碳纤维复合材料具有比强度高、耐高温、减振性好、耐疲劳性能优越等突出优点,是目前民用飞机上用量最大,也是航空航天等尖端科技领域发展较为成熟的先进复合材料。碳纤维热稳定性好,耐介质性能优良,可作为复合装甲材料,有较强的防护力。本文来给大家简单的分析一下未来碳纤维复合材料在航空方面的发展方向。
(1)提高耐热性
以发动机为例,一般来说,材料耐高温性能越好,用它做出来的发动机水平就越高。据理论计算和试验发现,发动机的工作温度每提高100℃,它的推力就可提高15%左右。可见提高发动机材料耐高温性能的重要性,而复合材料的高温性能主要由树脂基体决定,因此耐高温树脂基体的研究是今后复合材料应用发展的一个重要内容。
(2)低成本复合材料制造技术
在减少飞机和发动机质量工作中,制造技术和材料的贡献率占70%~80%。复合材料构件成本远远高于铝合金构件的事实,依然是复合材料在航空航天等高科技领域广泛应用的最大阻碍,而制造成本在复合材料构件总成本中所占份额最大。因此,如何突破复合材料的高性能低成本制造技术是目前急待解决的关键性问题之一,对航空航天及其它基础工程建设具有十分重要的现实意义。
(3)提高抗冲击韧性
提高航空用结构复合材料的抗冲击韧性一直是一个重要的研究课题。复合材料的抗冲击性能主要依赖于树脂的交联密度。可通过改变树脂和固化剂结构,增加柔性链段,或利用高韧性、耐高温的橡胶或热塑性树脂增韧,提高抗冲击性能。这样既不牺牲预浸料的工艺性和复合材料的耐热性,又赋予材料类似于热塑性树脂的抗冲击性能。
总之,复合材料形成产业并首先应用的领域就是航空航天工业,航空航天工业的发展和需求一直对复合材料的研究起着积极的促进作用,同时复合材料的飞速发展又为航空航天的新型结构设计和制造提供了更大的发展空间。