4-复合材料在航空领域的应用及发展（22页）.pdf

1、复合材料在航空领域的应用及发展复合材料在航空领域的应用及发展 蒲永伟蒲永伟 20152015年年5 5月月2121日日 一、航空用复合材料概述一、航空用复合材料概述 二、航空用复合材料应用二、航空用复合材料应用 三、航空用复合材料发展三、航空用复合材料发展 主要内容主要内容 复合材料基本概念复合材料基本概念 复合材料已经发展成为与金属材料、无机非金属材料、高分子材料并列的四大材料体系之一。复合材料已经发展成为与金属材料、无机非金属材料、高分子材料并列的四大材料体系之一。定义：定义：是是由两种或两种以上由两种或两种以上不同性质不同性质的材料，通过一定的方法，在宏观上组成的的材料，通过一定的方法，

2、在宏观上组成的相材料相材料。增强相：增强相：碳纤维碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、硼纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、硼纤维 复合材料复合材料“1+12”的协同效应的协同效应：高界面结合强度被认为是获得高性能复合材料的必要条件高界面结合强度被认为是获得高性能复合材料的必要条件。基基 体体增强体增强体复复合合材材料料物理结合物理结合化学结合化学结合三维界面相三维界面相吸附和润湿吸附和润湿原子扩散原子扩散机械锁合机械锁合静电引力静电引力基体重结晶基体重结晶化学键结合化学键结合化学反应物结合化学反应物结合航空用复合材料概述航空用复合材料概述 基体相：基体相：环氧树脂、双马来酰亚胺树脂、苯并噁嗪树脂、环氧树脂、双

3、马来酰亚胺树脂、苯并噁嗪树脂、聚芳醚系列树脂聚芳醚系列树脂 纤维增强树脂基复合材料纤维增强树脂基复合材料 航空用复合材料概述航空用复合材料概述 定义：泛指应用于飞机主承力或次承力结构，性能定义：泛指应用于飞机主承力或次承力结构，性能相当于或优于铝合金相当于或优于铝合金的复合材料。的复合材料。航空用复合材料性能航空用复合材料性能 硼纤维复合材料硼纤维复合材料 玻璃纤维复合材料玻璃纤维复合材料 碳纤维复合材料碳纤维复合材料 高的比强度和比模量高的比强度和比模量 各相异性和可设计性各相异性和可设计性 良好的抗疲劳性良好的抗疲劳性 成形工艺性好成形工艺性好 良好的尺寸稳定性良好的尺寸稳定性 便于大面积

4、整体成型便于大面积整体成型 航空用复合材料航空用复合材料 先进复合材料简介先进复合材料简介 航空用复合材料的应用优势航空用复合材料的应用优势 复合材料作为21世纪的主导材料，其用量已经成为飞机先进性，乃至航空领域先进性的重要标志，是世界强国竞相发展的核心技术。机型机型 结构重量结构重量%轻型飞机轻型飞机 90-100 直升机直升机 70 隐身飞机隐身飞机 50 战斗机战斗机 20-40 民用飞机民用飞机 7-50 航空领域应用情况航空领域应用情况 三代机三代机 四代机四代机 现代飞机对选材的要求现代飞机对选材的要求质质量量轻轻强强度度高高耐耐高高温温耐耐腐腐蚀蚀隐隐身身性性航空用复合材料应用航

5、空用复合材料应用 60-70年代年代 70-90年代年代 90年代至今年代至今 一代材料一代材料 一代飞机一代飞机 航空用复合材料的应用趋势航空用复合材料的应用趋势 应用应用 非承力结构件或承力较小非承力结构件或承力较小 (方向舵、整流罩等）方向舵、整流罩等）一级次承力结构件一级次承力结构件5%5%(垂尾、平尾等）垂尾、平尾等）主要的承力结构主要的承力结构2020-50%50%(机翼、机身等）机翼、机身等）民机应用民机应用 非承力非承力构件构件 受力较小的受力较小的部件部件 受力较大的受力较大的部件部件 正式正式大量大量使用使用 航空用复合材料应用航空用复合材料应用 型号型号 复合材料复合材料

6、 F14A 1 F15A 2 F16A 2 幻影幻影2000 7 F18A 10 AV8B 26 阵风阵风 24 F22 24 F35 30 EF2000 40%F22 F35 EF2000 F18E/F 国外航空用复合材料的军机应用情况国外航空用复合材料的军机应用情况 航空用复合材料应用航空用复合材料应用 空客空客A350A350-XWB XWB 材料使用情况材料使用情况 波音波音787787 材料应用部位和比例材料应用部位和比例 波音和空客在民机市场竞争激波音和空客在民机市场竞争激烈，在技术上主要对决的内容就是烈，在技术上主要对决的内容就是复合材料，复合材料正是在此背景复合材料，复合材料正