复合材料与飞机结构

作者：黄俊。

**：《科学与财富》2023年第07期。

復合材料占飞机整体材料的百分比已成为衡量飞机结构先进性的重要指标之一；复合材料的设计、一体成型技术不断发展，复杂曲面构件成型日趋成熟；各航空公司及维修单位对复合材料的维护及修复工艺不断加强，成为复合材料在飞机上应用的有力保障。

一、概述。复合材料是由两种或两种以上的保留其物理和化学特性的材料组成的一种新的多相材料，各组分材料之间有明显的界面。当外力加在复合材料上时，该组合将互相作用。

复合材料可以表现出各组成材料单独没有的特性。飞机上典型的复合材料一般由蜂窝、纤维和集体材料组成，其主要应用有：

飞行控制舵面。

起落架舱门。

机翼和安定面的前后缘面板。

内舱设备。

飞机尾部和客舱地板梁。

机翼、机身和飞机尾部。

二、飞机复合材料的发展。

2023年代，复合材料初露端倪，随着玻璃纤维的发展，出现了凯夫拉纤维和碳纤维。但由于设计及制造的成本问题，复合材料市场一度低靡。随着数字设计、一体成型技术的发展，复合材料在飞机结构上的使用获得高速发展。

随着在波音707飞机的机翼两端，雷达罩和尾锥上使用新型的玻璃纤维增强体复合材料结构，标志着复合材料在飞机设计中再次应用的开始。在这些部件的成功应用使以后的新型号飞机上增加了复合材料的应用。波音747飞机上超过一万平方英尺的区域使用了玻璃纤维复合材料结构。

波音777飞机上，已在飞机尾部、地板梁和襟翼上使用碳纤维的复合材料作为主要结构。在过去的数十年中，波音和空客已经投入数十亿美元到新材料的研究和开发中。这也使波音和空客有能力在787、a380飞机上使用先进复合材料作为飞机主要结构的材料。

其次，复合材料的应用部位由次承力结构向主要承力结构过渡，如a380上，采用碳纤维复合材料的有：**翼盒、翼肋、机身后段、地板梁、垂尾等。787复合材料的应用更让人瞩目，机身、机翼、短舱、水平尾翼和垂直尾翼等，用量超过了50%。