【簡介：】為了提高軍用飛機性能，美國空軍材料研究所早在20世紀50年代中期就開始尋求比已經(jīng)采用的鋁合金、鈦合金等金屬材料的比強度、比剛度更大的材料。為此，研究開發(fā)了先進樹脂基復合

為了提高軍用飛機性能，美國空軍材料研究所早在20世紀50年代中期就開始尋求比已經(jīng)采用的鋁合金、鈦合金等金屬材料的比強度、比剛度更大的材料。為此，研究開發(fā)了先進樹脂基復合材料、鋁鋰合金等輕質(zhì)高性能材料。先進樹脂基復合材料在航空、航天飛行器結(jié)構(gòu)上的應(yīng)用獲得了成功，現(xiàn)已成為與鋁合金、鈦合金、鋼并駕齊驅(qū)的四大結(jié)構(gòu)材料之一。先進樹脂基復合材料的用量已經(jīng)成為飛機先進性的一個重要標志。

復合材料飛機結(jié)構(gòu)技術(shù)是以實現(xiàn)高結(jié)構(gòu)效率和改善飛機氣動彈性與隱身等綜合性能為目的的高新技術(shù)。先進樹脂基復合材料的應(yīng)用，對飛機結(jié)構(gòu)輕質(zhì)化、小型化和高性能化起著至關(guān)重要的作用。復合材料結(jié)構(gòu)特點和應(yīng)用效果，在高性能戰(zhàn)斗機實現(xiàn)隱身、超聲速巡航、過失速飛行控制，前掠翼飛機先進氣動布局的實際應(yīng)用，艦載攻擊/戰(zhàn)斗機耐腐蝕性改善和輕質(zhì)化，直升機長壽命和輕質(zhì)與隱身化等諸多方面得到了展現(xiàn)。復合材料技術(shù)已成為影響飛機發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)之一。

美國空軍F-117隱身戰(zhàn)斗機采用碳纖維增強環(huán)氧復合材料做成骨架和外面的蒙皮，沒有金屬表面，也沒有金屬鉚釘反射雷達波；美國1989年首飛的隱身轟炸機B-2，復合材料占結(jié)構(gòu)用量的50%；F-22基本構(gòu)型沒有采用特殊的外形隱身措施，沒有過多犧牲機動性，而它傳奇般的隱身性能主要是通過復合材料和隱身涂料完成的。而F-35中應(yīng)用復合材料已占到結(jié)構(gòu)質(zhì)量的30%～35%；“旅游者號”（Voyager）全復合材料飛機于1986年創(chuàng)下了不加油、不著陸連續(xù)環(huán)球飛行9天，航程40 252千米的世界紀錄，其碳纖維結(jié)構(gòu)用量大于90%，飛機的結(jié)構(gòu)重量只有453 千克，載油量3噸。

軍用飛機中復合材料結(jié)構(gòu)件的成功應(yīng)用，給民用飛機的材料選擇帶來了巨大的影響，波音、空客等干線客機中復合材料在結(jié)構(gòu)材料中的應(yīng)用比例也越來越高?？湛虯380是550座級超大型寬體客機，整機采用了較多的復合材料（23%），大大減輕了飛機重量，減少了油耗和排放，降低了營運成本。波音787“夢想”飛機則是200座～300座級飛機，航程隨具體型號不同可覆蓋6 500～16 000千米。它使用碳纖維、有機纖維、玻璃纖維增強樹脂以及各種混雜纖維的復合材料制造了機翼前緣、壓力容器、引擎罩等構(gòu)件，不僅使結(jié)構(gòu)重量減輕，還提高了飛機的各種飛行性能。波音787中復合材料的用量達50%，這可使其比目前同類飛機節(jié)省20%的燃油消耗?？湛凸居捎谑艿讲ㄒ艄緩秃喜牧细哂昧康耐{，計劃在A350飛機上將復合材料的用量再次提高到53%，以形成與波音787飛機的競爭。而倍受國人關(guān)注的國產(chǎn)大飛機C919復合材料的用量也將達到 20%以上。復合材料在飛機上的應(yīng)用經(jīng)歷了從次承力構(gòu)件—尾翼主承力構(gòu)件—機翼—機身主承力構(gòu)件的發(fā)展，已成為飛機結(jié)構(gòu)的主要材料。