波音787中复合材料的应用及性能特点

• 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பைடு நூலகம்料及结构
• 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
• 第二阶段是应用于承力大的部件，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。
• 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。
• 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。
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。
• 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深远的历史意义。
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• 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。
• 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
• 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。
• 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。
• 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，