郭晓君，宋桂珍，扶肖肖，王富强

（1.太原理工大学机械与运载工程学院，山西 太原 030024；2.中国电子科技集团公司第三十三研究所，山西 太原 030006）

1 引言

随着信息技术的进步，航空机载设备向综合化、复杂化发展，但是飞机平台资源有限，各种设备的重量、功耗和空间都受到严格限制，其中设备重量不仅关系到飞机资源的占用，而且直接影响到飞机的运行性能，所以机载设备必须进行有效的轻量化工作。机载设备的轻量化设计需要在保证其功能正常实现的基础上，通过结构设计、材料选择和工艺选择来进行优化设计使其重量减轻。随着材料科学技术的发展，选用较为轻质的材料成为轻量化设计的主要方法，其中复合材料的出现展现出极大的生命力，已经与金属材料、无机非金属材料和高分子材料共同成为四大材料[1]。

碳纤维增强树脂基复合材料（Carbon Fiber Reinforced Polymer/Plastic，CFRP）的比强度高，比模量高，可设计性好，具有优良的耐疲劳和耐腐蚀性能，而且易于构件整体成型，是航空航天领域轻量化材料的首选[2]。

美国F-22战斗机在机翼和机身上大量采用了单向IM7碳纤维增强双马来酰亚胺树脂复合材料[3]，使用量达到了24.2%，有效减轻了飞机的重量。波音787飞机的复合材料用量达到了52%，机身和机翼外壳几乎全部使用碳纤维增强复合材料制成，与同类机型相比重量减少约2500kg，这也使波音787的燃油消耗降低了20%，同时维修成本也可降低30%[4]。

飞机在飞行过程中工况复杂，机载设备不仅受到来自飞机自身发动机、螺旋桨的振动，而且可能遇到外界气流、飞鸟的冲击，所以在轻量化设计中追求质量减轻的同时一定要保证机载设备的强度和刚度，要求能在振动和冲击载荷下正常工作，保证较高精度[5]。……