第四章空客公司使用复合材料的现状1-2

课

题

第四章空客公司使用复合材料的现状1-2

目的与要求明确空客使用复材的目的、意义和最终的作用

熟悉复合材料的使用给空客公司在制造过程带来的优势熟悉A380使用复材的特点以及使用中存在的问题

了解A380中使用的复合材料和原材料种类

了解空客使用先进复材成型技术的种类及其特点

重点熟悉复合材料的使用给空客公司在制造过程带来的优势熟悉A380使用复材的特点以及使用中存在的问题

难

点

了解A380中使用的复合材料和原材料种类

教

具

复

习提问明确空客使用复材的目的、意义和最终的作用

熟悉复合材料的使用给空客公司在制造过程带来的优势

新知识点考查熟悉A380使用复材的特点以及使用中存在的问题了解A380中使用的复合材料和原材料种类

布置

作业

课堂布置

课后

回忆

熟悉A380使用复材的特点以及使用中存在的问题备注

教员

图1 复合材科在航空结构上的应用发展（含军机）

图2 复合材料在民机上的应用

Application of composite materials on civil airplanes

1.空客公司的应用现状

1.1.复合材料在大型民机上的应用

先进复合材料具有高比强度、高比模量等优点，在飞机上采用先进复合材料可以大幅度减轻机体结构质量、改善气动弹性，提高飞机的综合性能，因此先进复合材料在飞机上的应用不断得到扩大。根据美国复合材料制造商协会统计，2001年世界上飞机生产对碳纤维的需求量约为900～1000t。

从大型民用飞机发展来看，美国波音公司第一代大型民用客机B707上没有采用复合材料，复合材料的用量为0。第二代B747上复合材料的用量为2％～3%，已经有了明显的增长。B757和B767属于第三代大型客机，复合材料的用量增加到3％－5%。波音公司最新的B777第四代大型客机，采用复合材料达到8～9t，占该机结构质量的9%左右。欧洲空中客车公司生产的超大型客机A380-800可搭乘555名旅客，起飞质量56t，复合材料的用量高达25%。

从1960年DC-9飞机到2004年A380-800客机，复合材料在大型民用飞机上的用量根据美国宇航局（NASA）哈里斯（Harris，.）和夏特（Shuart，.）的统计详见表1。

由表1对复合材料在民用飞机上的应用可得出如下结论：

⑴世界上最大、最有影响生产大型民用飞机公司主要有美国波音公司、美国麦克唐纳·道格拉斯公司（简称麦道公司）、美国洛克希德公司和欧洲空中客车公司，因麦道公司已被波音公司兼并，洛克希德公司已退出民用飞机市场，因此，复合材料在民用飞机上的应用，实际上就是看美国波音公司和欧洲空中客车公司在大型民用飞机生产中采用复合材料的水平。

⑵复合材料在大型民用飞机上的应用不断扩大。随科学技术的发展，复合材料在大型民用飞机上的用量不断增长，从1960年DC9的用量不足1%，1980年代逐步增长到A310的10%左右，而到2003年复合材料在A380的用量高达25%。

⑶复合材料在大型民用飞机上的应用已接近在先进军用飞机上的应用水平。F22是当前美国最先进的军用飞机之一，复合材料的用量在26%左右。而2003年欧洲空中客车公司生产的A380超大型客机，复合材料的用量也高达25%，表明复合材料在先进军用飞机和先进的大型民用客机上的用量已相当。

⑷欧洲在大型民用飞机上采用先进复合材料量已大大高于美国。从表4-5可明显地看出，欧洲空中客车公司生产的大型民用飞机，其复合材料的应用程度比美国要高得多。欧洲空中客车公司在1985年生产的A300-600，复合材料的用量已经达到5%～6%，该公司生产的A320、A321、A322等复合材料的用量都达到或超过15%，而A380高达25%。

美国波音公司在1990年生产的B747-400，复合材料的用量仅为2%，1995年生产的B777是美国波音公司生产的大型民用飞机中采用复合材料最高的，复合材料的用量也只有9%，远远低于同时期欧洲空中客车公司生产大型民用飞机复合材料的采用量。

表4-5 复合材料在民用飞机上的应用

（空客和波音的对比表）

1.2.复合材料在欧洲空中客车公司A380-800飞机上的应用

正在建造中的欧洲空中客车公司A380-800飞机长73m、高24.1m、翼展79.8m，在最经济有效的0.89M飞行速度下，航程×10km。它是民航飞机中最先进、最具代表性、也是采用复合材料比例最高的机种。A380-800飞机中先进维复合材料用量高达30－35t，主要是碳/环氧复合材料，也包括GLARE（玻璃纤维增强铝）和玻纤/环氧。此外，还有30t玻纤/酚醛复合材料，用于飞机的内装修。

A380-800飞机复合材料构件分别由空中客车各分公司和合作伙伴完成。空中客车法国分公司制造中机身，包括中翼盒、机头和驾驶舱。BAE系统公司生产主机翼段。空中客车德国分公司制造机身、前、后机翼（包括玻璃纤维增强铝GLARE的组装）、垂直尾翼和后压力舱壁等。空中客车西班牙分公司制造后机身、水平安定面、腹部整流装置、方向舵和升降舵等。一些复合材料次承力构件由欧洲、美国和日本等国转包合同公司承担。第一架A380-800的制造生产始于2002年1月23日，将最后于2004年在法国吐鲁兹（Toulouse）组装。A380-800的首飞已经于2004年实施。

A380-800飞机复合材料构件的尺寸与其他同类飞机相比，无论长度或厚度都超过1倍，除了常规手工铺层/压力釜工艺外，A380-800飞机上采用一系列复合材料先进制备技术，包括：先进纤维铺放技术（AFP）预浸带自动铺层技术（ATL）、树脂膜浸渗技术（RFI）、树脂传递模技术（RTM）、拉挤（Pultrusion）和热塑性树脂成型/焊接技术。A380-800飞机上采用的碳纤维、预浸料、树脂等原材料详见表2。

表2 欧洲空中客车公司A380飞机上采用的碳纤维

及复合材料原材料