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DOI：10.16661/j.cnki.1672-3791.2017.25.099

摘 要：改革开放以来，随着科学技术的不断发展，我国的材料技术得到了飞速的发展，特别是先进的复合材料，其发展尤为的突出。先进的复合材料现阶段已成为航空航天结构的基本材料之一，复合化是新材料的一个十分重要的发展方向。我国航空航天事业在近几年取得了十分迅猛的发展，而且取得了很大的成绩，这些都与先进复合材料具有密不可分的关系。

关键词：先进复合材料 航空航天领域 应用 探索

中图分类号：V257 文献标识码：A 文章编号：1672-3791（2017）09（a）-0099-02

先进复合材料（Advanced Composite Materials， ACM）在航空航天领域应用的时间较短，仅仅有20多年的历史，但是其仍然显示出了比传统的钢、铝合金结构材料更加优越的综合性能，其不仅具有较为良好的耐疲劳性能、耐高温性能，而且比强度比模量较高等特点，而且可设计性强等独特优点。因此，可以从国内外发展形势、制备工艺、材料等角度，全面而又系统地对先进复合材料在我国航空航天领域的研发及应用进行研究，以促进我国航空航天用先进复合材料技术的发展。

1 我国先进复合材料的发展现状

一些材料的强度性能以及刚度性能相当于或者超过铝合金的复合材料，而且专门用于加工次承力结构以及主承力结构就是先进复合材料。通常情况下复合材料都是由有机高分子、无机非金属、金属等若干种材料，采用某些复合工艺形成的各种新兴材料。先进复合材料不仅可以保留其原有组成材料的特点，对各种组成的材料优良性能进行各种性能的综合，而且还可以赋予新兴复合材料无法比拟的优越性，令各种材料的优良性能可以更好地关联与补充。

从20世纪70年代以来，我国就已经对复合材料展开了相关的研究工作，先进复合材料经历了40多年的不断发展与进步，取得了可喜的进步，技术水平也得到了不断的提高。目前，先进复合材料在我国航空航天领域中的应用，已经进入到了实践应用的阶段，被广泛地推广与应用到了火箭、导弹、宇航器、卫星、无人机、新型验证机、航空发动机、民机、军机等领域。

但是，目前我国先进复合材料的有关生产工艺、设计理念、应用规模、加工设备、制备方法等较为的落后，我国的先进复合材料技术的研究成果与发展，与国外发达国家的水平还是具有一定差距的。

2 先进复合材料的特性与优越性

经过长期的实验不能发现先进复合材料具有多种性能都优于普通的铝金属材料与钢金属材料，应用到航空航天领域中，不仅可以赋予航空航天防热、吸波等设备特殊的性能，而且还可以有效地减轻航空航天设备本身的重量。

2.1 经济效益最大化与多功能性

在航空航天领域应用先进复合材料，可以最大可能的减少产品的部件数量。由于使用先进复合材料的复杂部件进行连接时，根本不需要进行相关的焊接与铆接操作，所以大大降低了其连接部件的需求量，进一步降低了成本，减少了装配材料连接时间、装配时间。经过了多年的发展，先进复合材料结合了众多优异的化学性能、生物性能、力学性能以及物理性能，具有超导性能、半导性能、吸波性能、阻燃性能等特性；并且每一种功能性之间还存在着一定的差别，不同的先进复合材料组成不同，现阶段多功能性、综合性的先进复合材料是一种必然趋势。

2.2 复合效应与材料、结构一体化

先进的复合材料并不仅仅是将几种材料进行简单地混合与加工，其不仅要分析一些相关材料的具体性能，而且还要对其预期的性能进行相关的分析；进而将具有某些性能的材料进行加工，只有这样通过复合效应而加工出来的先进复合材料，才可以更好的为我国航空航天领域服务。之前我国在进行复合材料构件铸造时，都是先将复合材料进行加工，然后再对加工完成后的材料进行复合材料构件的制造。而现在自从有了复合材料，凭借我国现有的技术就不再需要如此多的步骤与麻烦，由于两者可以同时进行，不仅大大缩短了制作的周期，而且得到的产品是一个整体，功能性能更加的稳定。

2.3 各向异性与可设计性

通常情况下，不同的条件与环境，对于其所使用的材料要求也是不尽相同的，所以说，要根据其具体情况与具体需求去选择相关的材料。若一开始想要选用普通材料达到同样的效果，难度是十分巨大的；但是若要是采用复合材料，则可以较为容易的做到。一般情况下，绝大多数的企业都是采用按照其需求去选择具有对应特点的普通材料，然后再将这些普通材料进行进一步的加工、复合，促使其可以达到相关企业所需要的性能。通常情况下，复合材料具有一定的各向异性，所以说，在某种程度上，可以通过其这一功能，去节省材料是其利用率达到最大。

现阶段通过选择合适的材料、技术条件以及铺层程序，可以加工出膨胀系数为零的复合材料；有许多采用纤维、树脂等复合结构方式可以得到不同性能、不同形状的复合材料，并且复合材料的尺寸要比传统的金属材料稳定的多。

3 复合材料在航空航天领域的发展前景

3.1 向着智能化的方向不断迈进

对更加智能化先进复合材料的结构进行研究，不仅可以创造出巨大的社会效益，而且还可以创造出巨大的经济效益。将智能型的先进复合材料应用在航空航天器的外表，不仅可以在航空器的表面增设各种传感器设备等，对周围的环境进行智能、全面、实时的检测，而且还可以为雷达、电子战以及通讯系统提供更加瞬时的模态，保障航空器可以更加稳定、安全地飞行。

3.2 向着低成本的方向不断迈进

在航空航天领域应用先进复合材料的一大限制问题就是其成本较高。因此，为了解决这一难题，首先可以从先进复合材料制造工艺入手，采用更加科学的制造工艺、更加先进的自动化技术、质量控制技术等，对先进复合材料的形状、尺寸、结构进行加工与制造，提高先进复合材料的成品率，提高其生产效率，以此来降低先进复合材料成本较高的问题。

4 结语

综上所述，航空航天领域对先进复合材料的需求量是十分巨大的，其对我国的航空航天领域也有着十分巨大的意义。因此，我国需要加大对先进复合材料的研究力度与研究进程，尽量缩短我国在先进复合材料方面与世界先进水平之间的差距。同时，还要加强复合材料在设计方面技术与工艺的研究与实践，大力推动碳纤维的等方面的研究力度，解决我国目前航空航天中所面临的各种问题，使我国的航天航空技术更上一层楼。

参考文献

[1] 沈军，谢怀勤.先进复合材料在航空航天领域的研发与應用[J].材料科学与工艺，2008（5）：737-740.

[2] 吴良义.先进复合材料的应用扩展：航空、航天和民用航空先进复合材料应用技术和市场预测[J].化工新型材料，2012（1）：4-9，91.

[3] 汤旭，李征，孙程阳.先进复合材料在航空航天领域的应用[J].中国高新技术企业，2016（13）：39-42.

[4] 何东晓.先进复合材料在航空航天的应用综述[J].高科技纤维与应用，2006（2）：9-11，19.

[5] 赵云峰.先进纤维增强树脂基复合材料在航空航天工业中的应用[J].军民两用技术与产品，2010（1）：4-6.

[6] 刘强.碳纤维复合材料在航空航天领域的应用[J].科技与企业，2015（22）：221.endprint