唐联洲(黑龙江省实验中学, 黑龙江 哈尔滨 150001)

航空航天复合材料现状及发展前景

唐联洲(黑龙江省实验中学, 黑龙江 哈尔滨 150001)

航空航天复合材料具有强阻力，高强度，高刚度，耐疲劳性。它已经在航空领域得到广泛应用。复合材料在航空领域的崛起，经历了从简单的承重部件到一个结构复杂的发展过程，并将继续探究具有多功能一体化结构的高性能，多功能和智能化的先进复合材料。本文中，探讨了航空航天复合材料的发展现状及前景。

航空航天;复合材料;应用

1 复合材料概述

在航空航天领域中，使用的高性能复合材料快速发展，复合材料更广泛地用于航天器的各种结构组件(例如导弹罩等)。复合材料的高性能新材料组成，通过一个特殊的模制过程复合两种或更多种异构异质材料。复合材料的目的是满足所需的材料性能。复合材料基于复合材料和功能陆续应用在航天领域。目前和未来20～30年，将发展用于制造飞机结构部件(CFRP)的碳纤维增强树脂复合材料。 在结构/功能集成和复合材料基础上，将发展智能结构，满足更先进的航天器的要求。

2 复合材料发展现状

(1)国外复合材料现状 对于国内外复合材料的研究，分成两类，包括聚合物基复合材料和金属基复合材料聚合物基。复合材料性能好，得到了研究人员的肯定。使用树脂基复合材料制造飞机零部件比传统结构材料好，可以使飞机重量减轻20%～30%,维修成本费用也很低。树脂基复合材料的飞机还有隐形的能力,正确的设计使得树脂基复合材料的飞机其雷达反射截面变小,吸波性能提升。法国，意大利供应AT7R2翼碳纤维环氧树脂复合材料，和副翼，方向舵，机舱内部，所述环氧树脂组合物增强的30%的芳族聚酰胺的整流罩重量减少15%。聚合物复合材料，与增强纤维的特性密切相关，对于两个复合材料的研究，认为可以增强其碳纤维特性。金属纤维增强包括含有化合物如铝的金属复合材料。陶瓷纤维主要是由氧化铝，碳化硼，氧化硅，由硼和碳化硅构成。对金属的复合材料的温度特性及低膨胀系数的研究，应用会很广泛。

(2)国内先进复合材料的发展现状 目前，我国复合材料研究的技术水平逐步提高，取得了不错的成绩，树脂与玻璃纤维的技术不断更新，以适应产品的需求；复合材料的生产力得到提高，一些厂家提高自身实力，降低成本，已经被同行业的其他公司所接受。碳纤维、硼纤维是业界的基本材料中的提高聚合物复合材料，开始逐渐使用。中国在生产、研究与国外先进水平的复合材料的发展业绩相比之下，还有一定的差距。我国现有复合材料比比国外总量低得多。但我国成功研制的大型民用飞机其复合材料使用概率能达到16%，表明通过上述可查数据能获悉，我国使用先进符合材料在航空航天领域的应用正在逐步呈现上升态势。

3 航空航天复合材料的应用

(1)军机应用 在20世纪60年代，美国军事发动机的第一碳纤维在整流罩和副翼使用。在80年代初，例如F-15，F-16，开发了在垂直和平尾两个组分，如F-18，幻影4000和幻影2000机翼使用复合材料，复合材料被应用主要的承重结构。在80年代后期，美国推出的第四代战机F-22，飞机承重结构的机身是复合材料，使用复合材料的用量速度快，该复合材料的量目前占飞机结构的20%到50%。用于制造热树脂复合材料(聚酰亚胺)，在操作温度250至350℃一些飞机发动机结构中，如果发动机是冷端，风扇定子叶片的主导管外壳用于转子，容纳外壳和机舱，发动机叶片组件，并且包括一个推力反向器。

(2)民机应用 对于安全性和可靠性，民用飞机要求大。复合材料以确保稳定性和相关的试验数据处理，材料特性的度量，作为一种新的类型，它的发展有悠久的历史。复合材料在军事的运用从开始到应用在主体结构,已经有10多年的历史了,并且在民用飞机上的应用从20世纪80年代到现在的广泛应用,已经经历了30多年。

4 复合材料在航空领域中的发展前景

飞机的制造水平和优良复合材料的运用有很大的关联，飞机开发和试点技术的物质保障是复合材料。在此基础上，我国加大了相关研究领域的力度，总体效果更好。(1)智能化 复合材料智能化，它能够被应用到更广泛的航天器智能复合材料的外表面。在未来一段时间内的需求，飞机外表面加传感器装置，外围环境的实时监测，以及通信，使用电子设备和其它飞机系统，保证飞机在某些情况下平稳操作。(2)质量轻及性能高 我国复合材料整体表现结构性能差。在以后的发展中，我们需要加强复合材料的实力和韧性，研发出良好的高强度和韧性的重量轻的复合材料。(3)多功能化 为了提高航天飞行器的功能，提高航天飞行器的使用寿命，必须通过多功能复合材料的应用来实现，为此，必须强化多功能材料的研发力度。(4)低成本 航天业发展的最大限制原因是复合材料是昂贵的。我们需要关心复合材料的产出，以及科学合理的生产，在加工材料的结构和规模的制造过程中，把重点放在用于进行自动控制模式，采用先进的控制技术改善材料的生产效率。这也是对于提高复合材料效率和减少成本的关键。

5 结语

新材料的开发和应用在很大程度上反映了一国国防和科技研究水平。结构的先进性是新航天器的标识，先进的复合材料是实现结构先进性的重要基础和领先技术。将来中国将成为世界上最先进的复合材料大国，但面对中国技术储备严重稀缺和国外先进技术飞跃发展等问题的考验，所以要实现中国的可持续发展，需要大力开展先进复合材料开发，坚持自主创新，解决问题。

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