力，提高飞行效率。此外，复合材料还可以有效地减少飞机的疲劳损伤，提高飞机的安全性。
在飞机机翼和尾翼方面，复合材料的使用可以减轻飞机的自重，提高飞机的升
力和操纵性能。由于复合材料具有更好的疲劳寿命和抗腐蚀性能，可以减少对机翼和尾翼的维护成本，延长使用寿命，提高飞机的可靠性。
在飞机舱门方面，复合材料的使用可以减轻舱门的重量，提高密封性能，减少
气密性检查的频率，降低维护成本。同时，复合材料还可以提高舱门的抗冲击性能，提高飞机的安全性。
总的来说，飞机复合材料的应用可以有效地提高飞机的性能和经济效益，减轻
飞机的自重，提高载荷能力，延长使用寿命，降低维护成本，提高飞机的安全性。
飞机复合材料
飞机复合材料
飞机复合材料是指由两种或两种以上的材料混合而成的一种新型材料。它具有重量轻、强度高、抗冲击性好、耐腐蚀性强等优点，已经在飞机制造行业得到广泛应用。
首先，飞机复合材料的重量轻是其最大的优势之一。相比于传统的金属材料，复合材料的密度更低，因此制造出来的零件更加轻盈。这对于飞机来说是非常重要的，因为重量轻可以大大降低燃油消耗，提高航空器的飞行效率。此外，轻量化的飞机还可以增加载重量，提高运载能力。
其次，飞机复合材料的强度高。复合材料的强度可以根据需要进行调节，可以满足不同零件的要求。与传统金属材料相比，复合材料的拉伸强度和弯曲强度更高，在受到冲击和挤压时具有更好的抗冲击性能。这种高强度材料的使用可以提高飞机的安全性能，减少意外事故的发生。
另外，飞机复合材料还具有优良的耐腐蚀性。由于飞机经常在复杂的气象环境中飞行，暴露在高温、高湿、强辐射等恶劣的环境中，因此对材料的耐腐蚀性要求很高。复合材料可以有效抵御这些恶劣环境的侵蚀，保持零件的完整性和功能性。
此外，飞机复合材料还具有良好的设计灵活性。相比于传统的金属材料，复合材料可以根据需要进行量身定制。它可以根据不同的工艺要求和零件功能进行设计和制造，可以制造出更加复杂和精细的零件。这种灵活性使得飞机可以更好地适应不同的设计需求和性能要求。
然而，飞机复合材料也存在一些挑战和问题。首先，复合材料的制造成本较高。与传统的金属材料相比，复合材料的制造过程更加复杂，需要更多的资源和设备。其次，复合材料的维护和修理较为困难。一旦复合材料零件受到损坏，则需要专业设备和技术进行修复。再者，复合材料的可回收利用性较低，对环境造成的压力较大。
复合材料原理的应用例子
复合材料原理的应用例子
复合材料原理的应用广泛，以下是一些例子：
1. 飞机制造：航空工业中广泛应用碳纤维复合材料（CFRP）来制造飞机机身、机翼和垂直尾翼等部件，以提高强度和耐久性，并减轻整机重量以节省燃料消耗。
2. 汽车工业：汽车制造商使用复合材料来制造车身和零部件，以提高车辆的燃油效率和碰撞安全性。其中，玻璃纤维增强塑料（FRP）常用于车身制造，以增加轻量性和刚性。
3. 建筑行业：在建筑领域，复合材料被广泛用于制造建筑外墙、屋顶和结构材料。例如，玻璃纤维混凝土用于制造轻质外墙板，提供优良的隔热和防火性能。
4. 船舶制造：在船舶制造中，复合材料被用于制造船体、船桨和水下部件等。玻璃纤维增强塑料和碳纤维复合材料可以提供出色的耐腐蚀性和抗紫外线性能。
5. 体育器材：许多体育器材，如高尔夫球杆、网球拍和自行车车架等，使用复合材料制造。这些材料使器材轻量化、坚固耐用。
6. 纺织品行业：一些高性能纤维，如碳纤维和芳纶纤维，被用于制造防弹衣和安全带等防护用品。
7. 医疗器械：复合材料在医疗器械制造中有广泛应用，如磁共振成像（MRI）机器中的玻璃纤维复合材料，可以提供良好的电磁屏蔽效果。
这仅仅是一些复合材料原理应用的例子，实际上，复合材料的应用范围非常广泛，涉及到各个领域的设计和制造。
复合材料在通航飞机制造上的应用
复合材料在通航飞机制造上的应用
随着现代科技的发展，复合材料在航空工业中得到了广泛的应用。通航飞机作为航空工业中一个重要的领域，也开始使用复合材料来制造飞机的结构和部件。复合材料相比于传统的金属材料具有更高的强度、更轻的重量以及更好的耐热性能，因此被广泛应用于通航飞机制造上。
首先，通航飞机的机身结构通常采用复合材料来代替传统的铝合金材料。复合材料由高强度的纤维增强材料和高韧性的树脂基体组成，这种复合结构能够提供更高的抗弯强度和抗拉强度，同时还具有更好的抗疲劳性能。与传统的金属材料相比，复合材料的密度更小，因此可以减轻飞机的重量，提高燃油效率和飞行性能。此外，复合材料还具有良好的耐腐蚀性能，可以减少飞机的维护成本和维修时间。
其次，通航飞机的机翼和尾翼等飞行控制面板也可以采用复合材料制造。机翼是飞机的承重结构，需要具备高强度和耐疲劳性能。复合材料机翼可以实现更大的自由度设计，使得机翼的厚度和形状可以根据飞机的需要进行调整。此外，复合材料的低热膨胀系数也可以提高机翼的稳定性和飞行性能。尾翼作为飞机的稳定和控制装置，需要具备较高的刚度和耐久性。采用复合材料制造的尾翼可以减轻重量，同时提高刚度和抵抗气流冲击的能力。
此外，通航飞机的内部结构也可以采用复合材料制造，如座舱壳体和舱门等。复合材料座舱壳体具有更好的抗撕裂性能和耐冲击性能，可以提供更高的安全性和舒适性。同时，复合材料还具有良好的抗噪性能，可以减少飞机内部的噪音和振动，提升飞行舒适度。复合材料舱门可以实现更高的开启/关闭速度和更好的气密性，增加乘客和机组人员的安全性和便捷性。
波音787中复合材料的应用及性能特点剖析课件
凑和坚固，同时减轻了飞机的整体重量，提高了燃油经济性和飞行效率。
详细描述
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。
航空电子设备
复合材料可以用于制造航 空电子设备的壳体和支架 等。
2023
PART 03
波音787中复合材料的应 用
REPORTING
复合材料在波音787飞机结构中的应用
总结词
波音787飞机结构中广泛应用了复合材料，包括机身、机翼、尾翼等部件，复合材料的 应用提高了飞机的结构强度和轻量化水平。
详细描述
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。
复合材料在民用航空飞机中的应用
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64航空制造技术２００６年第３期
目前，复合材料在飞机上的应用已非常广泛，但在２０世纪９０年代初复合材料市场曾一度陷入低靡，究其原因是由于复合材料设计制造的复杂性造成了成本壁垒，人们开始认识到只有重视性能和成本的平衡，才能使复合材料展现辉煌。随着复合材料先进技术的成熟，使其性能最优和低成本成为可能，大大推动了复合材料在飞机上的广泛应用。本文在介绍国外复合材料在飞机上广泛应用的基础
上，对作为技术保障的数字化设计技术和先进制造技术进行了分析研究。从国外情况看，各种先进的飞机都与复合材料的应用密不可分，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。下面介绍复合材料在飞机上应用的发展趋势。
（１） 复合材料在飞机上的用量日益增多。
复合材料在飞机上
的应用评述
北京航空航天大学机械工程及自动化学院 张丽华 范玉青
复合材料用量通常用其所占飞机机体结构重量的百分比表示，纵观复合材料在民机上的发展情况发现，无论是波音公司还是空中客车公司，随着时间推移，复合材料的用量都呈增长趋势。最具代表意义的是空客公司的Ａ３８０客机和波音公司最新推出的７８７客机。在Ａ３８０上仅碳纤维复合材料的用量就达３２ｔ左右，占结构总重的１５％，再加上其他种类的复合材料，估计其总用量可达２５％左右。７８７
上初步估计复合材料用量可达５０％，远远超过了Ａ３８０。另外，复合材料
在军机和直升机上的用量也有同样的
增长趋势。（２） 应用部位由次承力结构向主承力结构过渡。
飞机上最初采用复合材料的部位有舱门、整流罩、安定面等次承力结
构，目前已广泛应用于机翼、机身等部位，向主承力结构过渡。从１９８２年开始用复合材料制造飞行操纵面（如Ａ３１０－２００飞机的升降舵和方向舵），空客公司在主承力结构上使用复合材
料已有２０多年的经验。在Ａ３８０上采用的碳纤维复合材料大型构件主要有中央翼盒、翼肋、机身上蒙皮壁板、机身后段、机身尾段、地板梁、后承压框、垂尾等，大量的主承力结构都采用了复合材料。７８７复合材料的应用则更让世人瞩目，其机身和机翼部位采用碳纤维增强层合板结构代替铝合金；发动机短舱、水平尾翼和垂直尾翼、舵面、翼尖等部位采用碳纤维增强夹芯板结构；机身与机翼衔接处的整流蒙皮采用玻璃纤维增强复合材料。与Ａ３８０相比其用量更大，主承载部位的应用更加广泛，这将是世界上采用复合材料最多的大型商用喷气客机。
（３） 复合材料在复杂曲面构件上的应用越来越多。
飞机上复杂曲面零件很多，复合材料的应用也越来越多，比如Ａ３８０机身１９段、１９．１段和球面后压力隔框等均为采用复合材料的具有复杂曲
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
复合材料在飞机上的应用
NEW VIEWPOINT
新视点
65
航空制造技术
２００６年第３期面的大尺寸受力组件，分别采用纤维铺放技术和树脂膜渗透（ＲＦＩ）工艺制造。在大型复杂曲面构件上应用复合材料最典型的例子，当属洛克希德·马丁公司在ＪＳＦ项目中的复合材料进气道。采用纤维铺放技术制造的ＪＳＦ进气道，通道截面沿Ｓ形轴线由矩形向圆形过渡，同时直径逐渐变小，形状非常复杂。该进气道由４部分碳－环氧复合材料结构组成，采用夹芯结构增强刚度，实现减重并降低了成本。
在复杂曲面轮廓上应用复合材料存在潜在的制造变形问题，与铺层边界吻合的复杂曲面的铺层展开形状难以确定，更严重的是铺层甚至无法展开，在设计制造方面具有很大的难度，该类零件的设计具有挑战性。
（４） 构件向整体成型、共固化方向发展。
飞机上大量采用复合材料的一个主要目的就是减重，而复合材料构件的共固化、整体成型能够成型大型整体部件，可以明显减少零件、紧固件和模具的数量。减少装配是复合材料结构减重的重要措施，也是降低成本的有效方法。
构件整体成型最有代表性的例子是ＰｒｅｍｉｅⅠ商务机采用纤维铺放技术制造的整体成型机身结构。该机身厚度为２０．６ｍｍ，采用碳纤维增强复合材料作为面板的蜂窝夹层结构，消除了传统铝制机身中需要的桁条和框架，由此比相同尺寸的飞机增加了３３％的客舱空间，并带来了２５％的减重。ＰｒｅｍｉｅⅠ商务机的机身只有两个整体成型的部件构成，整个机身质量小于２７３ｋｇ，而同样大小的铝合金机身结构将包括加强筋、框架、舱壁、外蒙皮等，零部件数目超过３０００个，质量至少为４５４ｋｇ。零部件数目的减少在很大程度上缩短了生产周期，减少了在制造和装配部件过程中的工时，从而大幅度降低成本。然而，当越来越多的功能被集成到单一部件中
时，复杂程度大大增加，使设计和制造具有更大难度，需要设计的创新以及制造集成零件的先进技术来保证。由于复合材料设计制造的独特
性，设计、材料、工艺要求一体化以及在主承力结构、复杂曲面轮廓上应用复合材料和构件整体成型所带来的问题，使复合材料构件的成本、性能都受到影响。大量复合材料的应用具有很大的挑战性，必须以先进的复合技术作为技术保障，主要包括复合材料数字化设计、先进制造技术以及设计、制造一体化等。
１ 复合材料数字化设计
在复合材料数字化设计、制造环境下进行复合材料构件的结构设计、铺层设计、铺层展开以及制造数据准备等工作，复合材料专用设计／制造软件是不可缺少的工具。目前世界领先的复合材料专用设计／制造软件有ＣＡＴＩＡ ＣＰＤ（ＣＡＴＩＡ－ＣｏｍｐｏｓｉｔｅＤｅｓｉｇｎ）模块和ＶＩＳＴＡＧＹ公司开发的ＦｉｂｅｒＳＩＭ软件。前者与ＣＡＴＩＡ系统全面集成，后者亦能完全集成到ＣＡＴＩＡ、Ｐｒｏ／Ｅ以及ＵＧ等ＣＡＤ软
件中。复合材料设计／制造软件与已
有ＣＡＤ系统的集成提供了高效的复合材料数字化设计／制造工具。
复合材料数字化设计不仅包括构
件的几何建模，更为关键的是体现制造信息的铺层设计。复合材料数字化设计分为初步设计、详细设计和制造准备３个阶段。
在初步设计阶段，先采用三维ＣＡＤ软件构建三维数字样机，定义构件的形状以及定位特征，以便在其工装设计以及数字化装配中应用。在几何建模的基础上，定位构件的结构区域，完成层合板的定义。
初步设计之后，进入详细设计阶
段。依据分析软件的区域划分以及各区域的详细铺层定义数据，设计者定义构件的铺层集以及铺层集中的每一个铺层，包括几何轮廓、铺设角度、辅设顺序、材料类型、参考坐标系、相邻铺层集之间的铺层递减信息以及铺层集中铺层数目的定义等。完成铺层定义后，利用铺层分析工具对定义好的铺层进行分析，如指定位置的夹芯检查、剖切面检查以及重量和面积计算等，检验实际铺层与预期铺层定义的差别，并指导铺层的修改。
技术保障