[航空航天]复合材料在航空_发动机上的应用

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1、复合材料在航空工业中的应用摘要：目前的航空器从种类上主要分为商业航空器、通用航空器、军事航空器和其他航空器四大类。商用航空器是聚合物及复合材料最大的应用领域，用量占现有应用的55%以上；用量居第二位的是军事航空器，占25%的市场份额。2007年世界航空器聚合物及复合材料总用量为4500吨，预计2014年这一用量将达到10159.8吨，年均复合增长率为12.3%。波音787、空客A380和A350等大型客机的采购将会是聚合物与复合材料市场的主要动力。虽然在金融危机的影响下，部分波音787和空客A380订单的推迟甚至取消可能导致材料市场需求量暂时下滑，但这只会带来短期的影响。乐观估计在

2、3飞年内，以上三种大型客机的建造所需的复合材料将占总体市场需求量的35%左右。关键字：航空复合材料大型客机航空发动机复合材料在飞机主结构中的应用波音公司最近在开发双走道喷气客机B787时，拟采用包括纤维增强塑料(FRP)在内的材料制造机翼和机身。波音公司在选择过程中，对选用金属材料还是复合材料有过强烈抗争。铝工业可提供和复合材料一样轻的铝合金，如果复合材料公司在成本方面不取得进展，波音公司就可能选用铝了。此外，复合材料还有耐久性好，所需维护少，零部件可以整合，开发潜力大等优点。波音公司强调以下一个信息：其开发的210—250个座位的新型客机将是超节能的，估计使用的燃料比目前这一代同

3、样大小宽机身客机少12%o每架787客机将需要约28t韧化的碳纤维增强环氧树脂、叠层材料和夹层材料。如果波音公司在20年间售出3000架787,那么增强塑料工业可指望供应715万t高性能复合材料。787的首航飞行预定于2007年进行，样机可能在5年后开始服役。为了研发和制造787，波音公司与5家公司洽谈，包括意大利的Alenia飞机公司、美国Vought工业公司、日本富士、川崎和三菱重工业公司。Vought公司和Alenia公司将生产机身中央部分和水平安定面总成，共占总结构的26%。富士公司将制造机翼中央蒙皮，三菱公司将生产机翼蒙皮，川崎公司将生产机身前部分。日本公司的份额将达到总

4、工作量的35%，与波音公司本公司的相等。波音公司将制造垂直尾翼、固定活动机翼前缘以及机身前部的一部分，机身和机翼间的整流罩和机翼活动后缘将在设于美国、加拿大和澳大利亚的工厂制造。想成为787飞机结构二次转包商的有法国Late-Coere公司，它在2003年门月加入787机架技术组，希望制造机身部分和机舱门。马来西亚的复合材料技术研究公司投标争取后压力舱壁部分的制造，一系列中国公司，包括北京2Hexcel2AVIC联合企业BHA公司制造飞机复合材料件。虽然波音公司在使用复合材料方面对空中客车公司构成威胁，但是后者正在采取根本不同的新途径。欧洲空中客车公司明年推出的555座位(初步计划

5、)客机A380飞机主结构中，开始使用兼具金属和复合材料优点的玻璃增强铝(Glare)，它是由荷兰Delft技术大学开发的金属与复合材料的协同杂化材料，它不仅比老式结构能减轻25%的重量，而且比铝更不容易疲劳，并且价格低于纯复合材料。此外，该材料还可用接近传统的制造技术制成结构。Fokker飞机结构公司由其设于Papendrecht的新工厂供应A380机身壁板并在现场加工制成弯曲形纵梁。去年，空中客车公司高级副总经理RobertLa2fontan宣布,GIare还将用于垂直和水平安定面前缘口形鼻部。此决定证明这种材料足以耐鸟撞击，将减少14m高的机尾翼设计重量的20%o与此同时，波音

6、公司也不回避纤维与金属叠合材料，该公司采用一种钛与复合材料杂化材料用作机翼的某些零部件。A380也使用传统的复合材料结构，例如其机翼外皮40%使用碳纤维增强塑料(CFRP)，可减轻重量门5t，将全装备的结构重量减至1116to机尾的大部分包括尾翼和安定面是碳纤维复合材料。机身后部用碳纤维蒙皮板制成，粘接到复合材料与合金组合材料的机架上。采用的复合材料总共占A380机架重量的大约16%，比全金属结构轻o空中客车公司的国际合作和转包商包括西班牙的EADS2Casa航空航天公司，该公司负责水平安定面，马来西亚复合材料技术研究公司制造前缘机翼壁板，日本JAMC0公司生产碳素上甲板横梁和尾翼

7、中央包皮的加强肋和纵梁。空中客车公司A380计划执行副总裁CharIesChampion说，复合材料在飞机上的使用比率可能已超过目前的16%，成本也较低。航空航天复合材料部门正在飞机制造中的成本最高的部位寻求昂贵的预浸料/热压罐技术的替代技术。一种适合用于固定横截面长形部件的替代技术是拉挤技术。例如，空中客车公司在A380的机舱使用长7m、厚0125m的拉挤成型地板梁。另一替代技术是用自动加工制造和装配法代替一向使用的手工法。热塑性塑料复合材料可以热压成型，这种复合材