方圳16年專業(yè)生產(chǎn)玻璃鋼車模、酒瓶模型、影視道具等仿真模型的定制開發(fā)，今天向大家分享一下復合材料在航空模型飛機中的應用，先進復合材料具有高比強、高比模、耐疲勞、多功能、各向異性和可設(shè)計性、材料與結(jié)構(gòu)的同一性等優(yōu)異性能，自上世紀60年代年問世以來，先進復合材料很快獲得廣泛應用，成為航空航天四大材料之一。下面方圳玻璃鋼對先進復合材料的應用情況和其優(yōu)異性能做一簡要介紹。

1．應用先進復合材料可以顯著提高戰(zhàn)斗機作戰(zhàn)性能
    為滿足新一代戰(zhàn)斗機對高機動性、超音速巡航及隱身的要求，進入90年代后，西方的戰(zhàn)斗機無一例外的大量采用復合材料結(jié)構(gòu)，用量一般都在25％以上，有的 甚至達到35％，結(jié)構(gòu)減重效率達30％。應用部位幾乎遍布飛機的機體，包括垂直尾翼、水平尾翼、機身蒙皮以及機翼的壁板和蒙皮等。如美國第四代戰(zhàn)斗機F- 22復合材料用量已達到24%，而EF2000更高達43％，EF2000除鴨翼外，機身、機翼、腹鰭、方向舵都采用復合材料，結(jié)構(gòu)的“濕潤”表面的 70％為復合材料，陣風也是如此，70％的“濕潤”表面為復合材料，約947kg之重。F-35的復合材料幾乎覆蓋了整個飛機外表面。
 
2．應用先進復合材料可以明顯增大軍用運輸機有效載重量
    C-17是上世紀先進大型軍用運輸機的典型代表，C-17是1986年設(shè)計的，限于當時的水平，復合材料主要用于次要結(jié)構(gòu)，如雷達罩、整流罩、操縱面、 口蓋、翼梢小翼蒙皮等，復合材料重約7258k，占該機結(jié)構(gòu)重量8.1%，樹脂基復合材料從非承力結(jié)構(gòu)發(fā)展到次承力構(gòu)件。在復合材料中碳纖維增強復合材料 約占結(jié)構(gòu)重量6%，玻璃纖維塑料、Kevlar纖維增強材料占2%。而歐洲EADS正在研究的A400M屬于新一代大型軍用運輸機，在材料應用技術(shù)上有了 一個新的飛躍，主要表現(xiàn)為先進復合材料占結(jié)構(gòu)重量的35%~40%。與C-17不同的是，在A400M上，碳纖維復合材料用于一些主承力結(jié)構(gòu)，而C-17 的復合材料結(jié)構(gòu)重量比僅為8%，且主要用于操縱面及次要結(jié)構(gòu)。A400M的機身仍由傳統(tǒng)的鋁合金制成，但卻開創(chuàng)了采用碳纖維復合材料制造大型運輸機機翼的 先河，機翼長達19米，令業(yè)界頗為矚目。
 
3．應用先進復合材料是高超聲速飛行器能否上天的關(guān)鍵因素
    高超聲速技 術(shù)主要指研制高超聲速（Ma>5）飛行器所需的相關(guān)技術(shù)。近中期將采用的材料將包括陶瓷纖維增強的金屬基復合材料、陶瓷及碳碳復合材料以及輕質(zhì)隔熱 材料。此外，發(fā)動機及機身將需要導熱率高的材料，如碳碳復合材料。更遠的將來，將需要先進型的材料，如鈹基復合材料之類的超輕材料以及纖維增強陶瓷之類超 高溫材料。
    以NASA開發(fā)的第二代可重復使用航天飛機為例，油箱內(nèi)襯為復合材料。在推進系統(tǒng)中將采用陶瓷基復合材料發(fā)射斜軌、金屬基 復合材料機匣以及樹脂基復合材料涵道。此外還將采用復合材料電子設(shè)備艙。第三代可重復使用航天飛機將為一智能結(jié)構(gòu)，具有自適應熱防護系統(tǒng)及智能化無損檢測 裝置，自愈合的飛機結(jié)構(gòu)及表面。發(fā)動機材料將可能使用經(jīng)冷卻的復合材料、金屬基復合材料加力燃燒室殼體、超高溫復合材料。結(jié)構(gòu)材料將包括超高溫樹脂基復合 材料、低成本耐腐蝕熱防護系統(tǒng)復合材料液氧油箱。美國高超聲速飛行器X-43是由超燃沖壓發(fā)動機作動力裝置的驗證機。其油箱/機身由 石墨/環(huán)氧框架及蒙皮組成。蒙皮外再覆以熱防護系統(tǒng)。飛機上翼面熱防護層為可剪裁的先進絕緣氈，下翼面為內(nèi)多層屏蔽絕緣物。后者是正處于開發(fā)中的防熱材 料，由C/SiC外面板，中介陶瓷屏以及先進聚酰亞胺泡沫內(nèi)襯。中介陶瓷屏覆以貴金屬以降低其熱輻射。機翼及垂尾由鈦基復合材料制成，并有一個由二硼化鋯 制成的前緣。

4．應用先進復合材料能大幅增加無人戰(zhàn)斗機載油量
    國外目前研制的無人機以復合材料和傳統(tǒng)鋁合金的混合結(jié)構(gòu)為主。如“捕食者”“全球鷹”等均是如此。其中“全球鷹”的機翼和尾翼由石墨/環(huán)氧復合材料制造，而機身仍采用傳統(tǒng)鋁合金，復合材料占結(jié)構(gòu)重量的65%。
    無人戰(zhàn)斗機是未來航空武器的一個重點發(fā)展方向。為滿足采購政策、隱身性能、機動性、生存力對材料的特殊需求，為盡可能地降低結(jié)構(gòu)重量、提高燃油裝載量， 無人戰(zhàn)斗機結(jié)構(gòu)的一個顯著特點就是大量應用復合材料。以波音公司的X-45A為例，除機身的龍骨、梁和隔框采用高速切削鋁合金外，其余的機體結(jié)構(gòu)都是由復 合材料制成。諾斯羅普?格魯門公司的X-47A的機體除一些接頭采用鋁合金外，整個機體幾乎全部采用了復合材料。

5．應用先進復合材料可以極大提升民用飛機市場競爭力
    民用飛機方面，復合材料的使用對于增大客艙濕度進而改善乘客的舒適度、降低油耗、易于實現(xiàn)結(jié)構(gòu)/艙內(nèi)材料的一體化、減少零部件數(shù)量、簡化系統(tǒng)安裝及縮短 總裝時間等方面潛力巨大。波音、空客兩家大型民用客機制造商均將其視為實現(xiàn)新飛機機體減重及降低直接運營成本的有效途徑。如在新一代波音787飛機上，復 合材料用量將達到50%，創(chuàng)大型客機復合材料的應用記錄。歐洲空中客車公司在新近研制的A380型寬體客機的機翼和機身結(jié)構(gòu)上均采用了先進復合材料，用量 已占結(jié)構(gòu)重量的25%，其中碳纖維增強復合材料占22%，另采用了3%玻璃纖維增強的鋁合金層板復合材料Glare。在機翼前緣等處還采用了聚苯硫醚熱塑 性復合材料。該公司目前正在研制的新一代客機A350，復合材料的應用比例也將達到39%。

6．應用先進復合材料在減重的同時很好地改善了直升機抗墜毀性
    直升機采用復合材料不僅可減重，而且對于改善直升機抗墜毀性能意義重大，因而復合材料在直升機結(jié)構(gòu)中應用更廣、用量更大，不僅機身結(jié)構(gòu)，而且由槳葉和槳 轂組成的升力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)也大量采用樹脂基復合材料。H360、S-75、BK-117和V-22等直升機均大量采用了復合材料，如頃轉(zhuǎn)旋翼飛機V- 22用復合材料近3000公斤，占結(jié)構(gòu)總重的45％左右，法德合作研制的“虎”式武裝直升機，復合材料用量更高達77％。

7．先進復合材料在航空發(fā)動機上也得到成功應用
    航空發(fā)動機使用碳纖維增強樹脂基復合材料取代金屬材料可以有效減輕發(fā)動機重量，降低燃料消耗，增加航程。有資料報導，發(fā)動機減輕1磅重量，從而使飛機可 減輕10～20磅重量。從70年代初，復合材料就成為TF39、F103特別是GE36UDF發(fā)動機研制計劃的一部分，在這些發(fā)動機上積累了經(jīng)驗之后，在 GE90的風扇葉片上成功使用了高性能韌化環(huán)氧復合材料。此外，在F119風扇機匣、遄達發(fā)動機的風扇機匣包容環(huán)及反推力裝置上也廣泛采用了樹脂基復合材 料。近期開發(fā)的波音787的動力裝置GEnx的風扇機匣及風扇葉片，將由碳纖維/環(huán)氧樹脂基復合材料制成。除減重外，復合材料還表現(xiàn)出良好的韌性及耐蝕性。
 
    至于陶瓷基復合材料等超高溫復合材料，目前已在M88、F119等發(fā)動機尾噴管等靜止件上獲得應用。
隨著飛行器向高空、高速、無人化、智能化、低成本化方向發(fā)展，復合材料的地位會越來越重要。國外預計，在下一代飛機上，復合材料將扮演主角，目前采用全復合材料飛行器的計劃正處于醞釀之中。