隨著材料科學(xué)的進步,從20世紀70年代開始,新一代航空材料——“復(fù)合材料”應(yīng)運而生。它相當(dāng)于是一種“摻進加強纖維的塑料”(比如將玻璃絲纖維摻合在環(huán)氧樹脂內(nèi))。 復(fù)合材料具有比強度高、剛度大、質(zhì)量輕、并具有抗疲勞、減振、耐高溫、可設(shè)計等一系列優(yōu)點。 ![]() 先進航空發(fā)動機大量采用耐熱合金鋼 它可以使飛機在維持原強度的前提下重量更輕盈(或者在同樣重量下,強度更好)!其所創(chuàng)造的經(jīng)濟和軍事效益可想而知。最極端一例是在80年代甚至出現(xiàn)了世界上第一架“全塑料”飛機。 自玻璃纖維與有機樹脂復(fù)合的第一代復(fù)合材料“玻璃鋼”問世以來,陶瓷纖維以及硼纖維增強的復(fù)合材料相繼研制成功,性能不斷得到改進,使復(fù)合材料領(lǐng)域呈現(xiàn)出一派勃勃生機。 然而,在大多數(shù)場合,復(fù)合材料依然無法完全替代傳統(tǒng)的鋁系金屬材料,大多還是只用于非主要承力件上,如舵面蒙皮、設(shè)備口蓋、小飛機的機身和機翼蒙皮等。 ![]() 飛機機身結(jié)構(gòu) 此外,飛機的機載雷達一般采用玻璃纖維增強塑料做成頭錐,將它罩住以便能透過電磁波。駕駛艙的座艙蓋和風(fēng)擋玻璃則采用丙烯酸酯透明塑料(有機玻璃)。飛機主起落架必須采用沖擊韌性好的超高強度結(jié)構(gòu)鋼。…… 隨著航空技術(shù)的進步,新一代復(fù)合材料問世。其中的佼佼者就是碳纖維復(fù)合材料。它的特點有: 高強度(是鋼鐵的5倍);出色的耐熱性(可以耐受2000℃以上的高溫);出色的抗熱沖擊性;低熱膨脹系數(shù)(變形量小);熱容量小(節(jié)能);比重小(鋼的1/5)和優(yōu)秀的抗腐蝕與輻射性能。 ![]() 先進的碳纖維材料 70年代以后,有越來越多的飛機使用以硼纖維或碳纖維增強的新型復(fù)合材料。鋁、鈦、鋼和復(fù)合材料已成為現(xiàn)代飛機的基本結(jié)構(gòu)材料。 進入21世紀以來,先進飛機已經(jīng)越來越青睞碳纖維復(fù)合材料,甚至將其在飛機結(jié)構(gòu)總重中所占的比例作為衡量一個國家飛機制造技術(shù)的硬指標。并正在向用于機翼甚至前機身等主承力構(gòu)件的方向發(fā)展。 此外,為提高突防攻擊能力、不被敵方雷達捕獲,已在軍用飛機上采用多種吸(雷達)波材料。而可承載與隱形一體化材料的出現(xiàn),既是隱形飛機設(shè)計構(gòu)思提出的需求,同時也使隱形飛機從設(shè)想變?yōu)楝F(xiàn)實。 ![]() 第四代戰(zhàn)斗機F-35A在主要部件上大膽采用碳纖維材料 航空技術(shù)的進步與發(fā)展對航空材料起著積極的作用;與此同時,材料科學(xué)與工程發(fā)展,新型材料的出現(xiàn),制造工藝與理化測試技術(shù)的進步,又為航空新產(chǎn)品的設(shè)計與制造提供了重要的物質(zhì)與技術(shù)基礎(chǔ),從而對航空產(chǎn)業(yè)的發(fā)展起著有效的推動作用。 |