碳纤维复合材料在飞机中的应用优势分析

  自20世纪70年代开始,碳纤维复合材料的研究就已经在我国起步。经过近50年的发展我国复合材料的技术水平得了巨大的提升并且取得了显著的应用成效。以军Y战斗机为例我国战斗机上的先进复合材料的运用比例普遍低于国外的先进战斗机仅少数型号战机上运用的先进复合材料的比例超过20% ,即使我国最先进的歼20战机其先进复合材料的运用比例也只达到了27%。

  1.军机上应用

  在全世界范围内新型战机通常都需要满足几项硬指标,如具有高机动性能够实现超音速巡航等。而为了满足这些指标国外的先进战机大量采用了先进复合材料。在军机的各个结构尤其是一些特殊部位运用碳纤维复合材料不仅可以提升军机的耐腐蚀性和抗疲劳特性,而且还具有明显的减重效果这就有效克服了常规材料在研制现代化高超音速战机中的瓶颈问题。

  2.民机上的应用

  与军机不同民机主要提供的是载客服务,它要满足安全运营的要求所以对飞机的安全性和可靠性要求更高。目前国际上的民机制造巨头都在大力推动碳纤维复合材料在民用飞机上的运用。如波音、空客都推出了复合材料的用量占50%的民机产品。这代表着复合材料已经逐渐代替传统材料,成为了民机结构的主要材料。当然考虑到碳纤维复合材料在民机上的应用时间还比较短材料的工艺稳定性存疑缺乏相关的试验数据资料支撑所以推动复合材料在民机上的应用水平进一步提升还需要大量时间和实践的积累.

  3.导弹和运载火箭结构类材料

  碳纤维复合材料可以有效地实现结构减重所以将其运用在导弹结构材料中就可以大大提升导弹武器的灵活性。此外先进复合材料在火箭发动机壳体上的应用优势也越来越凸显,如我国经过多年的技术发展将芳纶/环氧复合材料、玻璃纤维/环氧复合材料成功运用在了火箭发动机的壳体中。

  现阶段碳纤维复合材料在飞机、火箭以及宇航器等领域的应用,正逐渐从次承力构件向主承力构件转变在民机、军机、航空发动机、宇航器以及火箭等领域得到了广泛应用。即先进复合材料已经进入了实践应用阶段。与此同时我们也要清醒地看到与欧美等发达国家相比我国的先进复合材料,无论是在技术的发展上还是在研究成果上都存在一定差距尤其是在先进复合材料的设计理念和应用规模上呈现出明显落后的局面。