波音787中复合材料的应用及性能特点剖析
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。
复合材料在航空航天中的应用
复合材料在航空航天中的应用
复合材料是一种由两种或两种以上的材料组成的新型材料，具有优异的性能，如高强度、高刚度、轻质化等。
因此，复合材料在航空航天领域得到了广泛的应用。
首先，在飞机制造中，使用复合材料可以减轻飞机的重量，提高燃油效率，从而节约燃料成本。
同时，复合材料还可以提高飞机的刚度和强度，使其更加耐用和安全。
此外，复合材料还可以降低飞机的噪音和振动，并提高飞机的舒适性。
其次，在航天器的制造中，复合材料同样发挥着重要的作用。
使用复合材料可以减轻航天器的重量，提高其抗震性能和耐久性。
此外，复合材料还可以提高航天器的温度稳定性和耐高温性，使其在极端环境下的工作更加可靠和安全。
总之，复合材料在航空航天领域的应用具有广阔的前景和巨大的潜力。
随着科技的不断进步和发展，相信复合材料将会越来越多地应用于航空航天领域，为人类的探险和发展作出更加重要的贡献。
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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。
航空器的多功能材料应用研究
航空器的多功能材料应用研究在现代航空领域，材料的发展和应用一直是推动航空器性能提升的关键因素之一。
随着科技的不断进步，多功能材料的出现为航空器的设计和制造带来了新的机遇和挑战。
本文将深入探讨航空器中多功能材料的应用，包括其类型、特性、优势以及面临的问题。
多功能材料是指那些具有多种优异性能的材料，能够在同一材料中实现多种功能，例如同时具备高强度、轻质、耐高温、耐腐蚀、隐身等特性。
这些材料的应用可以显著提高航空器的性能，降低重量，提高燃油效率，增强安全性和可靠性。
一、常见的航空器多功能材料1、复合材料复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料通过物理或化学方法组合而成的新材料。
在航空器中，碳纤维增强复合材料（CFRP）和玻璃纤维增强复合材料（GFRP）得到了广泛的应用。
CFRP 具有高强度、高模量、轻质的特点，被用于制造航空器的结构部件，如机翼、机身等，能够显著减轻航空器的重量，提高燃油效率和飞行性能。
2、钛合金钛合金具有高强度、低密度、耐高温、耐腐蚀等优良性能，在航空器发动机和高温部件中得到了广泛应用。
例如，钛合金可以用于制造发动机的风扇叶片、压气机盘等部件，能够提高发动机的工作温度和效率，同时减轻发动机的重量。
3、高温合金高温合金是能够在高温下保持良好力学性能和抗氧化性能的材料。
在航空器发动机中，高温合金被用于制造燃烧室、涡轮叶片等高温部件，能够承受高温燃气的冲刷和腐蚀，保证发动机的正常工作。
4、隐身材料隐身材料是能够降低航空器雷达反射截面积（RCS）的材料，包括吸波材料和透波材料。
吸波材料能够吸收雷达波，将电磁能转化为热能而消耗掉；透波材料则能够让雷达波穿透航空器，减少反射。
隐身材料的应用可以提高航空器的隐身性能，增强其在战场上的生存能力。
二、多功能材料的特性和优势1、轻质高强轻质高强是多功能材料在航空器应用中的重要特性之一。
减轻航空器的重量可以降低燃油消耗，提高飞行性能和航程。
例如，使用 CFRP 制造的机翼比传统的铝合金机翼轻约 30%，但强度却更高。
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、直升机中的应用
浅谈复合材料在飞机、直升机中的应用摘要：先进的复合材料自六十年代问世以来，由于其具有比强度高、比模量大、可设计性强、减震性、耐疲劳性、耐腐蚀性、过载时安全性好的优点，迅速在航空航天领域被广泛采用。
本文介绍了复合材料的发展过程，在分析复合材料在飞机上使用状况的基础上，总结我国现阶段复合材料应用上存在的问题，并提出解决问题的方法。
关键词：飞机直升机复合材料复合材料结构修理指南中图分类号：v25 文献标识码：a 文章编号：1672-3791（2013）01（b）-0000-001引言战斗机因高性能要求，需要综合应用各种高新技术。
因为先进复合材料的崛起源于飞机结构轻质化需求，而且复合材料飞机结构要求高，性能要求全面，设计难度大，涵盖面广，要求进行综合优化，其设计技术代表了先进复合材料技术发展的方向。
因此复合材料在战斗机结构中的应用代表了复合材料结构技术发展的最先进水平。
2复合材料的应用复合材料在飞机结构中的应用大致可分为三个阶段：第一阶段是应用于承载不大的简单部件，如各类口盖、舵面，阻力板、起落架舱门等。
对这类部件，据统计可减重20%左右。
第二阶段是应用于承力大的结构和主结构上，如安定面、全动平尾、前机身段、机翼等。
据统计可减重25%—30%。
第三阶段是应用于主承力和复杂受力结构，如机身、中央翼盒等，据统计可减重25%—30%。
2.1符合材料在军机上的应用先进复合材料具有比强度和比刚度高、性能可设计和易于整体成型等许多优异特性，将其用于飞机结构上可比常规的金属结构减轻飞机重量，并可明显改善气动弹性特征，提高飞机性能。
这是其他材料无法或难以达到的。
先进复合材料的广泛应用还可进一步推进隐身和智能结构设计技术的发展。
因此，先进复合材料在飞机上应用的部位和用量的多少已成为衡量飞机结构先进性的重要指标之一。
直升机上复合材料的用量已达到结构质量的60%—80%，如美国的武装直升机rah-66，其复合材料用量达到结构质量的50%以上，美国的垂直起降，倾转旋翼后又可高速巡航的v-22“鱼鹰”几乎是一个全复合材料直升机。
新型航空材料的力学性能与应用
新型航空材料的力学性能与应用在现代航空领域，材料的创新和发展始终是推动航空技术进步的关键因素之一。
新型航空材料的出现，不仅为飞机的设计和制造带来了更多的可能性，更在提高飞机性能、安全性和经济性等方面发挥着至关重要的作用。
其中，新型航空材料的力学性能是评估其适用性和可靠性的重要指标，而这些性能的有效应用则决定了航空技术的未来走向。
一、新型航空材料的种类及特点1、复合材料复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料通过物理或化学方法组合而成的新型材料。
在航空领域，常见的复合材料包括碳纤维增强复合材料（CFRP）和玻璃纤维增强复合材料（GFRP）等。
这些材料具有高强度、高模量、低密度等优点，能够显著减轻飞机结构的重量，提高飞机的燃油效率和飞行性能。
以碳纤维增强复合材料为例，其强度和模量可分别达到高强度钢的5 倍和 2 倍以上，而密度仅为钢的四分之一左右。
此外，复合材料还具有良好的抗疲劳性能和耐腐蚀性能，能够延长飞机结构的使用寿命。
2、钛合金钛合金具有高强度、低密度、耐高温等优良性能，是航空领域中广泛应用的一种金属材料。
与传统的铝合金相比，钛合金的强度更高，能够承受更大的载荷；同时，其密度仅为钢的约 60%，有助于减轻飞机的重量。
钛合金还具有良好的耐高温性能，能够在高温环境下保持较好的力学性能，适用于飞机发动机等高温部件的制造。
然而，钛合金的加工难度较大，成本较高，限制了其在某些领域的广泛应用。
3、高温合金高温合金是指能够在高温环境下（通常在 600℃以上）保持较高强度和抗氧化性能的合金材料。
在航空发动机领域，高温合金被广泛应用于制造涡轮叶片、燃烧室等关键部件。
高温合金通常含有大量的镍、铬、钴等元素，具有良好的高温强度、蠕变性能和抗氧化性能。
随着航空发动机性能的不断提高，对高温合金的性能要求也越来越高，新型高温合金的研发成为了航空材料领域的研究热点之一。
4、铝合金铝合金是航空领域中应用最为广泛的金属材料之一。
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
纤维复合材料在航空工业中的应用及特点
纤维复合材料在航空工业中的应用及特点摘要近年来，飞机制造技术整体朝着结构轻量化、隐身、高可靠性、长寿命、短周期、低成本、及绿色先进制造技术方向发展，纤维增强复合材料的独有特性能能很好满足这个需求，因此复合材料在航空工业中的应用越来越广泛，本文从军用飞机和民用飞机两个方面介绍了纤维增强复合材料在航空工业中的应用，并分析了纤维增强复合材料的相关特性。
文章的最后对复合材料料在未来飞行器的应用做了初步的展望。
关键词：纤维增强复合材料，航空工业，应用，特点，展望1 概述由于现代先进飞机性能的高要求，使得复合材料的发展突飞猛进，飞机结构的复合材料化已成为必然的发展趋势，这一趋势将从根本上改变传统的飞机结构设计和制造工艺，也将改变航天工业供应链重组进程，能否适应这一重大变革，势必影响一个国家航空制造业的成败兴衰，如今复合材料已经广泛应用于航空工业，小到飞机上的受力较小的前缘，口盖大到飞机尾翼机身，复合材料正在不断快速的替代金属材料。
先进复合材料诞生于20世纪60年代末，70年代初即应用于飞机结构。
先进复合材料指的是性能和功能上远远超出其单体组分性能和功能的一大类新材料，他们通常都是在不同尺度，不同层次上结构设计、结构优化的结果，融会贯通了各种单质材料发展的最新成果，甚至产生了原单质根本不具备的全新的高性能与新功能，是可以替代金属的结构材料[1]。
先进复合材料的增强材料最普遍采用的是碳纤维，石墨纤维，芳纶纤维，硼纤维。
其中的碳纤维是先进加强件上最通用的纤维材料，而且被飞机和航天飞机最广泛的应用着。
按照基体材料的不同，先进复合材料分为树脂基，金属基和陶瓷基复合材料，当前树脂基复合材料技术基本成熟，已经广泛应用于军用飞机和民用飞机。
以其为基体的纤维增强复合材料自20世纪80年代以来受到重视，在航空航天工业中有了越来越广泛的应用。
2 纤维增强复合材料在航空工业上的应用复合材料在飞机上的应用大致可以分为三个阶段：第一阶段：是应用于受载不大的简单零件部件，如各类口盖、舵面阻力板、起落架舱门等；第二阶段：是应用于承力较大的尾翼等次级主承力结构，如垂直安定面、水平安定面、全动平尾、鸭翼等；第三阶段：是应用于主承力结构，如机翼盒段、机身等[2]。
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
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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。
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。
总结起来，复合材料在通航飞机制造上的应用是十分广泛的，从机身结构到飞行控制面板，再到座舱壳体和舱门等内部结构，都可以采用复合材料来替代传统的金属材料。
复合材料具有更高的强度、更轻的重量、更好的耐热性能和耐腐蚀性能，可以提高飞机的性能和安全性，降低维护成本和维修时间，因此在通航飞机制造上具有广泛应用前景。
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能够有效解决这些问题。
例如，复合材料可以用于制造飞机的机翼、尾翼、机身等部件，能够减轻飞机的整体重量，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、抗腐蚀性和高强度特性使其成为制造航空发动机部件的理想选择。
通过使用复合材料，可以提高发动机的工作效率，减少燃料消耗，延长发动机的使用寿命。
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、散热器等部件，能够提供良好的电磁屏蔽性能和散热性能，保护电子设备的正常工作。
四、航空航天器除了民用飞机，复合材料还广泛应用于航空航天器的制造中。
航空航天器对材料的要求更高，需要具备更好的耐高温、耐低温、耐辐射等性能。
复合材料的轻质高强度、耐腐蚀等特性使其成为制造航空航天器的理想材料。
例如，复合材料可以用于制造航天器的外壳、热防护层等部件，能够提供良好的保护和隔热性能。
综上所述，复合材料在航空领域的应用非常广泛，涵盖了飞机结构件、航空发动机、航空电子设备以及航空航天器等多个方面。
复合材料的轻质高强度、耐腐蚀等特性使其成为航空领域中的重要材料，能够提高飞机的性能和安全性，推动航空工业的发展。
随着科技的不断进步，相信复合材料在航空领域的应用将会越来越广泛。
轻质复合材料的力学性能与应用
轻质复合材料的力学性能与应用在当今科技迅速发展的时代，材料科学领域不断涌现出各种创新成果，轻质复合材料因其出色的性能而备受关注。
轻质复合材料是由两种或两种以上不同性质的材料，通过物理或化学的方法组合而成，具有重量轻、强度高、耐腐蚀等诸多优点。
首先，我们来了解一下轻质复合材料的力学性能。
轻质复合材料的一个显著特点是其高强度与高刚度。
这是由于不同组成材料之间的协同作用，使得复合材料在承受外力时能够有效地分散应力，从而提高整体的承载能力。
例如，碳纤维增强复合材料，碳纤维具有极高的强度和刚度，与树脂基体结合后，能够在减轻重量的同时保持甚至超越传统金属材料的力学性能。
另一个重要的力学性能是良好的抗疲劳特性。
在长期反复的载荷作用下，轻质复合材料能够保持较好的性能稳定性，不易出现疲劳裂纹和断裂。
这使得它们在航空航天、汽车等领域的运动部件中具有广泛的应用前景，能够大大延长部件的使用寿命，降低维护成本。
轻质复合材料还表现出优异的韧性。
与一些脆性材料不同，它们在受到冲击时能够吸收能量，通过变形或断裂的方式来缓解冲击力，从而减少对结构的破坏。
这种特性在防护装备、运动器材等领域具有重要意义，能够保障人员的安全和设备的正常运行。
再来说说轻质复合材料的耐腐蚀性。
由于其特殊的组成和结构，轻质复合材料能够有效地抵抗化学物质的侵蚀，不易生锈和腐蚀。
这使得它们在海洋工程、化工等恶劣环境下的应用具有独特的优势，减少了设备的维护和更换频率，提高了工作效率和安全性。
在实际应用方面，轻质复合材料在航空航天领域的应用可谓是最为突出的。
飞机的机身、机翼等结构部件采用轻质复合材料，能够显著减轻飞机的重量，降低燃油消耗，提高飞行效率和航程。
同时，这些材料的高强度和高刚度也能够保证飞机在飞行过程中的安全性和稳定性。
例如，波音 787 梦想客机大量使用了碳纤维增强复合材料，使得飞机的结构重量减轻了约 20%。
在汽车工业中，轻质复合材料也逐渐成为主流。
复合材料在航空航天中的应用
复合材料在航空航天中的应用随着科技的发展与创新，人类对于航空航天工业的市场需求越来越高。
针对着这一需求，复合材料成为了在航空航天中不可或缺的重要选择。
无论是在飞机、火箭发射器、还是卫星、航天器、无人机等领域，复合材料都有着广泛运用和优越性能，其中尤以碳纤维增强塑料（CFRP）和玻璃纤维增强塑料（GFRP）最为常见。
一、复合材料的优势复合材料相较于传统金属材料有着许多优势。
首先，复合材料具有轻质高强等重要特性。
如碳纤维方向性高、强度高，比铝合金轻20%-30%；玻璃纤维的导电导热性能相对较小，缺综合性能优异。
另外，复合材料的加工性能优异，能够通过模压、注塑成型来生产任意复杂的形状。
其次，复合材料具有优异的耐腐蚀、耐温性能，能够适应各种不同的环境。
此外，由于复合材料具有优异的抗疲劳性能、轻质高强性能等特性，因此可帮助制造者降低航空器的重量，从而优化性能。
二、复合材料在航空航天中的应用（一）碳纤维增强塑料（CFRP）的应用1.1 航空器结构CFRP被应用于航空器的制造中，用于取代传统的铝合金等材料，能够使机身重量大幅下降，从而大幅节约能源消耗。
据统计，在最新的一代空客和波音短程高效喷气式客机中，大量使用的复合材料制造的部件可以降低20%的机身重量。
而在长程大型飞机A380中，这个比例会更高，达到七成以上。
因此，CFRP在空客、波音等航空制造巨头公司中的应用越来越普及。
1.2 火箭发射器等航天器结构除了航空器的结构中，CFRP也被广泛的应用于航天器结构中。
例如一些重大的火箭发射任务中最重要的一部分——发射器的制造中，中央信念号（长征五号）运载火箭车体上各个部位，均使用CFRP结构材料，如燃料箱等。
1.3 装置和设备制造CFRP制造的优秀性能，使其在航空、航天组件制造方面也有着广泛应用，如风力机叶片、船舶等。
（二）玻璃纤维增强塑料（GFRP）的应用2.1 航空器结构玻璃纤维本质上是比较脆硬的材料，但是通过GFRP的加工方式，玻璃纤维与树脂揉合后制成的材料能够更好地应对大多数现代航空器结构方面的要求。
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。
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• 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
• 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
• 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，
• 其他复合材料由多种材料组成，这些材料 被组合起来时，具有某些优势性的结构属 性。787上这类材料的例子包括玻璃纤维、 玻璃/碳素合成物等。
• 碳纤维增强环氧树脂复合材料，其比强度、 比模量综合指标，在现有结构材料中是最 高的。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 势。
• 的损伤破坏和承载能力分析等领域。另一方面研究开发 有特色的具有自主知识产权的低成本碳纤维生产技术以 及成型费用低的复合材料制造新工艺。随着我国经济的 持续快速发展，碳纤维的市场需求与日俱增，发展我国 的碳纤维工业具有重大的现实意义和用于承力大的部件，如安定 面、全动平尾、前机身段、机翼等，据估 计可减重25%~30%。 • 第三阶段是应用于复杂受力部位，如机身 段、中央翼盒等，据估计可减重30%。787 飞机采用复合材料减重将达50%。
• 这种飞机和现今同等大小的飞机相比, 能够 节省燃油20 %, 在如今燃油价飞涨阶段, 这 一优点对航空业界有着不言而喻的意义, 并 且维修成本可节省30 %, 飞行的舒适性也有 很大提高。
• 如翼面结构的梁、肋、壁板、盒段，机身侧壁以 及飞行器部件等。 • 层合板设计是复合材料结构设计中最最关键的设 计工作之一，也是复合材料结构设计特有的工作 内容。层合板设计主要包括选取合适的铺层角， 确定各铺层角铺层的百分比和铺层顺序三方面内 容。
• 碳素夹心板是一种特殊级别的复合材料， 通过将两层纤薄硬质蒙皮附着在蜂巢版的 轻质厚核心层上制造而来。核心层材料通 常为低强度材料，但其较大的厚度可以为 夹心板复合材料提供高抗弯性，同时保持 整体低密度。
• 波音公司在研制波音787 客机的过程中, 大胆地采用了两大高技术措施:全球数字 化协同制造和机体主要结构大规模采用
复合材料, 在飞机结构中的应用情况大致可 以分为三个阶段： • 第一阶段是应用于受载不大的简单零部件， 如各类口盖、舵面、整流罩、雷达罩、阻 力板、起落架舱门等，据统计可减重20% 左右。
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。碳纤维是一种可以形成庞大产业带的 基础产品，并随其成本的降低而在金属、陶瓷、玻纤等 材料的传统应用领域得到广泛应用。同时因其高科技含 量，又可在一定时期形成相对垄断产品。 • 目前, 国内外学者对于碳纤维复合材料的研究热点主要 集中于复合材料的制备与工艺优化以及复合材料及结构
波音787中复合材料的应用及 性能特点
• 2007 年7 月8 日, 世界航空界的目光聚集 在波音公司, 目睹美国飞机制造巨头的首 架波音787 梦想客机的下线揭幕仪式。 （美式写法：07/08/07）
• 2009年12月15日，波音公司的革命性作品， 被称为“梦想飞机”的波音787成功完成首 飞。
• 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。 • 胶粘剂将面板和芯子胶接成整体，传递面板和芯 子之间的载荷；芯子支持面板承垂直于面板的压 缩应力，并能防止面板发展轴压引起的屈曲，此 时芯子承受压缩和剪切载荷。