复合材料在当代飞机结构上的应用研究

摘 要：到目前为止，复合材料已经发展成四种主要的航空结构材料之一，在得到航空领域的认可后，它被越来越多的运用到机体结构的建造中。复合材料在发展过程中，一共经历了从非承力到次承力再到机尾、机身主承力构件的四个阶段。

关键词：复合材料;机身构造材料的应用

在航空工业的不断发展过程中，人们开始对飞机的性能有了更高的要求，这给了复合材料施展才能的舞台，在市场需求的能动作用下，复合材料的研发工作稳步进行。复合材料具有的主要特性即高强度质量比等使得它成为了现阶段航空制造业的理想基础材料。

1 复合材料的组成及分类

1.1 组成

复合材料指两种或多种具有不同物理和化学性质的物质组成的多相固体物质。复合材料中包含有增强体和基体，分别是用来提高材料的承重性与材料的物质间传递应力的。复合材料不仅拥有了构成它的单个零件的长处，并且总体性能高于任何一个它的组成体。

1.2 分类

我们按照常规分类将复合材料分为：①从材料的类型入手将其分为：树脂、金属、非金属三类;②根据增强体的类型和外观分类为：纤维、颗粒、夹层三类增强型材料;③根据其性能的不同可分为结构复合材料和功能复合材料。

2 我国复合材料技术运用的现状

复合材料在现代中国飞机结构中的应用遵循世界发达国家的发展过程，稳步前行，控制面上的复合结构应用在我国的军用和民用飞机上一边的十分常见。在得到实验结果的验证后，先进的复合材料已应用于Yun-7系列支线飞机的底盘和舵盘的结构。尾翼结构的应用始于20世纪80年代末期，并在20世纪90年代中期成功完成了Yun-7复合材料的研制和开发，成功获得了适航证书。在多年的初步研究工作和众多研发实践工作的不断开展后，我国在这场持久战中取得了丰硕的成果，并初步建立了高水平，低成本的复合材料制造能力。大量的低成本的制造技术在不断地发展过程中渐趋成熟，一些先进的技术已被运用到产品的制造工艺中，未成熟的技术也在不断的实验以验证工艺可行性。与金属结构相比，将先进的复合材料成形技术应用到多面的制造过程中将会在减轻结构质量的同时增大经济效益。与此同时，我国在“十一五”期间成功实现飞机尾翼的复合材料成形实验验证。这意味着我国的复合材料技术得到里程碑式的发展，在复合结构适航性验证等方面向前迈出了一步。与此同时，我国研究人员已着手研究复合材料机翼的主要结构技术。在机翼复杂内部结构的影响下，机翼的制造难度远高于飞机的其他部位。与此同时，在机翼设计工作的开展时，需要充分考虑发动机重量对机翼结构强度的要求，亦不能忽视飞机起降过程起落架对机翼的应力作用，这些复杂因素大大增加了复合材料记忆的设计难度。在研究人员的不懈努力下，大长度的机翼壁板的制造对我们已经不再是天方夜谭，大型的承载街头的制造也取得了极大的成果，我国在复合材料技术的研究和实践运用上已经取得了丰硕的成果，但是我们想要达到国际先进水平，还有一条遥远而艰苦的路途要走。

3 复合材料技术在航空工业的运用

3.1 金属基复合材料

复合材料比于城轨的金属材料，由于其优异的耐高温性和耐磨性等极具竞争力的性能，作为飞机制造的新型理想材料，它将引领民用小型飞机的发展趋势，为飞机民用领域的发展做出不可磨灭的贡献。飞机的发动机是飞机的核心，对确保飞机性能和安全性等至关重要，发动机使用的高温材料限制了发动机的产品性能。为提高航空发动机的性能，金属基复合材料的研发工作得到进一步发展，各国航空业均将已获得的先进技术运用到自家的产品上以提高在国际市场的竞争力。

3.2 夹层复合资料

夹层增强复合材料由几种性能不同的材料共同组成，各层材料交替设置，这种材料具有强度高、防火性能好等优点，相比其他传统材料具有极高的性能优势。在具有高强度拉伸和疲劳载荷的结构中，使用此类夹层复合材料能够有效的降低结构的质量，优异的性能使得它成为国际航空飞机制造领域的首选材料。在国外的一次实验中，在经过长时间高强度的荷载施压下，这种材料的人工裂缝在尺寸上几乎没有膨胀，在材料的防腐上夹层材料的表现结果也出人意料，并且在飞机的日常维护与检修时可以采用铝材的检修方式，可以俭省日常维护的成本。因为GLARE具有出色的抗损伤性，因此它成为了未来飞机蒙皮等部位的理想备选材料。

4 结束语

在复合材料的不断发展过程中，技术渐趋成熟，在民用和军用航空领域的技术运用经验不断积累，低成本的复合材料逐渐代表了整个行业的发展趋势，相关的技术研究工作正在有序的进行着，与此同时，如何将复合材料及成形技术运用到航空领域的研究工作亦得到国家的有力支持。在各项研究工作的有效开展后我国的复合材料主体结构设计技术等多个方面的工作均获得突破性进展，复合材料在我国航空航天领域的运用得到长足的发展。立足现在，我们遥望未来，在我国复合材料的研究工作全面展开的将来，复合材料将会在航空制造领域发挥越来越重要的作用，我国的航天工业将有效提高世界竞争力。

参考文献：

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