飞机篇—碳纤维的应用_焦点报道_行业资讯

portant; overflow-wrap: break-word !important;">作为一项新兴的材料技术，复合材料先在军用飞机上得到广泛应用。

portant; overflow-wrap: break-word !important;">60 年代，玻璃纤维增强复合材料先开始应用于飞机的整流罩、襟副翼中。此时，复合材料力学性能还相对较低，应用复合材料制造的飞机零部件尺寸小、受力水平小。

portant; overflow-wrap: break-word !important;">60 年代后期，硼纤维/环氧树脂复合材料开始应用于飞机结构上。例如，F-14 于1971 年开始将硼纤维增强环氧树脂复合材料应用在平尾上。

portant; overflow-wrap: break-word !important;">70 年代中期，诞生了以碳纤维为增强体的高性能复合材料，开启了复合材料在飞机上的大规模应用。具有卓越高比强度、高比模量、耐腐蚀、耐疲劳性能的碳纤维增强复合材料非常适合航空装备需求。军机的垂尾、平尾等受力较大、尺寸较大的部件开始逐步使用碳纤维增强复合材料，如 F-15、F-16、Mig-29、幻影 2000、F/A-18 等飞机的复合材料尾翼、垂尾。从 70 年代至今，国外军机尾翼已经全部采用复合材料。采用复合材料的平尾、垂尾一般占飞机全部结构重量的 5%-7%。

portant; overflow-wrap: break-word !important;">在尾翼进入复合材料时代后，复合材料的应用开始向军机的机翼、机身等结构受力大、尺寸大的主要构件发展。1976 年，麦道公司率先研制了 F/A-18 复合材料机翼，并于 1982 年正式进入服役，把复合材料用量提高到 13%。此后各国所研制的军机的机翼也几乎全部采用了复合材料。例如美国的 AV-8B、B-2、F/A-22、F/A-18E/F、F-35、法国的“阵风”、瑞典的 JAS-39、欧洲四国联合研制的“台风”，俄罗斯的 S-37 等。

portant; overflow-wrap: break-word !important;">目前先进军机中复合材料用量占全机结构重量的 20%-50%不等，主要应用复合材料的部位包括整流罩、平尾、垂尾、平尾翼盒、机翼、中前机身等。如果复合材料占飞机总重量的 50%左右，则全机绝大部分结构件由复合材料制成，如 B-2 隐形轰炸机。

portant; overflow-wrap: break-word !important;">2020 年航天领域的碳纤维需求量占航空航天领域碳纤维需求的比例为 1.80%，需求基数不大但高性能需求强，应用广泛，同时随着我国远程战略武器的快速发展，有望扩大碳纤维复材的应用占比。吸波隐身：普通碳纤维对电磁波是反射体，不具备吸波功能，通过对碳纤维进行表面改性（如镀镍、涂覆碳化硅涂层等）、研制新型碳纤维（如异形截面碳纤维、螺旋碳纤维、多孔碳纤维、碳纳米管等），能显著改善其电磁性能。

portant; overflow-wrap: break-word !important;">特种碳纤维用于制造隐身飞机，如 B-2 隐身轰炸机，其整体机身除了主梁和发动机机舱采用钛复合材料外，其余部分均采用碳纤维复合材料。美国隐身战机 F-22， CFRP 用量达到 24%，英国 Typhoon 战机复合材料用量高达 40%。结构型碳纤维吸波复合材料结合了复合材料轻质高强的结构优势和吸波特性，是雷达隐身材料的重要发展方向。碳纤维吸波材料属于功能和结构一体化的优良吸波材料，随着隐身结构材料的完善和提高，碳纤维复合材料的需求还将持续增长。

portant; overflow-wrap: break-word !important;">我国四代机之前，复合材料的应用范围仅限于尾翼、鸭翼等次承力结构上，用量占比不到 10%，四代机复合材料用量有了明显突破，复材用量达到整机结构件的 20%左右。