俞玉澄, 李 伟, 蒋海峰, 李国闻, 蔡文仙

(上海无线电设备研究所,上海 201109)

0 引言

碳纤维增强树脂基复合材料(CFRP)是一种由低密度、耐腐蚀树脂基体相和高强度、高模量碳纤维增强相复合制成的先进结构材料,兼具基体相和增强相的优点,具有高比强度、低密度、耐腐蚀、抗疲劳、可设计等特点[1-3]。因其优异的力学综合性能,CFRP已被广泛应用于航空、航天、交通、风电等领域[4-6]。

自20世纪60年代开始,以美国为代表的西方国家就开展了高性能CFRP在飞机机身结构中的应用研究,并在21世纪初取得了跨越式的发展。如波音B787和空客A350XWB两型飞机的复合材料使用比率均达到了50%以上[7]。CFRP在国外先进大型飞机主承力结构件上的广泛应用,标志着大型飞机正式进入复合材料时代,而复合材料使用比例也已成为衡量飞机先进性的重要指标之一。国内在CFRP应用方面的研究起步稍晚,虽然经过了几十年的探索和研究,取得了一定的进展,但是与世界先进水平仍有较大差距。目前,复合材料在各种国产飞机上的使用率大多低于20%,远落后于国际先进水平。究其原因,一方面是国产高性能碳纤维原丝和树脂材料性能不足,另一方面则是国内复合材料制造水平偏低。由于在复合材料构件结构成型、二次加工、异种连接等方面的技术不成熟,使得国产CFRP在结构综合性能、加工精度控制、加工损伤控制、长期可靠连接等方面均与国外存在较大差距,限制了其在航空、航天等高性能需求领域的应用。……