碳纖維復(fù)合材料在航空中應(yīng)用

碳纖維復(fù)合材料在航空中應(yīng)用

    　碳纖維復(fù)合材料因其獨(dú)特、卓越的性能， 在航空領(lǐng)越特別是飛機(jī)制造業(yè)中應(yīng)用廣泛。統(tǒng)計(jì)顯示，目前，無堿玻璃纖維布碳纖維復(fù)合材料在小型商務(wù)飛機(jī)和直升飛機(jī)上的使用量已占70％~80％，在軍用飛機(jī)上占30％~40％， 在大型客機(jī)上占15％~50％。
   
    　碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料（CFRP）具有質(zhì)量輕等一系列突出的性能，在對重量、剛度、疲勞特性等有嚴(yán)格要求的領(lǐng)域以及要求高溫、化學(xué)穩(wěn)定性高的場合，碳纖維復(fù)合材料都具有很大優(yōu)勢。
    　碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料已成為生產(chǎn)武器裝備的重要材料。AV—8B 改型“鷂” 式飛機(jī)是美國軍用飛機(jī)中使用復(fù)合材料最多的機(jī)種，中堿玻璃纖維布其機(jī)翼、前機(jī)身都用了石墨環(huán)氧大型部件，全機(jī)所用碳纖維的重量約占飛機(jī)結(jié)構(gòu)總重量的26％，使整機(jī)減重9％，有效載荷比AV—8A飛機(jī)增加了一倍。數(shù)據(jù)顯示采用復(fù)合材料結(jié)構(gòu)的前機(jī)身段，可比金屬結(jié)構(gòu)減輕質(zhì)量32.24%。用軍機(jī)戰(zhàn)術(shù)技術(shù)性能的重要指標(biāo)———結(jié)構(gòu)重量系數(shù)來衡量，國外第四代軍機(jī)的結(jié)構(gòu)重量系數(shù)已達(dá)到27～28%。未來以F-22 為目標(biāo)的背景機(jī)復(fù)合材料用量比例需求為35%左右，其中碳纖維復(fù)合材料將成為主體材料。國外一些輕型飛機(jī)和無人駕駛飛機(jī)，已實(shí)現(xiàn)了結(jié)構(gòu)的復(fù)合材料化。
    　直升飛機(jī)上碳纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的用量更是與日俱增。中堿玻璃纖維上漿布武裝了駐港部隊(duì)并參加了2007年上海合作組織在俄羅斯反恐軍演的直-9 型直升飛機(jī)，是我國先進(jìn)的直升飛機(jī)。該機(jī)復(fù)合材料用量已占到60％左右，主要是CFRP。此外，日本生產(chǎn)的OH-1 “忍者” 直升飛機(jī)， 機(jī)身的40％是用CFRP，槳葉等也用CFRP制造。
    　在民用領(lǐng)域，世界最大的飛機(jī)A380 由于CFRP 的大量使用，創(chuàng)造了飛行史上的奇跡。這種飛機(jī)25%重量的部件由復(fù)合材料制造，中堿無捻玻璃纖維紗其中22%為碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)。由于CFRP 的明顯減重以及在使用中不會因疲勞或腐蝕受損，從而大大減少了油耗和排放。燃油的經(jīng)濟(jì)性比其直接競爭機(jī)型要低13%左右， 并降低了運(yùn)營成本，座英里成本比目前效率最高飛機(jī)的低15%~20%，成為第一個每乘客每百公里耗油少于三升的遠(yuǎn)程客機(jī)。