新型材料在航空制造领域的应用---425最新

1、天津中德职业技术学院 航空航天与汽车学院毕业设计 天津中德职业技术学院 毕 业 设 计 （论文）论文题目 新型复合材料在航空制造领域的应用 学 院 _航空航天与汽车学院_ 专 业 _ 飞机制造技术_班 级 10级飞机制造技术2班_姓 名 _ 指导教师 _ 目 录第一章 新型航空材料的基础知识31. 航空材料的研究与发展3 2. 新型航空材料的特点5第二章. 新型航空材料的性能分析61.铝锂合金1.1 Al-Li合金的特点61.2 Al-Li合金的强韧化机制71.3 Al-li合金的热处理82复合材料2.1复合材料的构成82.2复合材料的分类及特点92.3复合材料的缺点10第三章. 新型航空材料

2、的实际应用12 1.Al-Li合金的应用12 2. 复合材料在航空发动机上的应用12 3. 复合材料在机翼上的应用12 4. 复合材料在机身上的应用 14第四章. 展望未来发展前景17 1.金属系复合材料17 2.取向凝固结晶17 3.陶瓷系材料17参考文献18第一章 新型航空材料的基础知识航空材料与航空技术的关系极为密切，航空航天材料在航空产品发展中具有极其重要的地位和作用：航空材料既是研制生产航空产品的物质保障，又是推动航空产品更新换代的技术基础。1.1航空材料的研究与发展航空材料的分类航空材料有不同的分类方式：按成份可分为四大类：l 金属材料：铝合金、镁合金、钛合金、钢、高温合金、粉末冶

3、金合金等。l 无机非金属材料：玻璃、陶瓷等l 高分子材料：透明材料、胶粘剂、橡胶及密封剂、涂料、工程塑料等。l 先进复合材料：聚合物基复合材料、金属基复合材料、无机非金属基复合材料、碳/碳复合材料等。按使用功能可分为两大类：l 结构材料.功能材料所谓结构，是指由板、杆等承力单元件构成的承力系统，在载荷作用下，该系统只产生小的弹性形变，即系统应具有几何不变性。如承力系统是几何可变的，则承力系统不是结构，而是机构。以飞机为例，航空产品中典型的结构包括：机身、机翼、垂直尾翼、水平尾翼、各种操纵面、起落架（除传动机构之外的部分）等。用于加工制造这些结构的单元件的材料都属于结构材料。1. 铝合金铝合金因

4、其技术成熟、成本低、使用经验丰富等优势，在相当长的时期内，仍将是亚音速飞机和低超音速飞机的主要结构用材之一。2. 结构钢一些新型超高强度钢在今后仍然还会是起落架、主要接头、隔框等一些主要承力构件的备选材料。3. 钛合金钛合金在飞机结构用材中所占的重要地位已确定无疑，但是钛合金的较贵的价格和较差的工艺性，是影响使用的很大因素。4. 先进复合材料由于先进复合材料具有比钢、铝、钛高得多的比强度、比模量和耐疲劳等优点，在未来高性能的飞机结构材料中，先进复合材料将会占据越来越重要的地位，甚至完全有可能出现全复合材料结构的飞机。航空发动机用材的演变早期的活塞式发动机的结构材料以普通碳素钢为主。涡轮喷气发动

5、机（包括涡轮风扇发动机和涡轮桨叶发动机）的性能水平很大程度上依赖于高温材料的发展。其中尤以涡轮部件材料最为关键：1. 涡轮叶片材料在二十世纪四十年代，尽管喷气式发动机的原理早已提出，但由于没有合适的高温材料用于制造涡轮，所以发展迟缓。到五十年代初，英国的White公司开发出了镍基高温合金。到六十年代，开始使用真空熔炼方法制造高温合金，合金的纯度得到提高，性能更好。七十年代，开发出定向凝固、单晶铸造等高温部件制造工艺，使叶片的最高工作温度和耐疲劳性能进一步提高。2. 涡轮盘材料二十世纪四十年代的涡轮进口温度约为800900，采用了16-25-6铁基合金。五十年代，随着涡轮进口温度提高到950，出

6、现了沉淀硬化合金，应用沉淀强化原理使合金具有更高的高温强度。到七十年代，进口温度提高到了1240，出现了Rene 95合金和粉末冶金高温合金。对航空产品性能的要求日益攀升，要求使用推重比更高、经济性更好的航空发动机。军用发动机的推重比已经达到10，如美国的F119发动机已装备了F22战斗机。大推力涡轮风扇发动机如GE90、PW4073/4084、Trent800等早已为B777、A330等大型宽体客机所选用。在这些先进航空发动机中，高温材料仍属于核心技术。如军用发动机中的高温钛合金（压气机盘和叶片）、高温合金板材（燃烧室）和粉末冶金材料和单晶叶片材料（涡轮）等，民用发动机中使用的单晶叶片材料和

7、粉末高温合金涡轮盘材料。1.2新型航空材料的特点航空产品特殊的工作环境对航空材料的性能要求集中表现在“轻质高强、高温耐蚀”。所谓“轻质高强”是指，要求材料的比强度高，即要求材料不但强度（静强度高、能承受大过载、疲劳强度高）高而且密度小。航空工业有一句口号叫做“为每一克减重而奋斗”，反映了减重对于航空产品的重大经济意义。而且材料减重对飞机减重的贡献也越来越大，所以轻质高强是航空材料必须满足的首要性能要求。 “高温耐蚀”的“高温”是指航空材料要能耐受较高的工作温度。对机身材料，气动力加热效应使表面温度升高，需要结构材料具有好的高温强度；对发动机材料，要求涡轮盘和涡轮叶片材料要有好的高温强度和耐高温

8、腐蚀性能。“耐蚀”是指航空材料要有优良的抗腐蚀，特别是抗应力腐蚀、腐蚀疲劳的能力。当然，除以上性能外，对某些材料还要求有其他方面的性能，如：非金属材料要具有良好的耐老化性能和耐气候性能；透明材料要具有良好的光学性能；电工材料具有良好的电学性能；以及防火安全性能等。航空产品的高可靠性、多样性对航空材料提出了更高的质量要求。航空器是技术密集、高集成度的复杂产品，只有采用质地优良的航空材料才能制造出安全可靠、性能优良的飞机、发动机。航空产品的多样性和小批量生产，导致了航空材料研制和生产上的多品种、多规格、小批量、技术质量要求高等特点。航空产品降低成本的需求导致要发展低成本航空材料。新型号的先进飞机价

9、格不断攀升，各航空技术领先的国家和地区都先后对航空产品提出了“买得起”的要求。而材料在航空产品的成本和价格构成中占有相当份额，所以科学地选材和努力发展低成本材料技术是航空材料发展的重要方向。第二章新型航空材料的性能分析2.1.铝锂合金 新材料是航空航天的重要技术基础，航空航天技术的发展的重要技术基础，航空航天技术的发展又不断对材料科学提出新的问题和要求。铝锂合金是近十几年来航空金属材料中发展最为迅速的一个领域。2.1.1 Al-Li合金的特点 锂是世界上最轻的金属元素，密度仅为0. 534gcm3，为铝的1/5，铁的1/15。锂元素为地球存在较多的金属，同时海水中还有相当大的含量。把金属锂作为

10、合金元素加到金属铝中，就形成了铝锂合金。加入金属锂之后，可以降低合金的密度，增加刚度，同时仍然保持较高的强度、较好的抗腐蚀性和抗疲劳性以及适宜的延展性。因为这些特性，这种新型合金受到了航空、航天以及航海业的广泛关注。正是由于这种合金的许多优点，吸引着许多科学家对它进行研究。锂在铝中的溶解度随温度变化而改变。当锂含量大于3%时，Al-Li合金的韧性明显下降，脆性增大。因此，其合金中的锂含量为2% -3%。Al-Li系合金具有密度小，比强度高，比刚度大，疲劳性能良好，耐蚀性及耐热性好等优点（在一定热处理条件下）。但Al-Li系合金的塑性和韧性差，缺口敏感性大，材料加工及产品生产困难。用Al-Li合

11、金制作可使飞机减重10%-20%，可提高飞机的飞行速度和承载能力。因此，AI-Li合金是一种在航空、航天领域中很有竞争力的一种新型超轻结构材料。Al-Li合金的价格是硬铝价格的23倍，若在海水中萃取锂的技术获得成功，则可得到价格便宜的锂材料。 Al-Li合金具有很高的强度和良好的高温和低温性能，其室温力学性能与一般高强度铝合金相当，而高温和低温性能则优于一般高强度铝合金。新A1-Li合金有很好的超塑成型性能，例如Al-Li-Cu-Mg-Zr合金，在低速下的超塑延伸率可达1800%，添加Zr元素和形变热处理能提高其超塑性能。Al-Li合金的强度、延伸率和断裂韧性等力学性能，均随温度降低而显著提高

12、（下表列出了Al-Li-Cu-Mg-Zr合金(T81型)在不同温度下的机械性能），其提高幅度比通常低温下使用的高强铝合金高得多。结合它的密度，使Al-Li合金成为一种发展潜力很大的低温结构材料. 目前在美国、英国、法国和前苏联等国家己成功研制出Al-Li合金并将其用于实际生产中，已开发的Al-Li合金大致有三个系列：Al-Cu-Li系合金、Al-Mg-Li系合金和AI-Li-Cu-Mg-Zr系合金等温度（K）b（MPa）v（MPa）（%）E（GPa）KIC（MPa*ml/2）3005655355.078.334777156007.086.957482061517.087.672AlLi合金20

13、90-T81在不同温度下的机械性能2.1.2 Al-Li合金的强韧化机制 (1)强化机制 Al-Li合金的强化作用主要来源于析出相强化，固溶强化和细化晶粒强化。锂在铝中有较高的溶解度，并随温度而明显变化，所以AI-Li合金有明显的时效强化效应，属于可热处理强化型的铝合金。Al-Li合金在时效过程中以弥散质点形式析出的亚稳球形相8，(A13Li)为有序超点阵结构，与基体完全共格，对位错运动具有强烈的阻碍作用，是合金中主要的强化相。(2)影响Al-Li合金塑性和韧性的因素 Al-Li二元合金塑性和韧性低，主要与以下因素有关： 1)前己述及强化相的析出虽有强化作用，但由于强化相的存在，将导致位错在晶

14、界或夹杂物处塞积，产生应力集中，结果在品界或夹杂物处萌生裂纹，因此，8相对Al-Li合金的塑性和韧性极为不利。随着锂量增多，合金强度升高，塑性和韧性下降。 2)晶界附近常形成8，相无析出带，特别是晶界处有粗大的平衡相8析出时，晶界8相无析出带更明显。无析出带的强度比品内强度低，当受到外力作用时，首先在无析出带内屈服，发生局部应力集中，产生严重应变，将导致裂纹萌生。这种裂纹在无析出带内扩展，产生沿晶断裂。 3)晶界处存在着粗大的平衡相8析出物，常常是裂纹形核的场所，因此，导致合金低韧性。4)形变后的Al-Li合金，在一定温度下会发生再结晶。一般认为发生完全再结晶后，合金的织构、亚品界消失，出现粗

15、大的再结晶组织，对合金的塑性、韧性不利。 5)某些杂质元素如钠、钾、硫等元素小溶于铝，在晶界处偏聚，使晶界弱化而影响合金的塑性和韧性。 (3)合金化原理Al-Li二元合金的强度、韧性较低，实用意义不大。若加入多种合金元素，可对析出机制产生影响，改善晶界特性，使Al-Li合金的强韧性得到提高。AILi合金中常加入的合金元素有：铜、镁、锆等。21.3 AI-Li合金的热处理Al-Li合金的热处理有均匀化退火处理、固溶化处理、时效及形变热处理等。合金在加热时，为了防止合金的氧化，通常在保护性气氛中加热；采用分级时效，可改善合金的韧性，并消除其各向异性；将固溶处理后的合金进行预冷变形，然后再进行时效处

16、理，可使时效过程中析出的第二相粒子呈均匀、细小、弥散分布，并减少无沉淀带宽度，从而可提高合金的强韧性。2.2复合材料复合材料使用的历史可以追溯到古代。从古至今沿用的稻草增强粘土和已使用上百年的钢筋混凝土均由两种材料复合而成。20世纪40年代，因航空工业的需要，发展了玻璃纤维增强塑料（俗称玻璃钢），从此出现了复合材料这一名称。50年代以后，陆续发展了碳纤维、石墨纤维和硼纤维等高强度和高模量纤维。70年代出现了芳纶纤维和碳化硅纤维。这些高强度、高模量纤维能与合成树脂、碳、石墨、陶瓷、橡胶等非金属基体或铝、镁、钛等金属基体复合，构成各具特色的复合材料。2.2.1复合材料的构成复合材料是指由两种或两种

17、以上不同物质以不同方式组合而成的材料，它可以发挥各种材料的优点，克服单一材料的缺陷，扩大材料的应用范围。复合材料是由两种或两种以上材料独立物理相，通过复合工艺组合构成的新型材料。其中，连续相称为基体、分散相称为增强体，两相彼此之间有明显的界面。它既保留原组分材料的主要特点，并通过复合效应获得原组分材料所不具备的性能。通过材料设计可以使各组分材料的性能互相补充、彼此联系,从而获得优越性能。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点，已逐步取代木材及金属合金，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域，在近几年更是得到了飞速发展。2.2.2复合

18、材料的分类及特点先进复合材料是比通用复合材料有更高综合性能的新型材料，它包括树脂基复合材料、金属基复合材料、陶瓷基复合材料和碳基复合材料等，它本身具备了较高的比强度、比刚度，抗疲劳、耐腐蚀、成形工艺性好及可设计性强等特点，现己成为飞机结构中与铝合金、钛合金和钢并驾齐驱的四大结构材料之一。(1)纤维增强树脂基复合材料 纤维增强树脂基复合材料具有优异的综合性能，制备工艺容易实现，原料丰富。在航空工业中，树脂基复合材料用于制造飞机机翼、机身、平尾、发动机外涵道，也可以用于发动机喷管的烧蚀防热材料、飞机的主次承力结构件和雷达天线罩。 A380机型选用纤维增强树脂基复合材料示意(2)金属基复合材料 铝、

19、镁、钛是金属基复合材料的主要基体。增强材料一般可分为纤维、颗粒和晶须三类。金属基复合材料具有高的比强度、高的比刚度、良好的高温性能、低的热膨胀系数、好的尺寸稳定性、优异的导电导热性。碳化硅颗粒增强铝基复合材料具有良好的高温性能和抗磨损的特点，可用于精密航空电了器件；碳化硅纤维增强钛基复合材料具有良好的耐高温和抗氧化性能，是高推重比发动机的理想结构材料，目前己进入先进发动机的试车阶段。(3)陶瓷基复合材料瓷基复合材料是以纤维、晶须或颗粒为增强体，与陶瓷基体通过一定的复合工艺结合在一起组成的材料的总称。其具有密度低、比强度高、热机械性能和抗热震冲击性能好的特点，是未来军事工业发展的关键支撑材料之一

20、。陶瓷基复合材料丰要用于制作飞机燃气涡轮发动机喷嘴阀，它在提高发动机的推重比和降低燃料消耗方而具有重要的作用。(4)碳-碳复材料碳-碳复合材料是由碳纤维增强剂与碳基体组成的复合材料。碳-碳复合利料具有比强度高、抗热震性好、耐烧蚀性强、性能可设计等一系列优点。 随着现代航空技术的发展，飞机装载质量不断增加，飞行着陆速度不断提高，对飞机的紧急制动提出更高的要求。碳-碳复合材料质量轻、耐高温、吸收能量大、摩擦性能好，用它制作刹车片广泛用于高速军用飞机中。2.2.3复合材料的缺点复合材料缺陷、损伤复合材料缺陷与损伤包括制造缺陷、使用损伤和环境损伤。制造缺陷通常有两类一类是复合材料预浸和成型过程中产生的

21、缺陷另一类是机械加工组装过程中产生的缺陷。典型制造缺陷有：空隙富胶贫胶外来夹杂不正确的纤维取向和铺层顺序划伤有缺陷孔和过紧连接等。损伤容限问题中主要研究孔冲击损伤分层3种损伤形式。这3种损伤形式，冲击损伤形式与冲击能量水平密切相关。高能量冲击，如弹丸冲击，可以对层合板造成穿透孔损伤，并带有一些边缘附近的局部分层。中等能量冲击，虽然不产生穿透损伤，但在冲击范围内造成层合板局部损伤和内部分层，以及背面纤维的断裂。低能量冲击在层合板表面产生难以目视检查的损伤（BVID），并在层合板内部形成圆锥形的分层区。不同冲击能量水平造成的层合板冲击损伤破坏形式（a）高能量冲击损作 （b）中等能量冲击损伤 （c）

22、低能量冲击损伤 冲击事件造成的层合板性能突变示图复合材料的疲劳各向同性金属材料在疲劳载荷作用下，可以观察到明显的单一主裂纹有规律的扩展。而各向异性复合材料，大量试验结果表明，疲劳载荷作用下，表现出非常复杂的破坏机理。复合材料本身存在有基体开裂、分层、界面脱胶和纤维断裂等多种损伤形式。同时，复合材料对应变，特别是压缩应变，尤为敏感。较大的施加应变将纤维与基体变形不一致，引起机体开裂、界面脱胶乃至分层。温度和湿度是影响聚合物基复合材料力学性能的主要环境因素，不仅使材料固有性能（模量和强度）恶化下降，而且吸湿会降低聚合物基体的玻璃化转变温度。第三章新型航空材料的实际应用3.1 Al-Li合金的应用A

23、l-Li合金已经在军用飞机、民用客机和直升飞机上使用或试用，主要用于机身框架、襟翼翼肋，垂直安定面、整流罩、进气道唇口、舱门、燃油箱等等。 早在20世纪50年代，美国就开发了x2020铝锂合金后来用来取代7075用于RA-SC预警机。美国一公司将C-155铝锂合金用于波音777和空中客车A330/340飞机的垂尾和平尾，该合金比普通铝合金有更好的抗疲劳性能和高的强度。其中A330/340飞机每架使用Al-Li合金650kg，可使飞机减重达4250kg，可以提高有效载荷及降低燃料消耗。 铝锂合金的应用还存在一些问题。首先是价格，由于金属锂比较贵，熔铸工艺复杂和废料回收未解决，目前Al-Li材的价

24、格为常用铝材的2-4倍；其次是产品质量和生产规模。Al-Li合金的挤压件和薄板性能已能满足标准，而锻件和厚板的短横向断裂韧性、抗应力腐蚀断裂还不理想等。因此，世界各大民航机制造商暂时只在难关键部位使用铝锂合金，对军用飞机而言，高价格和已有的质量状况都不妨碍该合金的应用。3.2 复合材料在航空发动机上的应用 树脂基复合材料在发动机的外涵机匣、静子叶片、转子叶片、包容机匣以及发动机短舱、反推力装置等部件上得到大量应用；金属基复合材料具有优于传统金属材料的比强度、比刚度、耐高温和结构稳定性，在不久的将来将取代镍、钛合金，成为未来航空发动机的主要材料；金属间化合物具有密度低、刚度高、高温强度好和防火能

25、力强等特点3.3 复合材料在机翼上的应用 机翼采用复合材料结构是提高飞机结构效率，改善飞机气动弹性、飞行品质、控制特性的重要技术途径之一。美欧各国20世纪70年代中期以后研制的新型高性能战斗机均采用了复合材料机翼结构前掠翼飞机的的试飞成功和飞翼隐身轰炸机的服役也充分说明了复合材料机翼的独特效能。复合材料机翼结构与金属机翼金属结构相比，主要特点如下；（1）多墙（梁）结构传力布局先进战斗机的高机动性要求，带来载荷指数增大，蒙皮厚度增加的新特点，采用中厚度蒙皮多墙结构的传力布局较之梁多助加筋板结构具有高的结构效率。同时，对复合材料机翼可缓解损伤的影响，而且更适合于气动弹性剪裁设计，也有利于主要接头连

26、接设计。因此，目前复合材料机翼结构的传力路线布局主要采用多墙结构布局。（2）机翼蒙皮壁板可进行气动弹性剪裁设计翼面气动弹性剪裁设计时复合材料机翼独特的设计技术，现已实现工程化应用。美国X-29前掠翼先进技术验证机（1984.8）和俄罗斯S-37“金雕”前掠翼战斗机（1997.9）的机翼就是按复合材料气动弹性剪裁设计制造的。这项技术在其他复合材料机翼蒙皮设计中都不同程度地得到应用。（3）设计/制造一体化、共固化整体成型纤维增强树脂基复合材料结构建成形与材料形成同时完成的工艺特点，要求复合材料更加强调设计/制造一体化，共固化整体成形。对复合材料机翼大型 部件更强调这一点。复合材料机翼结构采用紧固件

27、连接装配工艺与采用共固化成形工艺对比下表所示。 复合材料机翼结构紧固件连接装配与共固化成形比较工艺方法复合材料制造时间%装配时间（%）劳动量（%）总成本（%）紧固件连接装配共固化成形节约10063.836.2100495110065.434.61007921 复合材料机翼翼盒，下翼面蒙皮与辅梁（墙或长桁）共固化成形、上翼面蒙皮单独固化成形，两者采用机械连接便于维护检查。例如：日本FS-X机翼翼盒，EF2000机翼翼盒等采用了这种结构形式。共固化成形下半个翼盒有利于隐身和对燃油箱密封。（4）主接头一般为复合材料蒙皮壁板与钛合金翼梁接头机械紧固件连接机翼主要接头高应力区内复合材料蒙皮壁板和钛合金翼

28、梁接头两种不同性质材料机械紧固件连接，出现不同许用应变，不同破坏机理材料多钉连接设计、不同性质材料制孔等难题。对战斗机，复合材料机翼蒙皮壁板、翼梁、肋等零构件采用机械固件连接，大约需要加工5000个或数量更多的孔。（5）复合材料整体油箱需要特殊的密封、防静电、防雷击措施和耐燃油以及油箱可修复性要求（6）一定程度上可实现隐身要求。大型客机复合材料机翼 大型客机复合材料机翼是在复合材料尾翼安定面设计和使用经验基础上研发的，借鉴了波音737水平安定面NASA航线飞行使用评估、空中客车A320垂直尾翼，特别是波音777水平安定面的设计使用经验。复合材料机翼结构设计重点考虑了机翼和机身连接、发动机悬挂固

29、定接头、油箱和电接地、上蒙皮壁板的冲击损伤容限等问题、以及低成本成形工艺技术的适用性、带加强筋桁条大型翼面壁板固化成形技术、检测和修理技术等。A380机翼与机身连接的中央翼盒采用了大型复合材料壁板组装的盒形件结构。机翼外翼蒙皮和翼肋采用复合材料结构、内翼采用金属蒙皮从而避免了根部复合材料翼面受外来物冲击引起的损伤容限难题。大型复合材料中央翼盒成为A380复合材料应用的典范。A380机身中央翼盒3.4 复合材料在机身上的应用多次乘过飞机的人都有这样的体会当登上飞机时，会立即感到客舱内的环境令人不适，特别是在飞行过程中客舱内干燥的空气加上含氧量偏低容易让人头疼、头晕使人疲劳。这是由于当前的商用客机

30、客舱内的气压相当于海拔8 000inch(约2 438 m)高度的大气压强。飞机只能增压到这种高度的压强是因为客机的机身是由铝合金壁板通过几十万到上百万个铆钉等紧固件连接组装而成它在一定压强作用下，气密性较差，金属机身耐疲劳性能也较差。大型客机一般要飞行6万个起落每个起落都足一次疲劳过程。当机身内壁气压升高时，就是一次疲劳过程，它会增加飞机部件损耗加速金属老化导致飞机维护成本升高这是航空公司不愿看到的另一方面，由于金属机身在一定湿度下易受腐蚀所以航空公司把客舱内空气湿度保持在极低水平，约4%左右。这就是人们乘坐飞机旅行不舒适的主要原因。波音787机身段（47段）机身复合材料应用争议复合材料有很

31、多众所周知的优点，大西洋两岸的欧、美飞机制造公司，对在机翼上采用复合材料似乎没有争议。但出于竞争等多种原因，空客公司提出4点理由来批评波音公司：其一认为波音采用2倍于空客A380上复合材料用量的做法在技术上是冒进的，过多采用复合材料结构是一种不明智的选择，有的甚至说这是一种不负责任的做法；其二复合材料技术现在还不成熟，现有的复合材料对于机体的许多部位不适用，这是由于复合材料结构的性能优势仅在拉伸和疲劳强度方面，它的耐压性能尚不明朗；其三，在引进新材料和新工艺的过程中应采取循序渐进的方式，波音公司省略了在使用复合材料方面的数小步，企图跨出一大步这样会有风险；其四，碳纤维增强复合材料确实具有重量轻

32、的优越性.波音超大型复合材料部件的制造技术在这场大西洋两岸的激烈争论中，波音和空客的用户-国际上的主要航空公司很明显地倾向波音787飞机的方案。这是因为，他们知道波音787的方案虽然跨度大了一些，有一定的风险，但是波音具有长期在军机上应用复合材料的经验加上波音787方案也是建立在科学研究基础上的。波音充分利用以美国NASA为首的有关飞机复合材料部件研究的两个十年计划项目的成果即飞机能源效率项目(AirCraft Energy Efficiency ACEE)(1975-1986年）和先进复材技术项目(Ad-vanced Composites Technology.ACT) (1985-1997

33、年)。在这两个十年计划中NASA已经对飞机复合材料整体部件进行深入的研究和验证。波音公司在此基础上进一步针对波音 787客机由复合材料制成的机身段做了大量的实际研究和试验工作。公司首先成立了波音787客机复合材料机身段的研究团队(The 787 Fuselage Team)，负责建造与实际飞机一样大小的完整复合材料机身段进行完整的试验和验证其制造过程是先把复合材料长桁固定在成形模具上，并涂上胶，再由专用的复合材料纤维铺放机铺放出机身外形然后送入热压罐固化成形(如下图所示)。波音787飞机复合材料机身段制造过程 波音787客机的所有机身段都是由复合材料长桁和复合材料蒙皮胶接装配并固化成一个“零件”随后加工出登机门和窗户的外形（如下图a所示）；然后利用3台激光跟踪仪检验其外形是否符合设计要求（如下图b所示）。波音787复合材料机身段的内部结构可从下图中清晰地看到，其机身段是由复合材料长桁和复合材料蒙皮胶接。（a） (b)波音787飞机复合材料机身段及其检验空客公司复合材料应用技术基础 由于复合材料具有比强度和比模量高抗疲劳性能、耐腐蚀性能和整体成形性好等许多优异特性，将其用于飞机结构上，可比常规的金属结构减重25 %30%而且使飞机隐身气动弹性等综合性能得到改善和提高. 空客A380的glare和铝合金壁板应用分布情况从空客A380机体复合材料的使用情况可知空客对复合材料的研究