复合材料将占据新飞机“半壁江山”
近日,法国空中客车公司发布了新民用航空市场预测,认为从目前到2026年,市场新增客机和货机的数量将达到2.43万架,价值2.8万亿美元。还未试飞过的“梦想飞机”B787目前的订单总量已达857架。强劲的市场需求推动着具有更高燃油效率和更加环保的新一代飞机的发展。
2月17日,在北京市科协主办的“都科学讲堂”上,一航北京航空材料研究院研究员、南昌航空大学学术委员会主任、航空学会理事、科学院院士曹春晓介绍说,在新一代民用大型客机中,复合材料即将坐上飞机材料使用量的“头把交椅”。
目前飞机上使用的复合材料一般以纤维增强树脂为主。树脂其实也算是一种塑料。虽然树脂低密度的特点符合飞机设计“克克计较”的要求,但是其强度较低,于是研究人员通过加入各种纤维来增加材料的强度,如碳纤维和玻璃纤维,以符合适航的标准。
B787的机身、机翼等主要结构几乎全由复合材料制成。空中客车公司在看到了复合材料的诸多优势后,将继A380之后的下一代商用飞机A350XWB的复合材料用量由初的37%提高到52%。复合材料这一从上世纪70年代才开始在飞行器上使用的新兴材料,已经占据了下一代飞机的“半壁河山”。
复合材料飞机一样很安全
曹春晓认为,飞机设计的先进与否,要从安全性、经济性、舒适性和环保性这四个方面来综合评价,材料的选择同样要从这四个方面来评估。其中安全性是重要的。
波音公布B787使用50%复合材料之初,空客曾经怀疑过其安全性。但是美国人认为是安全的。因为从上世纪70年代至今,复合材料在飞机上已经应用了30多年,在各方面做了很多实验,技术也已十分成熟,将用量扩大至50%是安全的。同时复合材料已接受了多年的军用飞机的检验,证明完全可以确保它的安全性,其中使用了38%复合材料的B2远程战略轰炸机在美国空军服役已超过10年。
与铝合金相比,复合材料的损伤容限和抗蚀性要好得多,则有利于耐久性的提高,同时也提高了其安全性。
复合材料既经济又环保
随着工艺的日渐成熟,复合材料制件成本已从上世纪90年代初的1100美元/千克下降到300美元/千克左右,虽然其材料成本依旧比铝合金要贵,但飞机重量大幅度减轻所带来的经济效益远远超过了它的负面效应。
波音公司承诺,B787可以降低20%的油耗,这其中有12%来自发动机和空气动力学系统的贡献,另外8%就是凭藉大量使用的复合材料显著减轻了机身重量。较轻的机身减少了燃油的消耗,在带来经济效益的同时,还提高了飞机的环保性。
另外,由于选用了大量的复合材料零部件,B787的外场维护间隔时间从B767的500小时提高到1000小时,维修费用比B777低32%等也带来了可观的经济效益。
复合材料除比强度更高外,与钢或铝合金零件相比更适合整体化,B787机身就是由4个大型复合材料机身段拼接而成。复合材料整体机身在减轻重量的同时,还减少了零部件数量,这也意味着成本的降低。
复合材料提高客舱内的舒适性
由于采用了整体结构的复合材料机身, 还使B787拥有了更大的舷窗,这意味着旅客可以在更大的视野下观看窗外的精彩。此外,凭藉优越的抗疲劳和抗腐蚀性,复合材料客舱中的湿度和气压都比铝合金客舱有所提高,让旅客享受更舒适的空中旅行。
2月17日,在北京市科协主办的“都科学讲堂”上,一航北京航空材料研究院研究员、南昌航空大学学术委员会主任、航空学会理事、科学院院士曹春晓介绍说,在新一代民用大型客机中,复合材料即将坐上飞机材料使用量的“头把交椅”。
目前飞机上使用的复合材料一般以纤维增强树脂为主。树脂其实也算是一种塑料。虽然树脂低密度的特点符合飞机设计“克克计较”的要求,但是其强度较低,于是研究人员通过加入各种纤维来增加材料的强度,如碳纤维和玻璃纤维,以符合适航的标准。
B787的机身、机翼等主要结构几乎全由复合材料制成。空中客车公司在看到了复合材料的诸多优势后,将继A380之后的下一代商用飞机A350XWB的复合材料用量由初的37%提高到52%。复合材料这一从上世纪70年代才开始在飞行器上使用的新兴材料,已经占据了下一代飞机的“半壁河山”。
复合材料飞机一样很安全
曹春晓认为,飞机设计的先进与否,要从安全性、经济性、舒适性和环保性这四个方面来综合评价,材料的选择同样要从这四个方面来评估。其中安全性是重要的。
波音公布B787使用50%复合材料之初,空客曾经怀疑过其安全性。但是美国人认为是安全的。因为从上世纪70年代至今,复合材料在飞机上已经应用了30多年,在各方面做了很多实验,技术也已十分成熟,将用量扩大至50%是安全的。同时复合材料已接受了多年的军用飞机的检验,证明完全可以确保它的安全性,其中使用了38%复合材料的B2远程战略轰炸机在美国空军服役已超过10年。
与铝合金相比,复合材料的损伤容限和抗蚀性要好得多,则有利于耐久性的提高,同时也提高了其安全性。
复合材料既经济又环保
随着工艺的日渐成熟,复合材料制件成本已从上世纪90年代初的1100美元/千克下降到300美元/千克左右,虽然其材料成本依旧比铝合金要贵,但飞机重量大幅度减轻所带来的经济效益远远超过了它的负面效应。
波音公司承诺,B787可以降低20%的油耗,这其中有12%来自发动机和空气动力学系统的贡献,另外8%就是凭藉大量使用的复合材料显著减轻了机身重量。较轻的机身减少了燃油的消耗,在带来经济效益的同时,还提高了飞机的环保性。
另外,由于选用了大量的复合材料零部件,B787的外场维护间隔时间从B767的500小时提高到1000小时,维修费用比B777低32%等也带来了可观的经济效益。
复合材料除比强度更高外,与钢或铝合金零件相比更适合整体化,B787机身就是由4个大型复合材料机身段拼接而成。复合材料整体机身在减轻重量的同时,还减少了零部件数量,这也意味着成本的降低。
复合材料提高客舱内的舒适性
由于采用了整体结构的复合材料机身, 还使B787拥有了更大的舷窗,这意味着旅客可以在更大的视野下观看窗外的精彩。此外,凭藉优越的抗疲劳和抗腐蚀性,复合材料客舱中的湿度和气压都比铝合金客舱有所提高,让旅客享受更舒适的空中旅行。








































