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纤维增强复合材料的应用及在航空航天中的应用实例

   日期:2020-06-18     来源:《纤维复合材料》    浏览:683    
核心提示:纤维增强复合材料的应用在50多年的时间里,纤维增强复合材料从无到有,它们的应用深度和广度是许多结构和非结构材料难以比拟的,
纤维增强复合材料的应用
50多年的时间里,纤维增强复合材料从无到有,它们的应用深度和广度是许多结构和非结构材料难以比拟的,而最关键的应用领域,无疑是充分利用了这类材料最显著的特点:轻而强。最多的应用是与运载工具的轻量化有关的,另外也有不少是利用其他特质,如碳纤维增强复合材料的低热膨胀率或者芳纶纤维增强复合材料的防弹性等。无论在何应用领域,复合材料都在以超常规的速度扩展,充分显示了它们巨大作用和发展潜力。

航空应用
航空器通常又进一步划分固定翼( fixed wing)和旋转翼( rotocraft) 两大类,固定翼里有大型商用飞机、区域喷气机、商务机和固定翼军用飞机等,旋转翼里也有民用和军用两大类。航空发动机发动机也是该领域的一个重要部分。在航空领域使用的先进复合材料较其他领域而言,无论是质或者量都一直处于领先地位,这固然是和航空领域能承受这些材料的较高价格有关,但更重要的是复合材料能给航空器带来它非常需要的减重效果。例如,按2013年的平均油价标准,飞机每减重1kg每年可以节省相当可观的燃料费用,见表1-4
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如前节所述,虽然玻璃纤维增强的复合材料从1942年的XBT-16就开始用在飞机零部件制造上,但是由于玻璃纤维取代铝合金的减重效果较小,当时的应用主要是出于抗腐蚀或部件整合等,基本上是探索性质的使用。直到碳纤维复合材料的出现和复合材料性能的大幅提高,也就是进入先进复合材料阶段,- -些重要的次承力结构( secondary structure )才开始使用复合材料。随后的发展一路攀升,先到次承力结构再到主承力结构( primary structure ) , 先军机后民机,先小型机后大型机,直到今天以波音787和空客A350XWB为代表的大型复合材料飞机的问世和进入商业服务显示了复合材料在航空领域的广阔前景。表1-5列出了- -些代表性服务年代,以期展示这样一个发展轨迹。
表1表2
 
 
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